（信号与信息处理专业论文）基于arm平台的存储卡系统设计与实现.pdf

摘要 摘要 随着现代计算机技术和互联网技术的飞速发展，嵌入式系统成为了当前信息 行业最热门的焦点之一。而a r m 以其高性能低功耗的特点成为目前应用最广泛的 3 2 位嵌入式处理器。在嵌入式操作系统方面，l i n u x 凭借其性能优异、结构清晰、 平台支持广泛、网络支持强劲及开放源代码等多方面的优势，被嵌入式系统开发 者广泛地采用。l i n u x2 6 包含许多新的特性，为其在嵌入式领域的应用提供了强 有力的支持，新的内核越来越多地应用于嵌入式l i n t t x 系统中。 本文的工作基于艾科公司研发的硬件平台a r k l 6 0 0 开展。该平台上集成了多 个功能模块，例如l c d 、1 2 s 、g p i o 、1 2 c 等，同时支持x d 、c f 、m m c 、s d 等 多种硬件存储设备，在设备通信方面提供了u s b 、串行通信等传输方式。本文的 主要工作是研究l i n u x 在a r m 芯片上的移植，并在此基础上阐述l i n u x 设备驱动 的开发。文章首先构建了交叉编译环境，然后在分析a r k l 6 0 0 硬件体系结构的基 础上详细阐述了b o o t l o a d e r 程序设计与实现、l i n u x 2 6 内核移植、r a m d i s k 文件 系统移植的全过程，为后续项目的实施搭建了一个良好的开发平台。论文最后阐 述了l i n u x2 6 内核中开发块设备驱动程序的实现方法，并以x d 块设备驱动程序 为例，详细阐述了l i n u x 驱动程序的开发流程。 论文的主要工作量在于b o o t l o a d e r 程序的设计与实现、l i n u x 系统移植和x d 块设备驱动程序的开发。因为项目平台独特的硬件环境，一些程序代码要严格依 赖硬件设备设计。在l i n u x 移植中的主要工作包括串口控制台的驱动、设置系统 的存储布局、初始化系统定时器、初始化系统中断、在l i n u x 系统中建立标识本 硬件平台的结构体变量、配置并编译l i n u x 内核等。 关键词：系统启动引导，l i n u x 移植，文件系统，块设备驱动，逻辑物理转换表 a b s t r a ( 了r a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fm o d e mc o m p u t e rt e c h n o l o g ya n di n t e r n e t t e c h n i q u e s ，t h ee m b e d d e ds y s t e mb e c o m e so n eo ft h ea t t e n t i o nf o c u si ni n f o r m a t i o n i n d u s t r y n o w a d a y s ，a r mw i t h3 2 - b i te m b e d d e dp r o c e s s o rb e c o m e st h em o s tw i d e l y a p p l i e df o ri t se x t r a o r d i n a r yp e r f o r m a n c ea n dl o wp o w e rc o n s u m p t i o n f r o mt h ep o 血 o fe m b e d d e do p e r a t i o ns y s t e m , l i n u xh a st h ea d v a n t a g eo fg o o dp e r f o r m a n c e , c l e a r s t r u c t t t r e , w i d ep l a t f o r ms u p p o r t i n g , s t r o n gn e t w o r ks u p p o r t i n ga n ds o u r c eo p e n , s o ，i t h a sb e e nw i d e l yu s e db ye m b e d d e ds y s t e md e v e l o p e r s l i n u x 2 6h a sm a n yn e wf e a t u r e s t h a tp r o v i d es t r o n gs u p p o r t i n gf o re m b e d d e ds y s t e ma p p l i c a t i o n u n d o u b t e d l y , i ti st h e i n e v i t a b l et r e n do fa p p l y i n gt h en e wk e r n e li n t om u c hm o r el i n u xe m b e d d e ds y s t e m s t h ep r o j e c ti sb e g a nw i t ht h eh a r d w a r ep l a t f o r ma r k l6 0 0 ，w h i c hi sa np r o j e c to f a r k m i c r oc o m p a n y t h ep l a t f o r mi n t e g r a t e san u m b e ro ff u n c t i o n a lm o d u l e s ，s u c ha s l c d ，1 2 s ，g p i o ，1 2 ce t c f u r t h e r m o r e , i ts u p p o r t sx d ，c f , m m c ，s ds u c h l i k es t o r a g e d e v i c e s i nt h ea s p e c to fe x t e r n a ld e v i c ec o m m u n i c a t i o n , u s ba n ds e r i a lt r a n s m i s s i o n a r es u p p o r t e di nt h es y s t e m t h em a i nt a s ko ft h ea r t i c l ei st os t u d yh o wt om i g r a t e l i n u xt oa na r m c h i p ，f o l l o w i n gt h i ss t e pi st od e v e l o pl i n u xb l o c kd e v i c ed r i v e r s f i r s to fa l l ，p a p e rb u i l daa c r o s sc o m p i l e re n v i r o n m e n t a n dt h e no nt h eb a s i so f a r kl6 0 0h a r d w a r es y s t e ms t r u c t u r ea n a l y s i s ，t h ea r t i c l ed e t a i l e di n t r o d u c e dw h o l e p r o c e s so ft h em i g r a t i n g ，f r o md e s i g na n di m p l e m e n to fb o o t l o a d e rp r o g r a m m i n gt o m i g r a t i n gl i n u x2 6k e r n e la n dr a m d i s kf i l es y s t e m ，f i n a l l yh a v ec o n s t r u c t e daw e l l d e v e l o p m e n tp l a t f o r mf o rt h ee x e c u t i o no fc o n s e q u e n ti t e m t h ea r t i c l ea tl a s td e s c r i b e d t h er e a l i z a t i o no fb l o c kd r i v e ri nl i n u x2 6k e r n e l ，m a k ea ne x a m p l eo fx dc a r dd r i v e r , d c t a i l e di n t r o d u c e dt h ew h o l ep r o c e s so fl i n u xd r i v e rd e v e l o p m e n t t h em a i nt a s ko ft h et h e s i si sd e s i g na n di m p l e m e n to fb o o t l o a d e rp r o g r a m m i n g a n dl i n u xp o r t i n ga n dd e v e l o p m e n to fx dc a r db l o c kd e v i c ed r i v e r b e c a u s eo ft h e u n i q u eh a r d w a r ep l a t f o r me n v i r o n m e n t ，an u m b e ro f c o d e sm u s tb es t r i c t l yd e p e n d e n t o l lh a r d w a r e t h em a i nw o r ko fl i n u xt r a n s p l a n t a t i o ni n c l u d e ss e r i a lc o n s o l ed r i v e r , s e t t i n gs p a c eo fh a r d w a r em e m o r y , s y s t e mt i m e ri n i t i a l i z a t i o n , s y s t e mi n t e r r u p t i o n i n i t i a l i z a t i o n m o r e o v e r , w es h o u l dm a k es u r et h es t r u c t u r ew h i c hc a l lb er e c o g n i z e db y a b s t r a c t l i n u xs y s t e mb ec r e a t e dc o r r e c t l y a l s oi ti sv e r yi m p o r t a n tt oc o n f i g u r ea n dc o m p i l e l i n u xk e r n e l k e y w o r d s ：s y s t e mb o o t l o a d e r , l i n u xp o r t i n g ，f i l es y s t e m ，b l o c kd e v i c ed r i v e r , l o g i c - p h y s i c a lc o n v e r s i o nt a b l e i i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：垦查茎圣日期：a 矿矿陴多月之日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名： 甾未尹云 导师签名： 日期：庆pp 了年乡月之日 第一章绪论 第一章绪论 随着电子技术的快速发展，特别是大规模集成电路的产生而出现的微型机， 使现代科学研究得到了质的飞跃，而嵌入式微控制器技术的出现则是给现代工业 控制领域带来了一次新的技术革命。由嵌入式微控制器组成的系统，最明显的优 势就是可以嵌入到任何微型或小型仪器、设备中。 嵌入式系统被定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可剪 裁，适应应用系统，对功能、靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系 统【1 1 。目前嵌入式技术广泛应用于智能家电，消费类电子，多媒体，网络工程，卫 星通信，军事工业等领域，具有无限优越的应用前景。 1 1嵌入式系统的应用领域及发展现状 嵌入式系统技术具有非常广阔的应用前景，其应用领域可以包括【2 3 】： ( 1 ) 工业控制 基于嵌入式芯片的工业自动化设备具有很大的发展空间，目前已经有大量的8 位、1 6 位、3 2 位嵌入式微控制器应用在工业过程控制、数控机床、电力系统、电 网安全、电网设备监测、石油化工系统等领域。就传统的工业控制产品而言，低 端型往往采用8 位单片机，但是随着技术的发展，3 2 位、“位微处理器逐渐成为 工业控制设备的核心。 ( 2 ) 交通管理 在车辆导航、流量控制、信息监控与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获 得了广泛应用，内嵌g p s 模块的移动定位终端已经在各种运输行业成功使用。 ( 3 ) 信息家电 这将成为嵌入式系统最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化，智能化将引 领人们的生活步入一个崭新的空间。 ( 4 ) 环境监测 电子科技人学硕士学位论文 环境监测包括水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测，堤坝安全，地 震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测等。在很多环境恶劣，地况复 杂的地区，嵌入式系统将实现无人监测。 ( 5 ) 机器人 嵌入式芯片的发展将使机器人在微型化，智能化方面的优势更加明显，同时 会大幅度降低机器人的价格，使其在工业领域和服务领域获得更广泛的应用。 除了以上这些应用领域，嵌入式系统还有很多其他方面的应用。嵌入式系统 已经进入到现代社会中人们生活的方方面面，可以说是“无处不在”，尤其是在控 制方面的应用。就远程家电控制而言，除了开发出支持t c p i p 的嵌入式系统之外， 家电产品的控制协议也需要制定和统一，这需要家电生产厂家来做。同样的道理， 所有基于网络的远程控制器件都需要与嵌入式系统之间实现接口，然后再由嵌入 式系统来控制并通过网络实现。所以，开发和探讨嵌入式系统有着十分重要的意 义。 1 2嵌入式系统的发展趋势 随着市场对超微型嵌入式应用技术和产品的要求不断增长，以及半导体技术 和系统设计方法的进步，嵌入式系统在目前的发展形势下，表现出以下几大趋势 1 4 - 5 1 ： ( 1 ) 嵌入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持 随着因特网技术的成熟，带宽的提高，i c p 和a s p 在网上提供的信息内容日 趋丰富，应用项目多种多样，像电话手机、电话座机以及电冰箱、微波炉等嵌入 式电子设备的功能不再单一，电气结构也更为复杂。为了满足应用功能的升级， 设计师们一方面采用更强大的嵌入式处理器，如3 2 位、6 4 位r i s c 芯片或信号处 理器d s p 增强处理能力；同时还采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来 控制功能复杂性，简化应用程序设计，保障软件质量和缩短开发周期。 ( 2 ) 联网成为必然趋势 为适应嵌入式分布处理结构和应用上网需求，2 l 世纪的嵌入式系统要求配备 标准的一种或多种网络通信接口。针对外部联网要求，嵌入式设备必需配有通信 接口，相应需要t c p i p 协议簇软件支持；由于家用电器相互关联( 如防盗报警、 2 第一章绪论 灯光能源控制、影视设备和信息终端交换信息) 及实验现场仪器的协调工作等要 求，新一代嵌入式设备还需具备i e e e l 3 9 4 ，u s b ，c a n ，b l u e t o o t h 或i r d a 通信接口， 同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。为了支持应用软件 的特有编程模式，如w e b 或无线w e b 编程模式，还需要相应的浏览器，如 h t m l , w m l 等。 ( 3 ) 小尺寸，微功耗和低成本 为满足这种特性，要求嵌入式产品设计者相应降低处理器的性能，限制内存 容量和复用接口芯片。这就相应提高了对嵌入式软件设计技术的要求。如：选用 最佳的编程模型和不断改进算法，采用j a v a 编程模式，优化编译器性能。因此， 既要软件人员有丰富经验，更需要发展先进嵌入式软件技术，如j a v a , w e b 和w a p 等。 ( 4 ) 提供精巧的多媒体人机界面 嵌入式设备之所以为亿万用户乐于接受，重要因素之一是它们与使用者之间 的亲和力，自然的人机交互界面，如司机操纵高度自动化的汽车主要还是通过习 惯的方向盘、脚踏板和操纵杆。人们与信息终端交互喜欢通过以g u i 屏幕为中心 的对媒体界面。手机的手写中文输入，语音拨号上网，收发电子邮件以及彩信收 发已取得初步成效。目前一些先进的手机或p d a 上已实现短信息语音收发，但离 掌式语音同声翻译还有很大距离。 ( 5 ) 无所不在的智能 无所不在的智能是嵌入式系统应用的高级境界，它是指一种嵌入了多种感知 和计算设备，并能根据上下文识别人的身体姿态，手势，语音等，进而判断出人 的意图，并做出相应反映的具有适应性的数字环境，它通过智能的，用户定制的 内部互连系统和服务制造理想的氛围，完成理想的功能，从而有效提高人们的工 作和生活质量。它的关键技术基础是：无所不在的计算。即无论何时何地，任何 人需要，就可以通过某种设备访问到所需的信息。从计算技术的角度来看，可以 认为存在一个巨大的分布式网络，这个网络由围绕在用户周围的成千上万个嵌入 式系统互连而成，用来满足其在信息，通讯，出行和娱乐等方面的需求。“无所不 在的计算“迫使计算机隐退于人类生活的世界之外，各式各样的计算装置将会越来 越小，甚至隐藏起来，装置可能会跟着使用者移动或嵌入到环境的各种物件中， 如汽车、家具、家电、衣服以及消费品中，这些装置通过无线技术与整个世界连 3 电子科技大学硕士学位论文 接。现在的世界是由人去适应环境中的各种装置，无所不在的智能远景中的世界 是由隐藏在环境中的电脑主动提供使用所需的服务，而且这些服务使用起来很简 单、很直觉化。 1 3课题的来源及论文的主要工作 本文的课题来源于艾科创新技术有限公司的一款面向音视频处理的s o c 芯片 a r k l 6 0 0 ，该芯片目前已经应用到数码相框这个项目中，并且该款产品已经推向 市场，取得客户比较好的评价。该论文的主要工作是：交叉编译工具链的创建、 b o o t l o a d e r 的设计与实现、l i n u x 内核的移植、根文件系统的实现、x d 卡块设备 驱动程序的设计与实现等。 1 4 论文主要工作和章节安排 本文对基于嵌入式硬件平台a r k l 6 0 0 的l i n u x 移植进行讨论，并且针对移植 过程中的关键问题给出了具体的解决方案。论文的组织结构如下： 第一章绪论介绍了嵌入式系统的应用现状，发展前景，同时也简要介绍了本 论文的章节安排。 第二章建立开发环境。本课题在开发主机上构建交叉编译环境，利用它来交 叉编译内核和驱动。 第三章介绍a r m 体系架构，对b o o t l o a d e r 实现中严重依赖的处理器特性作 出详细说明，并分析本文中使用的硬件平台a r k l 6 0 0 的结构。 第四章设计并实现了系统的b o o t l o a d e r 。实现了通过i r o m 引导存储在n a n d 中的内核和r a m d i s k 根文件系统。 第五章移植l i n u x 系统。在移植l i n u x 系统的过程中，主要完成以下工作：初 始化系统中断，定制系统时钟，驱动系统s d r a m 和定时器，配置串口控制台， 建立l i n u x 系统可识别的硬件平台结构体，定制并编译l i n u x 系统。 第六章介绍l i n u x 系统设备驱动的特点，并以x d 卡块设备驱动为例，说明 了l i n u x 下驱动程序开发的方法和过程。 第七章对论文主要内容进行总结并展望今后的学习和工作。 4 第二章嵌入式开发环境创建 第二章嵌入式开发环境创建 嵌入式系统的开发必须依赖于一定的开发环境，这个开发环境中包括一定的 硬件和软件。嵌入式系统开发是一个跨平台的开发过程，这样可以将整个开发环 境划分为两部分：主机( p c 机) 部分和目标机部分。其中主机主要完成程序的交 叉编译，目标机主要完成程序的运行。交叉编译是嵌入式开发过程中的一项重要 技术，它的主要特征是一台机器中执行的程序代码不是在本机编译生成，而是由 另一台机器编译生成，一般把前者称为目标机，后者称为主机【6 】。 2 1 构建交叉编译环境 在开发工作的后期为了进行b o o t l o a d e r ，l i n u x 内核的移植以及各种l i n u x 驱 动程序的开发，为此需要建立l i n u x 下的相应交叉编译环境。所谓交叉编译就是 在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码，。叉编译：这里的平台，包含两个 概念：体系结构( a r c h i t e c t u r e ) 、操作系统( o p e r a t i n gs y s t e m ) 。平台描述：完整 格式：c p u 制造厂商操作系统，缩减格式可以去掉“制造厂商”和操作系统版本号， 例如a r m l i n u x ，m i p s l i n u x ，i 38 6 一l i n u x 。 2 1 1为什么需要交叉编译 首先，在项目的起始阶段，目的平台尚未建立，因此需要做交叉编译，以生 成所需要的b o o t l o a d e r ( 启动引导代码) 以及操作系统核心；其次，当目的平台能 启动之后，由于目的平台上资源的限制，当编译大型程序时，依然可能需要用到 交叉编译，多数嵌入式目标系统不能提供足够的资源供编译过程使用，只能将编 译工程转移到高性能的主机中进行。以下是交叉编译时会经常用到的环境变量： h o s t ，t a r g e t 与p r e f i x h o s t ：主机平台，一般是一个基于x 8 6 架构的计算机，即i 3 8 6 平台 t a r g e t ：目标平台，如a r m 、m i p s 、p o w e r p c 、s u p e r h 等 p r e f i x ：交叉编译器的安装位置 电子科技人学硕士学位论文 2 1 2 构建交叉编译的过程 l 、源文件准备们 b i n u t i l s - 2 14 t a r g z g e e - c o r e - 2 9 5 3 t a r g z g c c - g + + 2 9 5 3 t a r g z g l i b c - 2 2 4 t a r g z g l i b c l i n u x t h r e a d s - 2 2 4 t a r g z l i n u x 一2 4 21 t a r g z p a t c h 一2 4 21 - r m k l g z b i n u t i l s - 2 14 t a r g z 这个压缩包包含有l d ，a r , a s 等一些产生或者处理二进制文件 的工具。g e e - c o r e - 2 9 5 3 t a r g z 这个压缩包是g c c 的主体部分，g c c 是g n u c o m p i l e rc o l l e c t i o n 的简称，顾名思义，它能够编译很多种高级语言，例如c 、c h ， j a v a 等，而这个压缩包中含有c 编译器，及公共部分，而对其他语言的支持，采 用另外的压缩包单独发布。g c c g + + 2 9 5 3 t a r g z ，这个压缩包就是为使g c c 能够 编译c + + 程序而单独发布的。g l i b c 2 2 4 t a r g z ，l i b c 是很多用户层应用都要用到的 库，k e r n e l 和b o o t l o a d e r 不需要这个库的支持，这个库主体部分封装在这个压缩包 内。g l i b c 1 i n u x t h r e a d s 2 2 4 t a r g z ，这是l i b e 用于支持p o s i x 线程而单独发布的一 个压缩包。l i n u x - 2 4 21 t a r g z ，这个压缩包就是l i n u x 的内核。p a t c h 一2 4 2 1 - r m k l g z ， 这个压缩包是用来给l i n u x 内核打补丁，以使其可以支持a r m 的硬件平台。 2 、工作目录搭建 创建如下的目录树结构 m k d i ra n t i m k d i rt 0 0 1 c h a i n m k d i rb u i l d d i r m k d i rs r c d i r m k d i rs e t u p d i r m k d i rk e r n e l a r l n 这个目录是最顶层工作目录，所有的编译工作都在这里完成。t 0 0 1 c h a i n 这个目录是交叉编译工具的安装位置，它下面的b i n 子目录存放创建好的编译器， 汇编器，连接器，以及编译好的c 库也会安装到这个目录之下。s e t u p d i r 这个目 6 第二章嵌入式开发环境创建 录用来存放下载的压缩包。s r c - d i r 这个目录用于存放b i n u t i l s ，g e e , g l i b e 解压之后的 源文件。k e r n e l 这个目录用来存放内核文件，对内核的配置、编译工作将在这个目 录中完成。b u i l d d i r 用来编s r c - d i r 中的源文件，具体就是b i n u t i l s ，g e e ，g l i b c 的编 译工作将在这个目录下完成。这种源文件目录和编译目录分离的编译方式是g n u 所推荐的。完成上述操作后，就可以得到如下所示的目录： 【x i a 0 8l o c a l h o s ta r 琳】s l s b u i l d d i rk e r n e l s e t u p - d i r s r e - d i rt o o l - c h a i n e d s r c - d i r t a r - x v z f s e t u p d i r b i n u t i l s 一2 1 4 t a r g z t a r - x v z f s e t u p - d i r g e e - c o r e - 2 9 5 3 t a r g z t a r - x v z f 。| 瓢枇| g l i b e - 2 2 4 t a r g z t a r - x v z f s e t u p d i r g l i b c - l i n u x t h r e a d s - 2 2 4 t a r g z - - d i r e c t o r y = g l i b c 一2 2 4 这样在 s r c - d i r目录下就形成了3个源文件目录 b i n u t i l s 2 1 4 ，g c c c o r e - 2 9 5 ，3 ，g l i b e - 2 2 4 ，其中分别存放着b i n u t i l st o o l s ，g e e ，g l i b c 的源代码。如下所示： x i a 0 8l o c a l h o s ts r c - d i r l s b i n u t i i $ 一2 1 4 g c c 一2 9 5 3 9 1 i h c 一2 2 接下来到b u i l d - d i r 中创建3 个与这三个源文件目录对应的编译目录。 e d 。b u i l d d i r m k d i r 。b u i l d d i r b u i l d b i n u t i l s r n k d i r 。b u i l d - d i r b u i l d g e e m k d i r 。b u i l d d i r b u i l d - g l i b c 如下所示： xl a o l o c a l h o s tb u il d - t i l t s l s b u j _ d - b i n u t i l sb u i l d - g e e b u i l d - g l i b e 将在这三个目录中完成对b i n u t i l st o o l s ，g e e ，g l i b c 的配置和编译工作。下面还要把 内核文件解压到k e r n e l 目录下，并打补丁。 e d k e r n e l t a r x v z f s e t u p - d i r l i n u x 一2 4 2 1 t a r g z b z i pp a t c h 一2 4 2 1 - r m k l g z c d l i n u x 一2 4 21 p a t c h - p l s e t u p d i r p a t c h 一2 4 2 1 一r r n k l 3 、确定几个系统变量 7 电子科技大学硕士学位论文 c a 。| 。| e x p o r tt a r g e t = a r m - l i n u x e x p o r tp r e f i x = h o m e x i a o b u i l d _ c r o s s _ c o m p i l e a r m t o o l c h a i n 注意使用绝对 路径 e x p o r tt a r g e a ，r e f i x = $ p r e f i x $ t a r g e t e x p o r t k e r n e l s o u r c e l o c a t i o n = h o m e j x i a o b u i l d _ c r o s s _ c o m p i l e a r m k e r n e l h i n u x 2 4 21 e x p o r tp a t h = $ p r e f i x b i n ：$ p a t h 几个系统变量经常要用到，t a r g e t 定义了目标机，p r e f i x 是工具链的安装目录， k e r n e ls o u r c el o c a t i o n 是内核文件位置。 4 、创建b i n u t i l s 运行如下命令来创建b i n u t i l s c d b u i l d d i r b u i l d - b i n u t i l s 。s r c d i r b i n u t i l s 一2 14 c o n f i g u r e 也唱e t = $ t a r g e t - p r e f i x = $ p r e f i x m a k e m a k ei n s t a l l 这时$ p r e f i x b i n 下创建了一些文件，包括a r m 1 i n u x 1 d ，锄1 i n u x a s 等。 5 、编译内核 c d k e m e l l i n b x 2 4 21 改m a k e f i l e 文件使m a k ea r c h = a r mm e n u c o n f i g ，在s y s t e mt y p e s 中选择正确的 硬件类型，然后m a k ed e p ，退出后执行如下操作 m k d i r $ t a r g e tp r e f d n c l u d e c p d r $ k e r n e ls o u r c el o c a t i o n i n c l u d e a s m i 38 6 t 八r g e tp r e f i x i n c l u d e a s m c p d rs k e r n e ls o u r c el o c a t i o n i n c l u d e l i n u x r g e tp r e f i x i n c l u d e l i n u x c p 七s k e r n e ls o u r c el o c a t i o n i n c l u d e a s m g e n e r i c r g e tp r e f d ( i n c l u d e 6 、创建b o o t - t r a pg c c ，这个g c c 没有g l i b c 库的支持，所以只能用于编译内核， 8 第二章嵌入式开发环境创建 b o o t l o a d c r 等，后面创建c 库也要用到这个编译器，所以创建它主要是为创建c 库做准备，如果只想编译内核和b o o t l o a d e r 那么，就可以到此结束。 c a 一b u i l d d r b u i l d - g e e i j s r c - d i r g c c - 2 9 5 3 c o n f i g u r e 【a r g e t = - $ t a r g e t - p r e f i x = $ p r e f i x - w i t h - h e a d e r s = $ e r n e ls o u r c el o c a t i o n 以n c l u d e - - e n a b l e l a n g u a g e - - c d i s a b l e - t h r e a d s 然后修改 s i c d i r g c e - 2 9 5 3 g c c c o n f i g a r m t - l i n u x 文件，在 t a r g e t l i b g c c 2 一c f l a g s 中添加如下两个定义- d i n h i b i t l i b e - d _ _ _ g t t u _ p o s i x _ h ，然后执行m a k e 和m a k ei n s t a l l ，这时$ p i 江f 儿i n 下创建了一 些文件，主要创建了a r m - l i n u x - g c c 。 7 、创建g b l i c c d b u i l d g l i b c e x p o r tc c = $ p r e f b i l l 锄- l i n u x g e e 一s r e - d i r g l i b c 一2 2 4 c o n f i g u r e _ 】s t = $ t a r g e t - p r e f i x = $ t a r g e a3 r e f i x e n a b l e a d d - o n s m a k e m a k ei n s t a l l 8 、创建功能健全的g c c ，并创建g 卜+ 在成功创建了l i b c 之后，就可以创建功能丰富的g c c 编译器了，并且可以创 建支持编译c 抖程序的g h 。 c d 。s r c d i r t a r - x v z f s e t u p d i r g e e - g 斗斗2 9 5 3 t a r g z c d 。b u i l d d i r b u i l d - g e e e x p o r tc c 2 9 e e 一s r e - d i r g c c 2 9 5 3 c o n f i g u r e - 1 胁? g e 仁$ t a r g e t - p r e f i x = $ p r e f i x 嘲a ：b l e l a n g u a g e = c ，c 抖 然后修改 s r e - d i r g c c 一2 9 5 3 g c c c o n f i g a r m t - l i n u x 文件 ， 在 t a r g e t - - l i b g c c 2 一c f l a g s 中去除如下两个定义- d i n h i b i t l i b c - d _ g t h r _ p o s i x _ h 然后执行m a k e 和m a k ei n s t a l l 。至此交叉编译完成。 9 电子科技大学硕十学位论文 第三章项目硬件平台分析 本论文开发使用的硬件平台是a r k l 6 0 0 ，它基于艾科公司自主研发的处理器， 在这个平台上集成了多种设备，包括l c d ( l i q u i dc r y s t a ld i s p l a y ) 、1 2 s ( i n t e r - i c s o u n db u s ) 、u s b ( u n i v e r s a ls e r i a lb u s 通用串行总线) 、m p 3 、u a r t ( u n i v e r s a l a s y n c h r o n o u sr e e e i v e rt r a n s m i t t e r 通用异步收发器) 、g p i o ( g e n e r a lp u r p o s ei o 通用型输入输出) 等，是一个功能完备，性能良好的硬件平台。埘( 1 6 0 0 采用a r m 公司的a r m9 2 0 t 为处理器核心部分，本章限于篇幅，将不对硬件平台中的各个 模块都加以叙述，而只对后面移植l i n u x 和x d 卡驱动相关的硬件部分详细的加以 阐述。 3 1a r k l 6 0 0 平台结构框图 图3 1 是a r k l 6 0 0 平台设备结构图，从图中可以看出a h b 总线接有1 0 个主 设备：a r mc p u 、d m a c 、u s bh o s t 、j p e g 、s c a l e r 、l c d 、i r o m 、n o rf a s h 、 s d r a m 、s 洲。注意d m a c 的优先级，研发初期d m a c 在总线上的优先级被 设定为最低，结果后面1 2 s 驱动中通过d m a c 传输数据时速度缓慢造成声音短时 间断。因此，建议在系统设计中把d m a c 优先级设置偏高一些。n o r f a s h 和s d r a m 之间存在着引脚复用。其中s d r a m 是需要被初始化才能被e p u 访问，并且可以 通过r e m a p 寄存器来控制它的影射地址。本系统中，上电后第一条指令只可能在 非易失性n o r f l a s h 或i r o m 里，具体从那里启动可以通过跳线来设定。在确定从 n o r f l a s h 还是i r o m 启动后，就可以根据系统的寄存器来确定是从u a r t 、u s b 、n a n d 、 s p i f l a s h 四种方式之一来启动系统。 i r o m 是a r k l 6 0 0 里集成的非易失性的存储器用来存储c p u 最开始上电时 要执行的启动和初始化代码由于a r m 上电后默认从0 x 0 地址取指令，所以如果 l o 第三章项目硬件平台分析 圉圉圉圉圉圈 日圈圉 图3 - 1a r k l 6 0 0 平台的结构框图 是跳线设定从i r o m 启动，则系统设计时，必须确保i r o m 在系统的0 x 0 的地方。 另外系统也可以从n o r f l a s h 启动，n o r f l a s h 也是非易失性的存储器，n o 胡a s h 读的 也不需要初始化，象s r a m 一样可以被直接读取，但要注意的是它跟s d r a m 存在 引脚的复用，所以在使用前应该将引脚状态设定在n o r f l a s h 状态。如果系统跳线设 置从n o r f l a s h 启动的话，同样也要保证系统设计时将n o r f l a s h 置于0 x 0 地址开始处。 s r a m 是一个易失性的存储器，掉电后就没有内容了，但在r c r n a p 前后s r a m 在 系统的地址都没有发生变化。由于有这样的特性，所以比较适合在s r a m 中做系 统的r e m a p 和s d r a m 的初始化操作。s d r a m 在初始化后方能使用，并且在系 统r c m a p 前后的物理地址是发生变化的，之所以变化的原因是：在r e m a p 前必须 保证在o 地址是非易失性的存储，用它来存储b o o f l o a d e r 代码，而在系统引导起来 后，将0 地址映射为s d r a m 存储介质，这样可以加速代码访问的速度，因为放在0 电子科技大学硕士学位论文 地址开始的向量表是要经常被访问的，而将他放在s d r a m 中则可以加快访问的 速度同时还可以软件修改向量表的内容。a h b 2 a p b l 是用来连接a h b 和a p b 的 桥，并且a h b 和a p b 的时钟频率可以配置，可以为1 ：1 或l ：2 等。a h b 通常称 为高速总线