嵌入式Linux在ARM开发板上的移植PPT演示课件

嵌入式linux在arm开发板上的移植,北京泰科威科技有限公司,1,嵌入式linux在arm开发板上的移植,linux在嵌入式设备上的应用越来越广泛，非常多的嵌入式设备都开始由使用其它嵌入式OS向使用linux转变。随着嵌入式技术的发展，现在有越来越多的人才投入到嵌入式开发队伍中来，为了初学者能更快的踏进嵌入式开发的大门，有大量的开发板、学习板也应运而生，以基于arm处理器的最多，所以今天所介绍的主题就是“嵌入式linux在arm开发板上的移植”，希望能对刚开始接触嵌入式开发的爱好者们提供一些微薄的帮助。,2,Arm系列微处理器,Arm家族基本分为arm7、arm9和arm10几个系列，其中arm7和arm9应用最为广泛。ARM7的处理速度为0.9MIPS/MHz,常见的ARM7芯片系统主时钟为20MHz-133MHzARM9的处理速度为1.1MIPS/MHz,常见的ARM9的系统主时钟为100MHz-233MHzARM10最高可以达到700MHz,3,Target,嵌入式开发基本模型,Host,ICE,Serial,并口,JTAG,4,嵌入式系统的引导文件的下载,不同种类的芯片具有不同下载方式使用JTAG或ICE特殊芯片的特殊引导方法,5,嵌入式系统的引导文件的下载,1.通过JTAG口下载通常ARM处理器都支持JTAG调试端口，通过JTAG口下载引导程序到RAM或Flash中，一般都需要专用或通用的ICE系统来支持。,6,嵌入式系统的引导文件的下载,JTAG主要的信号线TDOInputTestDataOutfromtargettoICETDIOutputTestDataInfromICEtotargetTCKOutputTestClockoutputfromICEtothetargetTMSOutputTestModeSelectNSRSTInput/Output(可选项)SystemReset，与目标板上的系统复位信号相连。可以直接对目标系统复位，同时可以检测目标系统的复位情况。为了防止误触发，应在目标端加上适当的上拉电阻nTRSTOutput(可选项)JTAG复位。在目标端应加适当的上拉电阻以防止误触发,7,嵌入式系统的引导文件的下载,2.通用的ICEARM的硬件开发工具主要包括两类仿真器，一是JTAG仿真器，二是全功能在线仿真器。JTAG仿真器是利用ARM处理器中的调试模块的功能，通过其JTAG边界扫描口来与仿真器连接，如MultiICE、JEENI仿真器等全功能在线仿真器，由于其信真头完全取代目标板上的CPU，因而功能非常强大,8,嵌入式系统的引导文件的下载,特殊芯片的特殊引导方法很多嵌入式处理器都提供了自举模式（Bootstrap），供用户写入引导代码。自举模式利用了固化在芯片内部的一段引导程序，当处理器复位时，如果在特定引脚上加信号，则处理器将在复位后执行固化ROM中的程序。自举ROM中的程序完成串口的初始化，然后等待用户从串口写入用户代码。,9,嵌入式系统的引导文件的下载,CirrusLogic的clps7111Ep9312系列ARMcore的CPU内置128字节的boot程序。这个boot程序的功能是：设置串行口的参数为：9600，8N1，NoFlowControl。然后送出一个字符跳转去执行这2K的程序。,10,嵌入式系统的引导文件的下载,MX1的bootstrap模式MX1提供了4条复位引脚，复位时引脚不同的电平组合可以从不同的片选端启动系统。自举模式所能接受的是一种专门格式的文本文件，包括数据和要写入/读出的地址。通过usb接口下载,11,引导程序（bootloader）,PC机中的引导加载程序由BIOS(其本质就是一段固件程序)和位于硬盘MBR中的OSBootLoader（比如，LILO和GRUB等）一起组成嵌入式系统中，加载启动任务就完全由BootLoader来完成，BootLoader就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序BootLoader一般由硬件初始化、通信设备驱动、通信协议处理几个部分构成，有些bootloader还具有写flash的功能,12,引导程序（bootloader）,PC机引导方式：BIOS在完成硬件检测和资源分配后，将硬盘MBR中的BootLoader读到系统的RAM中，然后将控制权交给OSBootLoader。BootLoader的主要运行任务就是将内核映象从硬盘上读到RAM中，然后跳转到内核的入口点去运行，也即开始启动操作系统。,13,引导程序（bootloader）,嵌入式bootloader在嵌入式系统中，通常并没有像BIOS那样的固件程序（注，有的嵌入式CPU也会内嵌一段短小的启动程序），因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。系统在上电或复位时通常都从地址0 x00000000处开始执行，而在这个地址处安排的通常就是系统的BootLoader程序。,14,引导程序（bootloader）,嵌入式bootloader的作用与特点Bootloader的作用是初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。BootLoader是严重地依赖于硬件而实现的，不可能实现一个通用的bootloader。,15,引导程序（bootloader）,Bootloader的实现：由于BootLoader的实现依赖于CPU的体系结构，因此大多数BootLoader都分为stage1和stage2两大部分。依赖于CPU体系结构的代码，比如设备初始化代码等，通常都放在stage1中，而且通常都用汇编语言来实现，以达到短小精悍的目的。而stage2则通常用C语言来实现，这样可以实现给复杂的功能，而且代码会具有更好的可读性和可移植性。,16,引导程序（bootloader）,BootLoader的stage1通常包括以下步骤(以执行的先后顺序)：硬件设备初始化为加载BootLoader的stage2准备RAM空间拷贝BootLoader的stage2到RAM空间中设置好堆栈跳转到stage2的C入口点,17,引导程序（bootloader）,BootLoader的stage2通常包括以下步骤(以执行的先后顺序)：初始化本阶段要使用到的硬件设备检测系统内存映射(memorymap)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,18,引导程序（bootloader）,常用的bootloaderBlobhttp:/www.lart.tudelft.nl/lartware/blob/Redboot,19,交叉编译环境的建立,安装linux服务器或windows下的cygwin环境Gcc和glibc的获取与安装,20,交叉编译环境的建立,Linux服务器，通常选择Redhat或Debian。安装成个人桌面、工作站和Server都可以。Cygwin主要是针对在windows下建立交叉开发环境而提供的一种虚拟的unix模拟环境。,21,交叉编译环境的建立,Cygwin是CygnusSolutions公司开发的自由软件。核心是写了一个共享库（cygwin.dll），把win32API没有的unix风格的调用（fork，signals，select）等封装在里面。也就是说基于win32API写了一个unix系统库的模拟层。下载网址：Http:/,22,交叉编译环境的建立,工具链由一套用于编译、汇编和链接内核及应用程序的组件组成。这些组件包括：Binutils用于操作二进制文件的实用程序集合。它们包括诸如ar、as、objdump、objcopy这样的实用程序。GccGNUC编译器。Glibc所有用户应用程序都将链接到的C库。避免使用任何C库函数的内核和其它应用程序可以在没有该库的情况下进行编译。,23,交叉编译环境的建立,获取途径：一些比较流行的已预编译的工具链包括那些来自Compaq（FamiliarLinux）、LART（LARTLinux）和Embedian（基于Debian但与它无关）的工具链所有这些工具链都用于基于ARM的平台。,24,armLinux内核的构建,获取linux内核根据需要选取armlinuxpatch文件并安装patch配置和编译内核,25,armLinux内核的构建,获得linux内核与armpatchlinux内核参考下载网址：/pub/linux/kernel/v2.4linux-2.4.18-tar.gz或linux-2.4.18-tar.bz2armpatch参考下载网址：.uk/pub/armlinux/peoplehttp:/kernel.pr.kr/pub/armlinux/v2.4patch-2.4.18-rmk1.gz,26,armLinux内核的构建,解压缩内核，打armpatchtarxvzflinux-2.4.18.tar.gz或tarxvjflinux-2.4.18-tar.bz2cdlinuxzcat./patch-2.4.18-rmk1.gz|patchp1另一种打patch的方法：gzippatch-2.4.18-rmk1.gz产生patch-2.4.18-rmk1文件cdlinuxpatchp1./patch-2.4.18-rmk1,27,armLinux内核的构建,内核编译过程makemrpropermaketarget-devices_config(linux/arch/arm/def-config/mx1ads)makeoldconfigmakedepmakezImage将在arch/arm/boot/下生成zImage内核文件。随时可以通过makemenuconfig或makexconfig来配置内核。,28,内核配置系统,29,内核配置系统,基本结构Makefile：分布在Linux内核源代码中的Makefile，定义Linux内核的编译规则配置文件（config.in）：给用户提供配置选择的功能；配置工具：包括配置命令解释器和配置用户界面（提供基于字符界面、基于Ncurses图形界面以及基于Xwindows图形界面的用户配置界面，各自对应于Makeconfig、Makemenuconfig和makexconfig）。,30,内核配置系统,Linux内核中的Makefile以及与Makefile直接相关的文件Makefile：顶层Makefile，是整个内核配置、编译的总体控制文件.config：内核配置文件，包含由用户选择的配置选项，用来存放内核配置后的结果（如makeconfig）arch/*/Makefile：位于各种CPU体系目录下的Makefile，如arch/arm/Makefile，是针对特定平台的Makefile各个子目录下的Makefile：比如drivers/Makefile，负责所在子目录下源代码的管理Rules.make：规则文件，被所有的Makefile使用,31,内核配置系统,顶层Makefile有两个主要的任务：产生vmlinux文件内核模块（module）为了达到此目的，顶层Makefile递归的进入到内核的各个子目录中，分别调用位于这些子目录中的Makefile。,32,嵌入式linux的root文件系统,几种主要的文件系统Ext2文件格式的ramdiskRomfsCramfs,33,嵌入式linux的root文件系统,mke2fs-vm0/dev/ram4096mount-text2/dev/ram/mntcd/mntcp/bin,/sbin,/etc,/dev.filesinmntcd./umount/mntddif=/dev/rambs=1kcount=4096of=ext2ramdisk,34,嵌入式linux的root文件系统,一些要包含在Ramdisk中的重要目录是：/bin保存大多数象init、busybox、shell、文件管理实用程序等二进制文件/dev包含用在