嵌入式Linux系統(tǒng)移植

第9章嵌入式Linux系統(tǒng)移植9.1Bootloader（引導(dǎo)加載器）9.2基于ARM-withMMU的Linux移植9.3基于ARM-noMMU的μCLinux移植9.1Bootloader的開發(fā)LinuxBootloader的概述BootLoader的stage1BootLoader的stage2LinuxBootloader的概述BootLoader的實現(xiàn)依賴于CPU的體系結(jié)構(gòu)，因此大多數(shù)BootLoader都分為stage1和stage2兩大部分。依賴于CPU體系結(jié)構(gòu)的代碼，例如設(shè)備初始化代碼等，通常都放在stage1中，而且通常都用匯編語言來實現(xiàn)，以達到短小精悍的目的。而stage2則通常用C語言來實現(xiàn)，這樣可以實現(xiàn)更復(fù)雜的功能，而且代碼會具有更好的可讀性和可移植性。與體系結(jié)構(gòu)相關(guān)便于適應(yīng)不同平臺LinuxBootloader的概述BootLoader的stage1通常包括以下步驟(以執(zhí)行的先后為順序)：硬件設(shè)備初始化為加載BootLoader的stage2準備RAM空間拷貝BootLoader的stage2到RAM空間中設(shè)置好堆棧跳轉(zhuǎn)到stage2的C入口點進入BootLoader的C語言入口準備的C語言的運行環(huán)境。LinuxBootloader的概述BootLoader的stage2通常包括以下步驟(以執(zhí)行的先后為順序)：初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備檢測系統(tǒng)內(nèi)存映射(memorymap)將kernel映像和根文件系統(tǒng)映像從flash上讀到RAM空間中為內(nèi)核設(shè)置啟動參數(shù)調(diào)用內(nèi)核硬件初始化階段。為操作系統(tǒng)準備環(huán)境調(diào)用操作系統(tǒng)BootLoader的stage11、基本的硬件初始化：屏蔽所有的中斷設(shè)置CPU的速度和時鐘頻率RAM初始化初始化LED關(guān)閉CPU內(nèi)部指令／數(shù)據(jù)cache對于具有MMU的處理器BootLoader的stage12、為加載stage2準備RAM空間為了獲得更快的執(zhí)行速度，通常把stage2加載到RAM空間中來執(zhí)行，因此必須為加載BootLoader的stage2準備好一段可用的RAM空間范圍。BootLoader的stage13.復(fù)制stage2到RAM中stage2的可執(zhí)行映像在固態(tài)存儲設(shè)備的存放起始地址和終止地址；為stage2所安排的RAM空間的起始地址。BootLoader的stage14、設(shè)置堆棧指針spBootLoader映像區(qū)域第二階段加載區(qū)域BootLoader的stage15、跳轉(zhuǎn)到stage2的C入口點在上述一切都就緒后，可以跳轉(zhuǎn)到BootLoader的stage2去執(zhí)行了。ARM處理器跳轉(zhuǎn)通過PC（R15）的改變來實現(xiàn)BootLoader的stage2trampoline程序示例(來自blobbootloader軟件)：.text.globl_trampoline_trampoline: bl main /*如果main返回，對其進行再次調(diào)用*/

b _trampoline這里的main標號為C語言的入口BootLoader的stage21、初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備初始化至少一個串口，以便和終端用戶進行I/O輸出信息；初始化定時器等。在C語言程序中，可以通過讀寫處理器的特殊功能寄存器，實現(xiàn)設(shè)置硬件的工作。BootLoader的stage22、檢測系統(tǒng)的內(nèi)存映射（memorymap）內(nèi)存映射就是指在整個4GB的物理地址空間中。BootLoader的stage2必須先檢測整個系統(tǒng)的內(nèi)存映射情況。檢測完系統(tǒng)的內(nèi)存映射情況后，BootLoader也可以將內(nèi)存映射的詳細信息打印到串口。BootLoader的stage23、加載內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像規(guī)劃內(nèi)存占用的布局從Flash上拷貝while(count){*dest++=*src++;count-=4;};BootLoader的stage24、設(shè)置內(nèi)核的啟動參數(shù)

從Flash上拷貝調(diào)用內(nèi)核之前，應(yīng)該作一步準備工作，即：設(shè)置Linux內(nèi)核的啟動參數(shù)。console=ttyS0,115200n8串口采用如下設(shè)置：“115200bps、無奇偶校驗、8位數(shù)據(jù)位”。Linux控制臺參數(shù)BootLoader的stage25、調(diào)用內(nèi)核CPU寄存器的設(shè)置CPU模式Cache和MMU的設(shè)置C語言調(diào)用內(nèi)核：void(*callKernel)(intzero,intarch,u32params_addr)=(void(*)(int,int,u32))KERNEL_RAM_BASE;callKernel(0,ARCH_NUMBER,(u32)kernel_params_start);函數(shù)指針，賦值為絕對地址。9.2基于ARM-withMMU的Linux移植Linux內(nèi)核概述Linux源文件結(jié)構(gòu)ARM-Linux移植ARM-Linux的初始化流程基于PXA2xx的ARMlinux移植Linux內(nèi)核概述Linux內(nèi)核組成：進程調(diào)度（ProcessSchedule）進程間通信（IPC，Intre-ProcessCommunication）內(nèi)存管理（MM，MemoryManagement）虛擬文件系統(tǒng)（VFS，VirtualFlieSystem）網(wǎng)絡(luò)（Net）Linux內(nèi)核概述Linux源文件結(jié)構(gòu)代碼部分程序語言描述linux2.x/initC初始化代碼，包括C語言入口函數(shù)main.clinux2.x/kernelC內(nèi)核的核心代碼，包括進程調(diào)度等linux2.x/ipcC進程通訊代碼linux2.x/mmC內(nèi)存管理代碼linux2.x/fsC文件系統(tǒng)代碼linux2.x/netC網(wǎng)絡(luò)代碼linux2.x/driversC驅(qū)動程序代碼包含char、block、net等子目錄linux2.x/includeC頭文件各部分代碼頭文件linux2.x/archC+匯編與體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的C和匯編代碼移植改動的主要工作。ARM-Linux移植Linux核心部分的C語言源文件Linux驅(qū)動程序的C語言源文件ARM體系的C語言和匯編文件具體處理器的C語言和匯編文件生成的目標包含內(nèi)核映像和各個獨立的模塊。ARM-Linux移植在arch\arm包含的目錄如下表所示：

init：啟動匯編入口，文件夾compressed包含了壓縮程序

configs：配置腳本

mm：與體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的內(nèi)存管理代碼

tools：包含各種體系結(jié)構(gòu)的定義

mach-XXX：各種體系相關(guān)的代碼Linux內(nèi)核概述Linux的C語言入口是linux2.x/init/目錄中的main.c的start_kernel()函數(shù)。Linux程序進入C語言入口后，將完成系統(tǒng)的各種初始化工作，并建立第一個進程，整個系統(tǒng)進入調(diào)度狀態(tài)。Linux內(nèi)核概述壓縮和非壓縮啟動同時進入內(nèi)核入口?；赑XA2xx的ARMlinux移植

對于增加Linux對一款新的處理器的支持，需要從以下幾個方面出發(fā)：中斷系統(tǒng)定時器DMA系統(tǒng)編譯選項中斷和定時器是為操作系統(tǒng)提供運行節(jié)拍的必要硬件從編譯的角度，增加對新處理器的支持基于PXA2xx的ARMlinux移植目錄和文件類型描述arch/arm/tools/mach-types機器類型這是包含機器類型（處理器類型）的文件，需要在此處增加新的處理器類型include/asm-arm/arch-XXX頭文件這些是需要在內(nèi)核和內(nèi)核模塊中使用的頭文件。在include/arm目錄中的每一個arch-XXX表示了一種Linux支持ARM處理器，對于新增的處理器需要增加一個arch-XXX目錄。arch/arm/mach-XXX處理器移植文件這是移植主要需要的文件，既包括C語言文件，也包括匯編文件。針對每種處理器需要增加各種實現(xiàn)。arch/arm/共同代碼部分ARM的公共代碼對于某些處理器，需要更改針對ARM處理器的共同代碼部分，一般使用條件編譯的方式Makefile和config文件編譯腳本Linux內(nèi)核編譯過程中，需要配置的腳本決定編譯的文件，選擇移植的體系結(jié)構(gòu)。核心部分：定時器和中斷系統(tǒng)?；贏RM-noMMU的μCLinux移植μCLinux的特點μCLinux源文件結(jié)構(gòu)和移植ARM-μCLinux系統(tǒng)的初始化過程S3C44B0X系統(tǒng)的μCLinux的移植μCLinux的特點μCLinux是針對工業(yè)控制領(lǐng)域的嵌入式linux操作系統(tǒng)，它從Linux2.0/2.4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MMU的微處理器/微控制器。支持沒有MMU的CPU是μCLinux與主流Linux的基本差異。針對沒有內(nèi)存管理單元的處理器。μCLinux的特點μCLinux和標準Linux主要的差別：虛擬內(nèi)存Flat（扁平）格式位置無關(guān)的代碼PIC多進程管理μCLinux的特點內(nèi)容類型描述Linux-2.6.xlinux-2.4.xlinux-2.0.xOS源代碼μCLinux的內(nèi)核，與Linux-2.6.x/Linux-2.4.x/Linux-2.0.x內(nèi)核兼容。freeswan軟件源代碼來自的軟件lib軟件源代碼用戶層應(yīng)用程序所用到的一些庫，包括libc,libm等等uClibc源代碼是一個libc庫，比通常使用的glic更小，更精簡。user源代碼包含了μCLinux自帶的大量用戶層的應(yīng)用程序，。config配置腳本一個基本的linux配置腳本用來進行默認的配置vendors編譯信息包含平臺特定的一些編譯信息和一些支持文件。這里還存放了對每一個μCLinux支持的平臺的默認文件。romfs編譯結(jié)果ROM文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)images編譯結(jié)果包含編譯好的二進制內(nèi)核文件，文件系統(tǒng)的鏡像文件和一個包含文件系統(tǒng)和內(nèi)核的鏡像。μCLinux源文件結(jié)構(gòu)和移植主要的區(qū)別在于內(nèi)存管理(mm)，公用代碼和體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的代碼與標準Linux具有差別。ARM-μCLinux系統(tǒng)的初始化過程ARM-μCLinux系統(tǒng)的初始化過程和ARM-Linux類似，都是要從Bootloader引導(dǎo)，運行內(nèi)核。加載內(nèi)核映像的方式分為壓縮和非壓縮兩種，壓縮內(nèi)核的啟動經(jīng)過arch/arm/boot/compressed目錄中head.S文件，非壓縮內(nèi)核啟動直接進入arch/armnommu/kernel目錄中的head-armv.S，然后調(diào)用start_kernel進入C語言環(huán)境。S3C44B0X系統(tǒng)的μCLinux的移植μCLinux的移植需要增加和改動的文件和Linux基本一致，只是Lin