datasheet

基于ARM的Linux系统移植的方法

2018-02-09来源: eefocus 关键字:ARM  Linux  系统移植

    Linux具有源代码开放、效率高、可裁剪等优点,在嵌入式系统的开发中具有广泛的应用。文章介绍了嵌入式Linux操作系统、移植目标平台SBC2410及Linux内核源代码的目录结构,分析了Linux移植到SBC2410平台的实现过程,阐述了Linux内核、u-boot的裁剪和编译以及根文件系统的制作过程,最后在SBC2410平台上成功移植了嵌入式Linux系统。


    嵌入式系统是一个专用的计算机系统。该系统以计算机技术为基础,软硬件可裁减,但对功能、可靠性、成本等都有严格的要求。今天,一些专用系统需要处理大量的信息,由于传统的计算机系统很难实现硬件可裁减,因而已经不能满足专用系统的需要。伴随着我国汽车、家电等产业的快速发展,嵌入式系统的应用与开发已成为目前IT产业的一个新的热点。基于ARM的嵌入式系统的开发,首先要解决的问题是嵌入式操作系统的移植。Linux操作系统作为一种源代码开放、同时可支持多种处理器结构的多任务操作系统,具有内核小、易裁剪、可移植性好等优点,是目前嵌入式系统应用与开发的主流操作系统。本文主要研究在ARM9平台上搭建嵌入式Linux系统的实现方法。

    1 嵌入式Linux操作系统及特点

    目前,在嵌入式系统开发中,52%的项目选择Linux作为嵌入式操作系统,这与Linux自身的优良特性有不可分割的关系。

    Linux操作系统内核源代码开放,并具有丰富的软件资源。不同的应用领域可以根据需要对内核进行修改,每一种通用程序在Linux都能找到。在Linux上开发程序不需要从头做起,可以选择一个类似的软件进行二次开发,因而能够低成本地开发出满足自己需要的嵌入式系统。

    另外,Linux系统能支持多种硬件设备,而且驱动丰富,能支持多种主流硬件设备和最新硬件技术。随着Linux的广泛应用,许多芯片生产厂家也已经开始为Linux提供驱动,这为Linux在各种硬件平台上的应用奠定了基础。

    Linux可支持多种体系结构,具有较好的可移植性。目前,Linux已经移植到绝大多数硬件平台上,能够支持ARM、MIPS、LPHA、SPARC等多种体系,Linux支持几乎所有流行的CPU。Linux具备一整套工具链,容易建立嵌入式系统的开发环境和交叉运行环境,可跨越嵌入式系统开发中仿真工具的障碍。由于其符合IEEE POSIX.1标准,因而应用程序具有较好的可移植性。

    Linux具有完善的网络通信和文件管理机制。实际上,Linux从一开始就与网络密不可分,网络是Linux的最为显着的特征。Linux具有ARM9上的嵌入式Linux系统移植的特性,从而保证了它支持所有标准因特网协议,可以利用Linux的网络协议栈开发嵌入式TCP/IP网络协议栈。同时,Linux支持ext2、fat16、fat32、romfs等文件系统,从而为嵌入式系统应用开发打下了很好的基础。

    2 Linux在ARM平台上的移植

    2.1 SBC2410硬件平台介绍

    SBC2410硬件平台是具有基于ARM9处理器SBC2410A,可支持ARM—Linux、WindowsCE等操作系统的嵌入式硬件平台。主要硬件资源有一片64 MB SDRAM,一片64 MBNandFlash,一片1 MB Nor Flash,一个串口COM0,一个USB Host A型接口,一个USB Slave B型接口,以及一个标准的JTAG接口等。

    2.2 Linux在ARM平台上的移植准备

    首先是要建立交叉编译环境。交叉编译环境是一个由编译器、连接器和解释器组成的综合开发环境。交叉编译工具主要包括编译器gCC,二进制工具binutils,目标系统的标准c库glibc和目标系统的Linux内核头文件。宿主机要选好做嵌入式开发的Linux操作系统,配置好网络、NFS服务等。因为目标机没有足够的资源运行开发工具和调试工具,所以要在宿主机上建立交叉编译环境,然后由交叉编译工具生成可执行二进制代码(并不能在宿主机上运行),再下载到目标板上调试和运行。交叉编译标准c环境的生成步骤包括以下四步:

    (1)获得binutils、gcc、glibc的源码;

    (2)配置编译binutils,得到汇编器和连接器;

    (3)配置编译gcc源码,生成gcc编译器;

    (4)配置glibc编译生成glibc的c库函数。

    2.3 引导程序移植bootloader

    引导程序bootloader是与体系结构紧密相关的部分,是操作系统内核和应用程序运行之前运行的一小段程序,用于完成系统的启动和加载。它类似于PC机中的BIOS程序。bootloade严重依赖于硬件实现,一般在嵌入式系统中建立一个通用的bootloader是不可能的。用户必须自己编写这一小段程序,从而完成硬件设备的初始化,建立内存空间的映射图,将系统的软硬件带到一个合适的状态,为操作系统内核的运行做准备。

    通常bootloader移植分为两步:

    第一步常用汇编语言实现依赖于CPU体系结构的代码。主要包括硬件设备初始化;为加载bootloader准备RAM空间;拷贝bootloader到RAM空间中;设置好堆栈。

    第二步常用C语言来实现。即:初始化本阶段要使用到的硬件设备;检测系统内存映射(memory map);将kernel映像和根文件系统映像从flash上读到ram空间中;为内核设置启动参数;调用内核。图1所示是bootloader的工作流程图。

    2.4 内核移植

    内核移植首先应当启动操作系统,完成内存管理、任务调度、进程管理、加载驱动程序、网络等功能,然后执行应用程序或等待用户命令。虽然各功能之间存在复杂的调度关系,但由于Linux分层结构的特点,已将其中硬件相关的代码独立了出来,因此,移植过程中只需要改动进程管理、内存管理和设备管理中与硬件相关的那部分代码。

    一般情况下,从官方网站上下载的内核不能直接在硬件平台上运行,而要跟据具体的硬件平台重新裁剪、编译内核,并根据硬件平台特性编写相应的硬件相关的代码,将Linux移植到硬件平台。对内核代码的修改包括以下部分:

    (1)修改内核目录树根下的Makefile,找到ARCH和CROSS_COMPILE,修改ARCH=arm,CROSS_COMPILE=armlinux,然后设置PATH环境变量,在文件bashrc中添加expor PATH=/usr/LOCal/arm/3.4.4/bin:$PATH,使其可以找到交叉编译工具链,然后重新登陆。

    (2)设置flash分区,修改arch/arm/machSBC2410/devs.c用以指明分区信息,该文件的内容建立nand flash分区表;修改arch/arm /machSBC2410/machSMDk2410.c文件指定启动时初始化,并在kernel启动时依据对分区的设置进行初始配置。在Linux源文件目录下,执行makemenuconfig命令,配置内核产生config文件,选择处理器类型为SBC2410,选择串口驱动设备,完成后保存config文件。

    在完成内核的裁减之后,执行命令make clean,编译内核之前先把环境给清理干净,也可以用makerealclean或makemrproper来彻底清除相关依赖,保证没有不正确的文件存在,最后将zimage下载到开发板。

    3 结语

    经过移植,Uboot和Linux在SBC2410平台就能运行,在此基础上,还可以进一步开发各类驱动程序及应用软件。用串口线将SBC2410和PC机相连,通过超级终端可以看到移植成功。系统成功启动后,就可以进入根文件系统。本文通过分析Linux的特点和移植方法,总结出了一种基于ARM的Linux系统移植的方法,并实现了Linux系统内核在SBC2410处理器平台上的移植。


关键字:ARM  Linux  系统移植

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mcu/article_2018020937721.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:如何将μClinux移植到ARM7体系微处理器S3C4510B上
下一篇:基于μCOS-II的CAN通讯模块设计

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

Arm刘澍:周易之后,从产品研发角度解读Arm中国

近日,在中国集成电路设计业2018年会期间,Arm中国产品研发副总裁刘澍接受了媒体采访。 2018年4月,Arm中国合资公司正式在深圳挂牌运营,中方投资占股51%,Arm公司占股49%,这家新公司除了接管Arm在国内的所有IP业务,还会针对中国有着特殊的支持。对此刘澍表示,Arm中国的剥离,真正实现了Arm的本土扎根。“我们要把所有的Arm技术带入中国,在中国建立长期自主研发体系,具有跟国际接轨的研发团队和能力,更好支持本土化产业发展的需要和中国自主可控技术的需求。”刘澍说道。 Arm中国产品研发副总裁刘澍 在大会期间,刘澍介绍了Arm中国成立以来的首款产品——周易人工智能平台,并表示未来Arm
发表于 2018-12-06
Arm刘澍:周易之后,从产品研发角度解读Arm中国

ARM Cortex-M3中断跳转过程

在学习CM3的时候,仔细学习了CM3的中断跳转过程,发现嵌入式的MCU在这一块基本上是一样的,当然不同架构的MCU也有自己的特性。我来介绍下CM3的中断跳转过程,首先假设中断发生,CM3内核开始响应中断,由于不同厂家的CM3可能略有区别,但CM3的内核肯定是一样的,所以我们在这个前提下开始讨论,暂时把中断屏蔽位,标志位之类的东西放在一边。现在介绍中断响应的过程:1、压栈。从这一点来讲几乎所有的处理器都是一样的,用压栈保护现场。压入哪些寄存器呢,又是怎样一个顺序?如果就大多数的C语音编程来讲,这个不是很关心的内容。但是CM3的压栈寄存器特点,让我们来见识下ARM设计的特点。其压栈顺序如下图所示,请注意压栈的地址顺序和时间顺序不是相同
发表于 2018-12-03
ARM Cortex-M3中断跳转过程

ARM助力亚马逊AWS服务器满足更多需求

在亚马逊网络服务(AWS)为开发人员推出基于ARM的云计算资源之后,基于ARM架构的节能处理器可能会得到更加广泛的应用。AWS打算向客户出售装载有自己Arm芯片的服务器,还可能将其部分基于云计算的开发者工具转移向Arm芯片。ARM的增长前景或许将超越智能手机等消费设备,成为企业计算领域的重要力量,从而对英特尔形成挑战。目前,英特尔的处理器被广泛应用于云和企业数据中心的服务器。按营收计算,英特尔的数据中心业务是该公司第二大业务,在第三季度贡献了英特尔营收的32%,并且增长速度超过了该公司为PC和其它设备所用芯片的制造业务。AWS负责计算服务的副总裁马特?加曼(Matt Garman)本周在接受媒体采访时表示,这些芯片降低了服务器的总
发表于 2018-12-03
ARM助力亚马逊AWS服务器满足更多需求

ARM编译器的扩展关键字

1.__irq 使用__irq定义中断处理函数,当中断发生时,所有需要被保护的寄存器,编译器都会自动保存。同时,在中断处理完成后,把lr-4的值装载到PC,把SPSR的值复制到CPSR来实现返回。所以用__irq,不需要考虑现场的保护。 __irq void IRQHandler(void){….. } 两个限制: 1.函数不能有参数和返回值 2.不能用作可重入的中断处理函数定义,因为它不保存SPSR的值 2.__swi 这个函数可以有参数和返回值。 3.__asm 声明调用ARM汇编。 4.__inline 把这个关键词
发表于 2018-12-01

关于ARM的中断服务程序

只是异常的一种情况,呵呵 下面主要分析的是“中断异常”说白了,就是我们平时单片机里面用的中断!!!所有有器件引起的中断,例如TIMER中断,UART中断,外部中断等等,都有一个统一的入口,那就是中断 异常 IRQ ! 然后从IRQ的服务函数里面分辨出,当前究竟是什么中断,再跳转到相应的中断服务程序。这样看来,ARM比单片机要复杂一些了,不过原理是不变的。 上面说的就是思路,跟着这个思路来接着分析。 HandlerIRQ 很明显是一个标号,我们找到了 HandlerIRQ HANDLER HandleIRQ 这里是一个宏定义,我们再找到这个宏,看他是怎么定义的: 
发表于 2018-11-30

ARM S3C2410 看门狗设置原理及源码

S3C2410 看门狗只要有两个功能1、作为常规时钟,并且可以产生中断2、作为看门狗定时器使用,当时钟减到0时(超时),它将产生一个128个时钟(PLCK)的时钟信号。 看门狗的设置:1、 看门狗的外部时钟源是有PLCK提供的, plck 通过预分频 和 与比例因子 产生适合看门狗的时钟。    t_watchdog = 1/[PLCK/(prescale value +1)/division_factor]    上面就是它的计算公式。2、相关寄存器的介绍  WTCON watchdog控制寄存器  看门狗控制寄存器能够禁止或者允许看门狗时钟
发表于 2018-11-30

小广播

何立民专栏

单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2018 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
pt type="text/javascript" src="//v3.jiathis.com/code/jia.js?uid=2113614" charset="utf-8">