1 引言
目前 , 在嵌入式系統(tǒng)里基于ARM核的嵌入式處理器已經(jīng)成為市場主流。隨著ARM技術(shù)的廣泛應用 , 建立面向ARM構(gòu)架的嵌入式操作系統(tǒng)也就成為當前研究的熱點。S3C2410是SAMSUNG公司基于ARM920T處理器內(nèi)核開發(fā)的一款16/32位嵌入式處理器，運行頻率高達200多M，具有MMU和高速緩存等豐富片上資源，是目前基于ARM920T內(nèi)核的出貨量最大的一款芯片。目前嵌入式操作系統(tǒng)也較多，如 Tor2nado 的VxWork、微軟的 Windows CE等等。大量開發(fā)人員選擇的卻都是Linux，這是因為它源代碼開放，可以輕松修改移植到自己的目標平臺系統(tǒng)里使用。并且事實證明，效果令人滿意。兩者的結(jié)合必將在嵌入式系統(tǒng)的世界里打出一片天地。
2 Linux 操作系統(tǒng)的移植
2.1移植的含義
要使得標準Linux能在ARM嵌入式處理器上運作，勢必要經(jīng)過移植 (porting) 的過程。所謂移植，就是讓一套軟件可以在一套選定硬件平臺上正常運作，也就是要將平臺相依 (platform dependent) 的部分做適當?shù)男薷?。?nèi)核源碼arch子目錄包括了所有和平臺體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的核心代碼，它的每一個子目錄都代表所支持的一種體系結(jié)構(gòu)，arm就是關(guān)于我們所選處理器體系結(jié)構(gòu)的子目錄。我們的移植工作主要集中于此目錄下。
2.2移植的具體實現(xiàn)
如果我們已經(jīng)搭建起完整的交叉編譯平臺，移植工作便可開始了（以當前使用最廣的linux-2.4為例，放于/usr/src/ linux-2.4.18之下）。
/ Makefile文件
一個工程往往包含很多的文件，按照一定的規(guī)則放在多個目錄中。Makefile文件用來指定編譯規(guī)則，例如哪些需要編譯，哪些要先編譯。在此處要做的是：
指定目標平臺ARCH := $(shell uname -m | sed -e s/i.86/i386/ -e s/sun4u/sparc64/ -e s/arm.*/arm/ -e s/sa110/arm/)
設置為ARCH :=arm
指定交叉編譯器CROSS_COMPILE =
設置為CROSS_COMPILE =arm-linux-
/arch/arm/Makefile
啟動代碼的產(chǎn)生要通過此一文件，由于2.4內(nèi)核還沒有對S3C2410的支持，自行加入如下代碼
ifeq ((CONFIG_ARCH_ S3C2410),y)
TEXTADDR = xxx
MACHINE = s3c2410
Endif
TEXTADDR是內(nèi)核的虛擬起始地址[6]，也是內(nèi)核最終運行地址，通常設為PAGE_OFFSET +0x8000，須根據(jù)實際情況相結(jié)合[2]。
/arch/arm/config.in
config.in是配置文件，決定了我們在配置菜單中看到的內(nèi)容。自行加入$CONFIG_ARCH_S3C2410子選項[5]。
if [ "$CONFIG_ARCH_S3C2410" = "y" ]; then
comment'Archimedes/A5000 Implementations'
dep_bool 'SMDK (MERI TECH BOARD) '
CONFIG _S3C2410_SMDK//
$CONFIG_ARCH_S3C2410
//其他
fi
在if [ "$CONFIG_FOOTBRIDGE_HOST" = "y" -o
……
"$CONFIG_ARCH_SA1100" = "y" ]; then
define_bool CONFIG_ISA y
else
define_bool CONFIG_ISA n
fi
中依樣加入"$CONFIG_ARCH_s3c2410" = "y"-o。
/arch/arm/boot/Makefile
ZTEXTADDR 是解壓前image.rom的位置，ZRELADDR是內(nèi)核解壓并最終執(zhí)行的位置。ZRELADDR與TEXTADDR之間符合如下映射關(guān)系：__virt_to_phys(TEXTADDR) == ZRELADDR[6]。
ifeq ((CONFIG_ARCH_s3c2410),y)
ZTEXTADDR = xxx
ZRELADDR = xxx
Endif
/arch/arm/boot/compressed/ Makefile
依樣加入 ifeq ("$(CONFIG_ARCH_S3C2410),y)
OBJS +=head-s3c2410.o
endif
/arch/arm/boot/compressed/head-s3c2410.s
[!--empirenews.page--]
此處需要自行加入內(nèi)核解壓前處理器初始化文件head-s3c2410.s，示例代碼：
.section ".start", "ax"
__S3C2410_start:
bic r2, pc, #0x1f @清除pc相關(guān)位，放于r2
add r3, r2, #0x4000
1: ldr r0, [r2], #32
teq r2, r3
bne 1b
mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4 @ 寫回 Write Buffer
mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0 @ 刷新 I & D caches
#if 0
@ 禁用MMU ，caches
……
#endif
mov r0, #0x00200000
1: subs r0, r0, #1
bne 1b
/arch/arm/kernel/ Makefile
依樣將$(CONFIG_ARCH_2400) $(CONFIG_ARCH_2410) 加入
no-irq-arch :=$(CONFIG_ARCH_INTEGRATOR) $(CONFIG_ARCH_CLPS711X)
……
$(CONFIG_ARCH_AT91RM9200
并添加 obj-$(CONFIG_MIZI) += ecard.o
obj-$(CONFIG_ARCH_APM) +=apm2.o
/arch/arm/kernel/entry-armv.S
此文件主要定義CPU初始化時中斷處理部分[6]，可參考處理器使用手冊，按處理器使用要求設置。
/arch/arm/kernel/debug-armv.S
此文件用于最基本的串口調(diào)試功能[6]，包括調(diào)試串口的地址初始化、發(fā)送、等待、忙狀態(tài)定義等。使用此文件可以在啟動過程中打印出相關(guān)信息。
/arch/arm/kernel/setup.c
在此文件中要根據(jù)使用的板子設置幾個變量[5]。nr_banks指定了內(nèi)存塊的數(shù)量，bank指定了每塊內(nèi)存塊的范圍，PAGE_OFFSET是內(nèi)存起始地址，MEM_SIZE是內(nèi)存的大小。PAGE_OFFSET，MEM_SIZE要在/include/asm-arm/arch-s3c2410中定義。
/arch/arm/mm/mm-armv.c
此文件用于與硬件相關(guān)的內(nèi)存管理，如初始化內(nèi)存頁表內(nèi)存映射等。
將init_maps->bufferable = 0;改為 init_maps->bufferable = 1;
/arch/arm/mach-s3c2410
建立相應目錄并按照處理器使用要求編寫irq.c，mm.c，time.c，arch.c，Makefile，分別實現(xiàn)中斷控制器的初始化，地址的虛實映射關(guān)系，時鐘中斷和實時時鐘處理以及有關(guān)Ramdisk使用參數(shù)等的設置。
/include/asm-arm/arch-s3c2410
此目錄下定義用到的頭文件。
至此移植工作基本完成，再進行如下編譯過程，即可得到我們需要的映像文件[4]。
make dep； make clean； make zImage
[!--empirenews.page--]
3 完整系統(tǒng)的構(gòu)成
要想讓linux真正跑起來，還需要根文件系統(tǒng)的支持，常用的方法是Ramdisk。Ramdisk 是通過將計算機的內(nèi)存（RAM）模擬作設備來創(chuàng)建和掛裝文件系統(tǒng)的一種驅(qū)動器機制。一般應包括以下目錄內(nèi)容： /dev(設備文件目錄)； /proc (proc 文件系統(tǒng)目錄)；/etc(系統(tǒng)配置文件的目錄)； /sbin(系統(tǒng)程序的目錄)；/bin(基本應用程序目錄)；/lib(共享函數(shù)庫的目錄)；/mnt (裝載其他磁盤節(jié)點的目錄)；/usr(附加應用程序的目錄)[3]。
除此之外一個完整的嵌入式系統(tǒng)還要有引導代碼，如vivi,u_boot等。Bootloader也需要移植與編譯，在此并不詳述。以上三塊內(nèi)容都準備好，對FLASH做好區(qū)間的劃分[1]以后，便可以用 FLASH 燒寫工具依次將Bootloader，內(nèi)核以及根文件系統(tǒng)燒寫到 FLASH里。然后就可以啟動系統(tǒng)了。
系統(tǒng)從0 地址處開始執(zhí)行Bootloader。Bootloader做完相關(guān)硬件初始化工作之后從 FLASH里把壓縮的內(nèi)核映象復制到SDRAM內(nèi)并且把根文件系統(tǒng)所在地址參數(shù)傳遞給內(nèi)核[1]。內(nèi)核復制到SDRAM之后進行內(nèi)核解壓啟動。內(nèi)核啟動過程中根據(jù) Bootloader傳遞過來的地址參數(shù)去尋找根文件系統(tǒng) , 將其加載到嵌入式系統(tǒng)上。這樣，整個Linux被引導啟動起來 , 進入正常工作狀態(tài)。
4 結(jié)束語
本文作者創(chuàng)新點：現(xiàn)在采用較為普遍的2.4版本的Linux并沒有包含進對S3C2410的支持,給基于此的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)帶來不便。本文在了解了移植過程中普遍存在的問題和作者經(jīng)驗教訓積累的基礎(chǔ)上，詳盡分析了如何將Linux2.4移植到ARM平臺的嵌入式系統(tǒng)上的主要技術(shù),使得該系統(tǒng)可以很好的支持目標平臺，并且移植后的Linux 很好的保留了原有的工作穩(wěn)定的特點。在移植過程中強調(diào)其原理與可操作性，對加深對于Linux內(nèi)核的理解和開發(fā)嵌入式系統(tǒng)是十分重要的，對于開發(fā)其他嵌入式系統(tǒng)具有參考意義。
參考文獻 ( References)
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[3]徐虹等，操作系統(tǒng)實驗指導[M]，北京：清華大學出版社，2002，5
[4]張杰，曹衛(wèi)華，吳敏，施衛(wèi)強，基于S3C2410的Linux移植[J]，微機發(fā)展， 2005（15），6：142-144
[5]孫天澤，袁文菊，張海峰，嵌入式設計及Linux驅(qū)動開發(fā)指南[M]，北京：電子工業(yè)出版社，2005，9
[6]Wookey and Tak-Shing，Porting the Linux Kernel to a New ARM Platform，SOLUTIONS JOURNAL，2002，4：52-57
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