Linux操作系統(tǒng)在定制PMP DM320的應(yīng)用

摘 要： Linux 是一種適合于嵌入式系統(tǒng)的開源操作系統(tǒng)，可以高效地處理各種復(fù)雜的任務(wù)。從基于TI DM320的PMP 解決方案入手，以TI DM320 平臺(tái)為例，提出一種在PMP 系統(tǒng)上應(yīng)用嵌入式Linux 的方法，探討了BootlOAder 啟動(dòng)程序和嵌入式Linux 內(nèi)核的移植過程。

　　1 引言

　　PMP （Portable Multimedia Player,便攜式多媒體播放器），也就是通常人們所說的MP4,現(xiàn)在是消費(fèi)類電子產(chǎn)品的一個(gè)新熱點(diǎn)[1].而TI 的解決方案是基于該公司的DM320 DSP,其處理器為DSP+ARM 雙核處理器架構(gòu)，利用DSP 進(jìn)行音視頻編解碼和圖像編解碼等多媒體處理，ARM 處理器負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理及提供外圍設(shè)備接口。該方案在多媒體性能與綜合成本方面極具競(jìng)爭(zhēng)力。但是軟件編程相對(duì)復(fù)雜以及產(chǎn)品開發(fā)周期較長(zhǎng)。

　　2 PMP軟件體系框架

　　PMP 軟件最底層是操作系統(tǒng)層，該層主要包括Bootloader 引導(dǎo)程序和嵌入式Linux 操作系統(tǒng)。

　　Bootloader 主要完成系統(tǒng)從Flash 的啟動(dòng)、硬件各部分的初始化、LOGO 的顯示以及OS 的引導(dǎo)；嵌入式Linux 主要包括經(jīng)過定制的適合在DM320 上運(yùn)行的Linux 操作系統(tǒng)。

　　3 Bootloader引導(dǎo)程序的定制

　　3.1 DM320 下的Bootloader 的啟動(dòng)過程

　　Bootloader是指系統(tǒng)啟動(dòng)后，在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序。不同的Bootloader 的安裝介質(zhì)Flash,系統(tǒng)的啟動(dòng)過程是不一樣的。

　　1） 當(dāng)安裝介質(zhì)為NOR Flash 時(shí)，Bootloader 就可以直接在 Flash 閃存內(nèi)運(yùn)行，不必把代碼拷貝到系統(tǒng)RAM 中。啟動(dòng)方式設(shè)置成外部Memory,這樣ARM的開始地址就從0xFFFF:0000 開始。然后在Bootloader 的程序中， 把入口地址設(shè)置成0xFFFF:0000 即可。

　　2） 當(dāng)安裝介質(zhì)為NAND Flash 時(shí)，系統(tǒng)上電以后，運(yùn)行ROM 里面的啟動(dòng)代碼，選擇啟動(dòng)方式為：

　　AIM（Arm Internal Memory）ROM,ARM 的開始地址為0x0000:0000.然后ROM 里的程序會(huì)拷貝NANDFlash 里的User Bootloader 到處理器內(nèi)部的RAM.

　　再次，執(zhí)行User Bootloader 程序，完成初始化SDRAM 和驅(qū)動(dòng)NAND Flash 的讀能力等少量工作。

　　最后初始化系統(tǒng)，將NAND Flash 中的主Bootloader拷貝到SDRAM 中執(zhí)行，拷貝完成后，要把存放主Bootloader 的內(nèi)存地址， 賦值給pc（ProgramCounter）指針。

　　3.2 DM320 下Bootloader 啟動(dòng)程序的定制

　　本PMP 使用的Bootloader 為U-Boot.從Internet 上得到開源的U-Boot 程序，然后對(duì)DM320特有硬件環(huán)境進(jìn)行初始化工作。

　　1） 修改Makefile 和Kconfig,目的是生成適合DM320 平臺(tái)的配置選項(xiàng)以及目標(biāo)文件。在。/Makefile（當(dāng)前目錄均為U-Boot 源碼樹根目錄）下加入如下語句：

　　dm320_config : unconfig

　　@./mkconfig $（@:_config=） arm arm926ejsdm320

　　其中mkconfig 為一個(gè)腳本文件， 參數(shù)為（Target,Architecture,CPU ,Board）分別對(duì)應(yīng)上面的四個(gè)參數(shù)（$（@:_config=） arm arm926ejsdm320）。

　　2） 在U-Boot 源碼樹下創(chuàng)建文件夾。/board/dm320.存放與DM320 平臺(tái)有關(guān)的文件。

　　3） 在。/board/dm320/platform.S 中加入對(duì)DM320 寄存器初始化賦值語句， 在。/cpu/arm926ejs 中對(duì)cpu.c 和start.S 修改，前者提供有關(guān)cpu操作的函數(shù)，后者為cpu 執(zhí)行時(shí)的初始化代碼。

　　4） ./lib_arm/board.c 是完成初始化操作的主要文件。在文件中定義了一個(gè)初始化序列：

　　init_fnc_t *init_sequence[] = {

　　cpu_init, /* basic cpu dependent setup */

　　board_init, /* basic board dependent setup */

　　interrupt_init, /* set up exceptions */

　　env_init, /* initialize environment */

　　init_baudrate, /* initialize baudrate settings */

　　serial_init,/* serial communications setup */

　　console_init_f, /*init console */

　　display_banner, /* say that we are here */

　　dram_init,/*configure available RAM banks */

　　display_dram_config,

　　#if defined（CONFIG_VCMA9）

　　checkboard,

　　#endif

　　NULL,

　　};

　　上述數(shù)組中函數(shù)序列依次執(zhí)行。在完成初始化序列后，將是一些特定的操作。

4 Linux內(nèi)核的定制

　　本系統(tǒng)中采用的Linux 內(nèi)核版本號(hào)為2.6.5.要定制Linux 內(nèi)核，不僅要修改內(nèi)核源碼樹，而且要編寫相關(guān)外圍設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序， 使之成為一個(gè)適合DM320 運(yùn)行的OS 環(huán)境。

　　4.1 Kconfig 文件的修改

　　Kconfig 文件是用來對(duì)所要加載內(nèi)核內(nèi)容進(jìn)行配置的文件，其腳本語言描述參考。Documentationkbuild.[!--empirenews.page--]

　　首先，在內(nèi)核目錄下。/arch/arm/Kconfig 中加入DM320 的配置選項(xiàng)，將DM320 框架加入內(nèi)核，這樣才能在執(zhí)行make menuconfig 配置內(nèi)核時(shí)看到DM320 框架。修改內(nèi)容如下：

　　choice

　　prompt "ARM system type"

　　default ARCH_DM320_20

　　表示：在配置ARM 架構(gòu)的系統(tǒng)時(shí)：默認(rèn)的就是DM320 框架。

　　source"arch/arm/mach-dm320-20/Kconfig"

　　表示：把DM320 框架下的配置選項(xiàng)也引入，同時(shí)把其他CPU 框架去掉，這樣方便選擇。比如：

　　#source "arch/arm/mach-clps711x/Kconfig"

　　#source"arch/arm/mach-integrator/Kconfig"（"#"表示注釋掉相關(guān)的內(nèi)容）

　　最后把內(nèi)核配置選項(xiàng)中對(duì)DM320 開發(fā)有用的選進(jìn)來。比如：

　　source "drivers/char/Kconfig"

　　if （！ARCH_DM320_20）

　　source "sound/Kconfig"

　　endif

　　表示：需要開發(fā)字符設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，而不需要聲音的支持。

　　因?yàn)橐袰ODEC 編入內(nèi)核，所以還要加入對(duì)CODEC 支持的配置選向。

　　source "codecs/modules/Kconfig"

　　如果要加入一個(gè)新的外圍設(shè)備，也需要在Kconfig文件中加入相應(yīng)的內(nèi)容。比如說要加入一個(gè)三星的4寸TFT-LCD 的驅(qū)動(dòng)，就需要修改。/drivers/char/Kconfig 文件，并加入以下內(nèi)容：

　　config DM320_SAMSUNG_4_LCD

　　tristate "DM320 SAMSUNG 4.0 inch 16:9TFT LCD"

　　depends on ARCH_DM320_20 &&BOARD_400H

　　default y

　　help

　　This driver provides support for SAMSUNG4.0' 16:9 TFT-LCD

　　for DM320 Platform.

　　config DM320_SAMSUNG_4_LCD:表示增加

　　新的配置入口。一旦這個(gè)配置選項(xiàng)被選中就會(huì)在。/include/linux/autoconf.h 中有： #defineCONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD 1

　　這樣整個(gè)內(nèi)核源碼中都可以使用CONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD 進(jìn)行特定選擇。

　　tristate "DM320 SAMSUNG 4.0 inch 16:9TFT-LCD":在引號(hào)里的內(nèi)容是在配置選項(xiàng)中的提示文字。tristate 表示除了可以選擇[*],[ ]外，還可以選擇[M],表示把當(dāng)前內(nèi)容當(dāng)成模塊編譯。

　　depends on ARCH_DM320_20 && BOARD_400H: 如果配置平臺(tái)框架時(shí)選擇了ARCH_DM320_20,在選擇型號(hào)時(shí)選擇BOARD_400H,就能看到三星4 寸TFT-LCD 配置選項(xiàng)。

　　default y:表示默認(rèn)把此驅(qū)動(dòng)編入內(nèi)核。

　　help:help 的內(nèi)容為對(duì)內(nèi)核進(jìn)行配置時(shí)，選中幫助選項(xiàng)所看到的內(nèi)容。

　　4.2 Makefile 文件的修改

　　Makefile 根據(jù)配置文件。config 形成編譯源文件列表，GNU 編譯工具對(duì)源文件進(jìn)行編譯，把目標(biāo)代碼鏈接在一起，形成Linux 內(nèi)核二進(jìn)制文件。Makefile分布在各源代碼目錄中。

　　在作者所進(jìn)行的PMP 設(shè)備開發(fā)中，首先是對(duì)主Makefile 的修改，比如：

　　ARCH:= arm

　　CROSS_COMPILE:=arm-linux-（對(duì)編譯器的選項(xiàng)修改為ARM 平臺(tái)）

　　EXTRAVERSION = -our0

　　EXTRAVERSION 變量值被附加在內(nèi)核版本編號(hào)之后，成為內(nèi)核建立后的最終版本。項(xiàng)目中使用的內(nèi)核版本號(hào)為2.6.5,加上EXTRAVERSION 變量后，最終的版本就是2.6.5-our0,表示開發(fā)過程中零號(hào)內(nèi)核版本。

　　對(duì)其他子目錄的Makefile 文件的修改則相對(duì)容易。以加入三星4 寸TFT-LCD 驅(qū)動(dòng)為例說明，當(dāng)需要把此驅(qū)動(dòng)模塊加入相應(yīng)的內(nèi)核源碼樹時(shí)， 要在。/drivers/char/Makefile 文件中加入如下內(nèi)容：

　　obj-$（CONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD） +=dm320_lcd_samsung4.o

　　5 總結(jié)

　　本文探討了嵌入式Linux在PMP消費(fèi)類電子產(chǎn)品上的應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)程序Bootloader 和Linux內(nèi)核的移植和定制。目前一些項(xiàng)目產(chǎn)品已經(jīng)過嚴(yán)格測(cè)試，成功推向市場(chǎng)。