嵌入式linux的移植的理論問題

　　移植是指將軟件從一個平臺遷移到另一個平臺

　　* 從一個硬件平臺移植到另一個硬件平臺

　　* 從一個操作系統(tǒng)移植到另一個操作系統(tǒng)

　　* 從一種軟件庫環(huán)境移植到另一個軟件庫環(huán)境

　　軟件進行移植的容易程度即可移植性

　　Linux硬件平臺：

　　在Linux內(nèi)核里，每一個處理器指令集對應一個獨立的體系結構architecture，比如alpha, arm,i386, mips, ppc

　　每個體系結構可以有若干變種variant，或不同配置的硬件machine

　　統(tǒng)稱sub-architecture。以arm體系結構舉例

　　* variants 包括arm7tdmi, arm926ejs, strongarm,xscale

　　* machine 包括edb7312, smdk2410, omap-h2

　　硬件平臺對C程序的影響：

　　處理器字長，定義為處理器一次能處理的數(shù)據(jù)位數(shù)。

　　字長等于處理器內(nèi)部數(shù)據(jù)通路的寬度，一般可以通過通用寄存器的寬度來判斷

　　處理器字長會影響int, long等C類型的長度

　　C代碼當中需要使用確定大小的數(shù)據(jù)類型，可以使用顯式長度的類型u8, s8, u16, s16, u32, s32, u64, s64

　　數(shù)據(jù)對齊：

　　數(shù)據(jù)對齊是指數(shù)據(jù)塊的地址是某個特定大小的整數(shù)倍

　　* 32位處理器字對齊n*4

　　* 頁對齊n*PAGESIZE

　　* Cache line對齊n*CLINESIZE

　　數(shù)據(jù)訪問要求至少是字對齊的，多數(shù)情況下編譯器會處理數(shù)據(jù)訪問的對齊。不對齊訪問的例子

　　* char a[10]；

　　* unsigned long* pl = (unsigned long *)(a+1);

　　* unsigned l = *pl;

　　字節(jié)順序：

　　字節(jié)順序byte order是指一個字中字節(jié)排列的順序

　　不同硬件可能采用不同byte order

　　* x86 little-endian

　　* ppc big-endian

　　Linux內(nèi)核將硬件的byte order放在asm/byteorder.h> 里面定義，__BIG_ENDIAN或__LITTLE_ENDIAN

　　在include/linux/byteorder /里面有幾個頭文件，定義了

　　* u23 __cpu_to_be32(u32);

　　* u32 __cpu_to_le32(u32);

　　* u32 __be32_to_cpu(u32);

　　* u32 __le32_to_cpus(u32);

　　時間：

　　軟件中的與時間相關的代碼也會影響移植

　　采用平臺無關的時間表達方法可以提高代碼可移植性

　　Linux內(nèi)核里面采用HZ來表示每秒鐘有多少個內(nèi)部時鐘滴答，以下對時間的描述是平臺無關的

　　* HZ

　　* (2*HZ)

　　* (HZ/2)

　　* (HZ/100)

　　* (2*HZ/100)

　　內(nèi)存頁面大?。?/STRONG>

　　Linux使用虛擬內(nèi)存機制來管理內(nèi)存，內(nèi)存的使用基于頁面。

　　不同的體系結構有不同的頁面大小

　　常用的32位處理器使用4kB頁面大小

　　部分體系結構可以支持多種頁面大小

　　內(nèi)核在asm/page.h>里面定義PAGE_SIZE,PAGE_SHIFT

　　* PAGE_SIZE表示頁面大小

　　* PAGE_SHIFT表示頁面號在地址中的偏移量

　　* PAGE_SIZE=2^ PAGE_SHIFT

　　Linux操作系統(tǒng)移植：

　　工具鏈移植

　　* binutils (assembler, linker..)

　　* gcc (compiler, libgcc)

　　* glibc/uclibc

　　內(nèi)核移植

　　* arch implementation

　　* drivers porting

　　應用程序移植

　　* C program recompile

　　* Implement absent library

　　Linux內(nèi)核的平臺相關代碼：

　　Linux內(nèi)核對多平臺有很好的支持 內(nèi)核的對外部接口是統(tǒng)一的，并且與平臺無關

　　內(nèi)核的大多數(shù)代碼也是與平臺無關的主要的體系結構相關代碼存在于

　　* arch/architecture

　　* include/asm-architecture

　　比如arm體系的平臺相關代碼主要是

　　* arch/arm

　　* include/asm-arm

　　已有代碼向Linux內(nèi)核移植：

　　將已有代碼向內(nèi)核中移植有一些限制

　　* 內(nèi)核中沒有標準C庫支持

　　* 內(nèi)核中沒有象用戶程序那樣的內(nèi)存保護

　　* 內(nèi)核中不便使用浮點操作

　　* 內(nèi)核的堆棧是固定大小的，并且比較有限

　　* 在內(nèi)核中需要編程者考慮并發(fā)帶來的競爭與冒險，以及同步問題

　　Linux內(nèi)核移植：

　　Linux內(nèi)核代碼可以分為平臺相關部分和平臺無關部分

　　Linux內(nèi)核絕大部分代碼是平臺無關的，

　　可以被各種平臺所共享

　　* 調(diào)度算法

　　* 存儲器管理

　　* I/O子系統(tǒng)

　　* 網(wǎng)絡協(xié)議棧

　　依賴于特定硬件的代碼在Linux中采用條件編譯的方式區(qū)分

　　* ARCH = x86 即打開x86特有的代碼

　　* ARCH = arm 即打開arm特有的代碼

　　Linux內(nèi)核的arch目錄：

　　進入arch目錄，每個體系結構代碼都有一個子目錄

　　進入arm目錄，在arm體系結構下我們可以看到很多sub-arch的子目錄

　　實現(xiàn)sub-arch：

　　在sub-arch子目錄下，以mach-s3c2410為例 一個硬件平臺支持需要實現(xiàn)以下幾個硬件相關的文件

　　* mach-s3c2410.c, irq.c, clock.c, dma.c, gpio.c, pm.c,sleep.c, time.c

　　* 同時在include/asm-arm/arch-s3c2410要實現(xiàn)

　　Low-level IRQ helper macros

　　Debug output macros

　　Irq number definations

　　DMA definations

　　Memory mapping/translation

　　Reset operation

　　IDLE function

　　mach-smdk2410.c：

　　在mach-smdk2410.c中，我們要定義以下幾個內(nèi)容

　　smdk2410_iodesc，描述了所有保留的設備io地址。這個描述符是我們移植一個特定目標板非常重要的地方

　　在這個板描述文件中還要定義

　　.phys_ram

　　.phys_io

　　.io_pg_offst

　　.boot_params

　　.map_io

　　.init_irq

　　.timer

　　map_io:

　　map_io里面需要實現(xiàn)設備io的初始化

　　在這里要用到smdk2410_iodesc描述符。該描述符是一個數(shù)組，其中每一項都描述了一個設備的IO映射

　　時鐘pll的設置、uart的設置都可以在map_io中調(diào)用

　　init_irq：

　　在這個調(diào)用里面，關于中斷的初始化將會被完成

　　* 清除中斷pending寄存器

　　* 注冊主要的中斷處理程序

　　* 設置系統(tǒng)中的設備中斷

　　timer：

　　timer是一個sys_timer類型的結構，它包含以下成員

　　-init 調(diào)用執(zhí)行硬件相關的timer初始化

　　-offset 調(diào)用返回自從上次timer中斷以來經(jīng)過的微秒數(shù)

　　-resume 調(diào)用執(zhí)行系統(tǒng)喚醒后的timer恢復操作，一般實現(xiàn)上和init里面的初始化一樣

　　應用程序移植：

　　最理想情況下，程序可以不作更改，或僅僅打一些補丁，然后告訴編譯環(huán)境按照目標環(huán)境要求編譯即可

　　* busybox

　　* bash

　　* sysv init

　　依賴某些平臺特性的應用程序移植起來往往難度更大

　　* 圖形庫

　　* 為速度進行優(yōu)化的代碼，比如編解碼器

　　軟件編程語言的跨平臺性直接影響軟件的可移植性。此外還有其他因素

　　軟件協(xié)議/源代碼的開放程度

　　應用程序移植常見問題：

　　1依賴軟件造成移植性問題

　　* C庫版本問題

　　* 圖形庫帶來的問題

　　* 軟件依賴某些服務帶來問題

　　2網(wǎng)絡應用在little-endian平臺上的處理

　　* 網(wǎng)絡傳遞數(shù)據(jù)是big-endian的

　　3軟件依賴特定平臺的特性

　　4平臺的數(shù)據(jù)一致性模型差異