ARM設(shè)計(jì)的uClinux及其應(yīng)用

摘要：本文討論了基于ARM的嵌入式操作系統(tǒng)uClinux及其應(yīng)用開發(fā)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。在32位ARM核的微處理器S3C4510B的硬件平臺上結(jié)合嵌入式實(shí)時(shí)操作uClinux． 完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)uClinux的編譯、移植，最后實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序的添加。

關(guān)鍵詞：ARM；實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uClinux；S3C4510B；ARM7TDMI

1 嵌入式操作系統(tǒng)uClinux及其應(yīng)用開發(fā)

嵌入式軟件平臺由以下部分組成：系統(tǒng)引導(dǎo)程序、嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核、文件系統(tǒng)。系統(tǒng)引導(dǎo)程序通常也稱為BootLoad—er ，代碼量雖少，但是作用非常大，相當(dāng)于PC上的BOIS，負(fù)責(zé)將操作系統(tǒng)內(nèi)核固化到Flash中和系統(tǒng)初始化工作．然后將系統(tǒng)控制權(quán)交給操作系統(tǒng)。文件系統(tǒng)是嵌入式軟件平臺占用存儲量最大的一部分，也是與用戶開發(fā)最相關(guān)的一部分，它存儲了系統(tǒng)配置文件、系統(tǒng)程序、用戶應(yīng)用程序和必需的驅(qū)動(dòng)程序。

1．1 BootLoader程序

系統(tǒng)引導(dǎo)程序BootLoader是嵌入式系統(tǒng)加電后執(zhí)行的第一個(gè)程序，一般應(yīng)寫入Flash存儲器中并從起始物理地址0x0開始。在應(yīng)用實(shí)際中BootLoader的功能主要有：① 將uCLinux內(nèi)核和文件系統(tǒng)燒寫到目標(biāo)板中；②系統(tǒng)初始化；③系統(tǒng)的內(nèi)存映射；④加載uClinux內(nèi)核

1．2 嵌入式操作系統(tǒng)uCiinux

uClinux就是Micro—Control—Linux，是針對控制領(lǐng)域的嵌入式linux操作系統(tǒng)，它是從Linux 2．0／2．4內(nèi)核派生而來，沿襲了主流Linux的絕大部分特性，適合不具備內(nèi)存管理單元(MMU)的微處理器／微控制器(例如ARM7TDMI)，它也是一個(gè)完全符合GNU／GPL公約的操作系統(tǒng)，完全開放代碼。和主流的Linux相比，uClinux有以下特點(diǎn)：① 簡化了內(nèi)核加載方式，uClinux的內(nèi)核可以在Flash上直接運(yùn)行；② 采用romfs文件系統(tǒng)作為root文件系統(tǒng)，相對于一般的ext2使用更少的存儲空間；③ 使用了Flat可執(zhí)行文件格式替代elf格式；④ 使用應(yīng)用程序庫uClibc替代libc。

1．3 uClinux的編譯與移植

I-3．1 uClinux系統(tǒng)針對硬件的改動(dòng)

目前．uClinux已被成功移植到多款微處理器芯片上．但由于嵌入式操作系統(tǒng)的運(yùn)行是與嵌入式系統(tǒng)的硬件密切相關(guān)的．而硬件的設(shè)計(jì)則會(huì)因?yàn)槭褂脠龊系牟煌Р钊f別，因此，在uClinux內(nèi)核源代碼中和硬件緊密相關(guān)的部分就應(yīng)該針對特定的硬件作出適當(dāng)?shù)男薷摹?/p>

本文中所涉及的對uClinux操作系統(tǒng)源代碼的裁剪修改主要有以下幾個(gè)地方：

uClinux內(nèi)核源代碼中對S3C4510B片內(nèi)特殊功能寄存器以及其他相關(guān)硬件信息的定義文件hardware．h首先要定義系統(tǒng)工作的主時(shí)鐘頻率，本系統(tǒng)的為50MHz。

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define$3C4510b CPU master clock

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#define MHz l0o0000

#define fMCLK_ MHz (50 MHz)

#define fMCLK (fMCLK_MHz／MHz)

#define MCLK2 (fMCLK_MHz／21

此外對系統(tǒng)SYSCFG寄存器也進(jìn)行了相關(guān)的設(shè)置。如Cache操作使能、寫緩沖使能以及設(shè)置了特殊功能寄存器組的基指針等。最后即定義系統(tǒng)存儲器控制寄存器。

1．3．2 編譯uClinux內(nèi)核

在準(zhǔn)備好uClinux的內(nèi)核源代碼后．利用交叉編譯器就可以編譯生成運(yùn)行在硬件目標(biāo)板上的uClinux內(nèi)核。首先將U—Clinux內(nèi)核源代~uClinux—Samsung一20031005．tar．gz保存到宿主機(jī)的用戶目錄，解壓完畢后。就會(huì)在用戶目錄下生成uClinux—Samsung目錄。

以下是編譯uClinux的具體過程：

使用make menuconfig或者make xconfig命令進(jìn)行內(nèi)核配置：

輸人命令：make dep