嵌入式Ｌｉｎｕｘ系統(tǒng)在Ｓ３Ｃ２４１０上的移植實現

趙瑞娟　李敬兆

摘 要： 首先對嵌入式Linux操作系統(tǒng)內核和S3C2410處理器進行了簡單介紹，在此基礎上，對 系統(tǒng)引導程序進行了設計，重點介紹了將Linux移植到S3C2410處理器的步驟和方法，并對移 植過程的關鍵部分進行了詳細闡述。編譯生成的內核在嵌入式系統(tǒng)中運行穩(wěn)定，結果證明方 法可行，對于開發(fā)其它嵌入式系統(tǒng)具有參考意義。

關鍵詞：嵌入式操作系統(tǒng)；移植；Linux；S3C2410

中圖分類號： TP368.1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-1098(2008)03-0073-04

1 Linux內核和實驗系統(tǒng)簡介

嵌入式操作系統(tǒng)作為大多數嵌入式應用系統(tǒng)的軟件平臺，它管理著系統(tǒng)的資源，為應用 軟件提供各種必要的服務。在嵌入式應用系統(tǒng)中使用嵌入式操作系統(tǒng)，已是大勢所趨。目前 嵌入式操作系統(tǒng)的種類繁多，但Linux以其源代碼開放和可移植性強等特點，被廣泛使用。 本文將介紹如何將內核版本為2.4.18的Linux移植到基于ARM920T的S3C2410處理器上。

1.1 Linux操作系統(tǒng)內核

Linux操作系統(tǒng)主要由內核、shell、文件結構組成，其中內核是靈魂，負責整個系統(tǒng)的 內存管理、進程調度和文件管理。Linux內核與大部分UNIX內核一樣是單內核體系結構的， 能夠根據需要定制內核映像的尺寸，具有很大靈活性，不需要重新編譯內核和引導就能檢驗 新的內核組件，這個特性對于嵌入式而言是非常有好處的，方便用戶構筑自己的個人內核。 Linux內核有五個主要的子系統(tǒng)組成：進程調度、內存管理、虛擬文件系統(tǒng)、網絡接口和進 程間通信。

本文將對內核版本為2.4.18的Linux進行移植，其內核代碼分布如圖1所示。

(1) /arch目錄包含了目前Linux支持的硬件結構——如i386、alpha、arm等的內核代碼；

(2) /drives目錄包含了內核中所有的設備驅動程序；

(3) /fs目錄包含了所有的文件系統(tǒng)的代碼；

(4) /include目錄包含了建立內核代碼所需要的大部分庫文件，這個模塊利用其它模塊重建 內核；

(5) /init目錄包含了內核的初始化代碼，內核從此處運行；

(6) /ipc目錄包含了進程間通信代碼；

(7) /kernel子目錄包含了主內核代碼；

(8) /mm目錄包含所有獨立于CPU體系結構的內存管理代碼；

(9) /net目錄包含了和網絡相關的代碼，如ipv4、ipv6等。

一般在每個目錄下都有一個.depend文件和一個Makefile文件，這兩個文件都是編譯時使用 的輔助文件。

1.2 S3C2410處理器

S3C2410是SAMSUNG公司基于ARM920T處理器內核開發(fā)的一款16/32位嵌入式處理器，運行 頻率高達200多MHz，具有MMU和高速緩存等豐富片上資源，可以廣泛用于PDA、internet設備 和手持式設備。其片上集成的功能主要包括以下幾個方面：

(1) 1.8V ARM 內核，3.3V存儲器，3.3V外部I/O， 具有16kB指令緩存/16kB數據緩存和MMU 的微處理器；

(2) 外部存儲控制器(SDRAM 控制和片選邏輯)；

(3) LCD控制器(支持上到4k色的STN和256k色的TFT), I通道LCD專 用DMA；

(4) 具有外部請求引腳的4通道DMA；

(5) 3通道UART, 2通道SPI；

(6) 1通道IIC總線控制器，1通道US總線控制器；

(7) 1.0版本的SD主機接口和兼容的2-11版本的Multi-Media卡協(xié)議；

(8) 2端口 USB 主機，1端口 USB 設備(USB1.1)；

(9) 4通道PWM定時器，1通道內部定時器；

(10) 看門狗電路；

(11) 117個通用I/O口，24通道外部中斷源；

(12) 電源控制:常規(guī)、緩慢、空閑和斷電模式；

(13) 8通道10位ADC和觸摸屏接口；

(14) 具有日歷功能的實時時鐘RTC；

(15) 具有鎖相環(huán)的片上時鐘發(fā)生器。

2 將Linux移植到S3C2410

2.1 移植思路

首先要為Linux設計一個BootLoader，通過BootLoader來初始化硬件，引導Linux運行。 Bootloader設計可以在ads中實現。然后，針對硬件環(huán)境和設計的 BootLoader修改Linux內 核。接下來，在Linux操作系統(tǒng)下建立交叉編譯環(huán)境。最后，配置、編譯、連接Linu x，下 載編譯得到的映像文件到Flash，通過BootLoader 來啟動嵌入式操作系統(tǒng)Linux。

2.2 Boot Loader的設計

引導加載程序通常稱為Boot Loader，就是在操作系統(tǒng)內核運行之前運行的一段小程序 。通過這段小程序，初始化硬件設備、建立內存空間的映射圖，從而建立適當的系統(tǒng)軟硬件 環(huán)境，為調用操作系統(tǒng)內核做好準備。

本系統(tǒng)Boot Loader的第一階段主要完成基本的硬件初始化，用匯編語言實現：①關閉w atchdog，屏蔽所有中斷；②設置處理器時鐘和工作頻率，CPU工作頻率為200 M Hz；③初始化外部寄存器；④初始化堆棧指針SP；⑤拷貝Boot Loader的第二階段到RAM空間 中，使用一個 跳轉語句跳轉到第二階段的main入口函數。在完成以上操作后就為main函數的運行建立起了 一個基本的環(huán)境。

第二階段用C語言完成：①通用I/O口的設置；②完成內存映射初始化和內存管理單元初 始化：men璤map璤init(); mmu璤init(); 這兩個函數在/arch/s3c2410/mmu.c中；③初 始化mtd設備：mtd璤dev璤init();這個函數在/drivers/mtd/maps/s3c2410璤flash.c中 ；④拷貝flash中的kernel映像和根文件系統(tǒng)映像到RAM空間中；⑤跳轉到內核的第 一條指令 處。跳轉時需要滿足下列條件：R0為0；R1為機器類型ID；禁止中斷（IRQ和FIQ）；C PU設置 為SVC模式（SVC是供操作系統(tǒng)使用的一種保護模式）；關閉MMU；關閉數據Cache。至此Boot Loader的任務結束。

2.3 Linux內核的修改

假定內核代碼放在/usr/src/Linux-2.4.18目錄下

（1） 打開根目錄下的Makefile文件 此文件用來指定編譯規(guī)則，例如哪些需要編譯，哪些 需要先編譯。

指定目標平臺：Arch=arm;

指定交叉編譯器：添加CROSS璤COMPILE=arm-linux-。

（2） 打開/arch/arm目錄下的Makefile文件 啟動代碼的產生需要通過此文件，由于2.4內 核還沒有對S3C2410的支持，在此添加如下代碼：

ifeq((CONFIG璤ARCH璤S3C2410),y)

TEXTADDR=0xC0008000

MACHINE=s3c2410

Endif

TEXTADDR是內核的最終運行地址，該位置一般在RAM區(qū)起始地址偏移0x8000處（RAM起始地址 到偏移0x8000之間的32KB空間中存放一些全局數據結構如啟動參數、內存頁表等信息）。