基于Linux的嵌入式車載導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件包括嵌入式操作系統(tǒng)、GUI 圖形用戶界面、應(yīng)用程序三個(gè)部分，其中嵌入式操作系統(tǒng)和GUI 圖形用戶界面屬于關(guān)鍵技術(shù)，它們的好壞決定了系統(tǒng)能否得到成功的應(yīng)用。應(yīng)用程序建立在嵌入式操作系統(tǒng)和GUI 圖形用戶界面之上，上電之后啟動(dòng)過程如圖2 所示。在本軟件設(shè)計(jì)中，操作系統(tǒng)采用使用廣泛的內(nèi)核源代碼開放的嵌入式Linux，GUI 圖形用戶界面采用源代碼開發(fā)的Micro windows 。

3.2 交叉編譯環(huán)境的建立
在滿足系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、可靠的基礎(chǔ)上，嵌入式產(chǎn)品的體積要盡可能小，從而不能夠提供足夠的資源供編譯過程使用，因此，必須建立一種交叉編譯的環(huán)境，即在高性能的宿主機(jī)上對(duì)即將運(yùn)行于目標(biāo)機(jī)上的程序進(jìn)行編譯，生成可在目標(biāo)機(jī)上可以運(yùn)行的代碼格式，然后下載到目標(biāo)機(jī)中運(yùn)行。Linux 環(huán)境下使用GNU 工具完成編譯、鏈接等過程，包括針對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的編譯器gcc、針對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的二進(jìn)制工具binutils 、針對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)c 庫glibc 和針對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的Linux 內(nèi)核頭文件。
在linux 的根目錄下，通過命令tar Ixvf cross-2.95.3.tar.bz2 進(jìn)行解壓縮，執(zhí)行完畢之后在/usr/local/ 目錄下自動(dòng)生成arm/2.95.3 目錄，進(jìn)入2.93.3 目錄下可以看到arm-linux 、bin、include 、lib 等各種目錄，說明交叉編譯工具安裝完畢，編譯環(huán)境已經(jīng)建立起來了。
3.3 引導(dǎo)程序的移植
受嵌入式系統(tǒng)資源的限制，嵌入式系統(tǒng)的引導(dǎo)程序并不像PC 機(jī)上的引導(dǎo)程序一樣是由BIOS 和位于硬盤MBR 中的引導(dǎo)程序組成，整個(gè)系統(tǒng)的引導(dǎo)加載任務(wù)主要是由一個(gè)稱為BootLoader 的引導(dǎo)程序來完成的。BootLoader 是系統(tǒng)復(fù)位后首先要執(zhí)行的代碼，主要作用是初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射等，將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適的狀態(tài)，從而為操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的調(diào)用建立一個(gè)良好的環(huán)境。
系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中采用的引導(dǎo)程序是韓國Mizi 公司開發(fā)的BootLoader----vivi 。在嵌入式系統(tǒng)中，BootLoader 是高度依賴于硬件的，在嵌入式系統(tǒng)中建立一個(gè)通用的BootLoader 幾乎是不可能，因此對(duì)于每一種特定的平臺(tái)，都要移植一個(gè)BootLoader?？梢哉f建立一個(gè)與平臺(tái)配套的、易于使用的BootLoader ，是軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。
針對(duì)本系統(tǒng)的引導(dǎo)程序移植的思路是找到一個(gè)與所設(shè)計(jì)的平臺(tái)最相近的平臺(tái)的BootLoader，然后根據(jù)所設(shè)計(jì)平臺(tái)的硬件參數(shù)對(duì)BootLoader 進(jìn)行修改，從而完成BootLoader 的移植。首先根據(jù)實(shí)際情況修改vivi 工程管理文件Makefile 文件中的相關(guān)參數(shù)，包括交叉編譯器庫和頭文件路徑，交叉編譯開關(guān)選項(xiàng)設(shè)置，Linux 內(nèi)核代碼中的庫和頭文件路徑等。然后根據(jù)硬件平臺(tái)的參數(shù)修改相應(yīng)的配置，如處理器時(shí)鐘、存儲(chǔ)器初始化、通用I/O 初始化等等。然后進(jìn)行配置、編譯生成可執(zhí)行的代碼。
3.4 內(nèi)核的移植
由于嵌入式系統(tǒng)是針對(duì)特定應(yīng)用的，而且資源有限，所以標(biāo)準(zhǔn)Linux 無法應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)中，因此必須根據(jù)實(shí)際情況對(duì)Linux 進(jìn)行裁剪、配置，從而產(chǎn)生一個(gè)適用的嵌入式Linux 操作系統(tǒng)。Linux 內(nèi)核的移植包括獲取源代碼、修改設(shè)置、裁減配置和編譯。
3.4.1 獲取源代碼
Linux 內(nèi)核源代碼一般都有專門的機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)維護(hù)，我們可以從這些機(jī)構(gòu)的網(wǎng)站上下載下來使用。修改設(shè)置
嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用的針對(duì)性很強(qiáng)，從站點(diǎn)上下載下來的內(nèi)核不可能包含針對(duì)所有嵌入式系統(tǒng)的代碼，因此需要對(duì)代碼進(jìn)行修改設(shè)置，從而適合目標(biāo)平臺(tái)。一般包含下面幾步。
① 編寫與處理器相關(guān)的代碼。主要包括時(shí)鐘設(shè)置、中斷設(shè)置、存儲(chǔ)器分配及其他一些寄存器的設(shè)置等等，這些與HMS30C7202 處理器相關(guān)的代碼放在/arch/arm/mach-s3c2440 目錄下。
② 修改根目錄下的工程管理文件Makefile ，指定所移植的硬件平臺(tái)和交叉編譯器的路徑。
③ 修改/ arch/arm 目錄下的工程管理文件Makefile ，指定內(nèi)核運(yùn)行的虛擬地址，修改該目錄下的配置文件config.in，以便在執(zhí)行配置命令時(shí)能夠顯示HMS30C7202 的相關(guān)信息。
④在/arch/arm/def-configs 目錄下添加配置好的HMS30C7202 配置文件。在/arch/arm/boot/compressed 目錄下添加處理器的初始化代碼head-s3c2440.s 。
⑤ 修改/arch/arm/kernel 目錄下的工程管理文件Makefile ，確定文件類型之間的依賴關(guān)系。