基于數(shù)字電視系統(tǒng)的嵌入式linux操作系統(tǒng)實現(xiàn)

圖2 MCU和I2C總線之間的連接

4.linux系統(tǒng)移植

在這一部分中，我們將解釋linux操作系統(tǒng)的移植順序。包括修改內核初始化代碼和編寫設備驅動程序。

4.1重建內核初始化代碼

為了將linux內核加載到嵌入式系統(tǒng)中，有必要修改與硬件相關的內核初始化代碼。這個過程包括設置存儲器映射以便加載內核映像，以及為支持內核的運行而修改設備驅動程序。

4.1.1設置存儲器映射

Linux內核映像是一種壓縮文件，存放在flash存儲器中，執(zhí)行時被拷貝到SDRAM中并解壓。圖3描述了內存映像的加載順序。

系統(tǒng)復位時，CPU只能接受flash ROM空間的代碼，同時執(zhí)行位于flash ROM底層的bootloader，它負責從主機端下載代碼并且將代碼存儲到flashROM中。

1）bootloader將主機的linux內核拷貝到數(shù)字處理模塊上的SDRAM中。

2）SDRAM中被下載的linux內核映像被存儲在flash ROM中位于bootloader頂層的空間中。

3）系統(tǒng)初始化，同時，bootloader調用linux映像內的一段執(zhí)行代碼（head.o），將全部flash ROM空間中的內容拷貝到SDRAM中。

4）CPU利用系統(tǒng)管理寄存器，將flash ROM中的初始地址空間與SDRAM的初始地址空間相交換。
當flash ROM中的映像被加載到SDRAM之后，無需改變程序計數(shù)器就可以執(zhí)行代碼（head.o）。圖4中顯示了最終的存儲器映射。

拷貝到SDRAM中的linux映像可解壓執(zhí)行，為了完成釋放功能，需要一些存儲器空間，例如符號開始段、用戶堆棧、分配的內存等。在這些空間中，一個壓縮的linux內核映像被解壓工具釋放出來，被釋放的代碼位于被分配的內存空間的下一地址。

4.1.2 內核需要的設備

內核需要的基本設備包括中斷控制器、定時器和控制臺設備。這些設備被映像到MCU的內部寄存器中，通過修改內部寄存器而提供必要的功能。

4.2設備驅動的設計

數(shù)字電視系統(tǒng)包括視頻處理設備和模擬輸出設備以及內核所必須的設備，本文為I2C總線接口（PCF8584）設計一個設備驅動。PCF8584設備驅動包括接口模塊、內核模塊、算法模塊、適配器模塊，如圖5所示。

接口模塊提供設備驅動程序與應用程序之間的接口，定義設備文件操作（open, read, write, ioctl,release）以及初始化設備文件（/dev/i2c0）；內核模塊用來增加或移除適配器、定義I2C總線的功能以及初始化包含系統(tǒng)信息的文件系統(tǒng)（/proc）；算法模塊用來初始化PCF8584設備以及定義PCF8584的函數(shù)（i2c_start,i2c_stop(), wait_for_pin()）；適配器模塊通過被映射到MCU的存儲器地址將數(shù)據傳送到MCU。

為了驅動PCF8584接口設備，需要對模塊進行初始化。在通常的linux系統(tǒng)中，設備驅動在運行時載入和初始化，而在嵌入式linux系統(tǒng)中，設備驅動將在啟動階段被加載和初始化。4個模塊的初始化程序被存儲在“.init”段的“_init”處，由“do_initcalls()”函數(shù)在啟動時調用執(zhí)行?？刂茢?shù)據從接口模塊開始，依次經內核模塊、算法模塊、適配器模塊傳送。接口模塊接收應用程序的請求(open, write, read, ioctl)，調用內核模塊的接口程序(master_send(), master_receive(),transfer())，同時傳遞參數(shù)。內核模塊將從地址、標記位、信息長度等數(shù)據傳送到算法模塊。算法模塊檢查I2C總線的狀態(tài)和從地址，設置PCF8584的控制寄存器。最后，適配器模塊從被映射到外部總線的地址空間中讀寫數(shù)據。