基于SkyEye的虛擬嵌式平臺下Linux內(nèi)核移植技術(shù)的研究

王健 劉雪花

摘要：隨著嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，嵌入式系統(tǒng)下的軟件開發(fā)日新越益，而高層次的嵌入式軟件設(shè)計(jì)很少涉及到底層的硬件細(xì)節(jié)，同時嵌入式硬件平臺的搭建存在成本較高，硬件不穩(wěn)定等問題，本文介紹了一種基于SkyEye虛擬硬件技術(shù)下的嵌入式平臺仿真技術(shù)，并成功將Linux系統(tǒng)的內(nèi)核移植到基于SkyEye虛擬的ARM體系的硬件結(jié)構(gòu)平臺下，為嵌入式學(xué)習(xí)與研究找到了一種新的途徑。

關(guān)鍵詞：SkyEye 虛擬；仿真 Linux

1 引言

目前，以消費(fèi)類電子產(chǎn)品和移動終端應(yīng)用為代表的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)正在快速發(fā)展，市場需求的不斷變化與多種異構(gòu)硬件體系結(jié)構(gòu)的并存，給嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與教學(xué)帶了一系列挑戰(zhàn)，面對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與教學(xué)過程中存在的研發(fā)成本過高、硬件環(huán)境不穩(wěn)定等問題，引入一種快速、高效和低成本的開發(fā)環(huán)境，對于提高嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)效率和開發(fā)質(zhì)量具有重要意義。

2 SkyEye概述

SkyEye是一個由清華大學(xué)陳渝博士開發(fā)并建立的開源軟件項(xiàng)目，中文名稱為“天目”。SkyEye的目標(biāo)是在常規(guī)的Linux和Windows平臺上仿真多種主流的嵌入式開發(fā)板和外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一個可擴(kuò)展的硬件模擬框架。SkyEye屬于一個指令級模擬器，可以模擬多種嵌入式開發(fā)板，可支持多種CPU指令集，在SkyEye上運(yùn)行的操作系統(tǒng)意識不到它是在一個虛擬的環(huán)境中運(yùn)行，而且開發(fā)人員可以通過SkyEye調(diào)試操作系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件，其硬件模擬邏輯結(jié)構(gòu)圖下圖1所示。目前SkyEye只提供Linux 和Windows兩種平臺下的安裝程序。

3 基于SkyEye嵌入式開發(fā)環(huán)境的建立

SkyEye共包含兩個軟件包，一個為SkyEye的發(fā)布版本包，另外一個為SkyEye的測試套件包，其中測試套件包用來對相應(yīng)版本的SkyEye軟件包進(jìn)行測試。

3.1 安裝SkyEye

(1)從source網(wǎng)站上下載SkyEye的最新版本1.3.3的源代碼，以root權(quán)限登錄Linux后解壓

# tar xvjf SkyEye-1.3.3_rel.tar.gz

(2)編譯程序

# ./configure

#make lib

#make

這里需要說明的是，其中make lib用來編譯第三方的庫，make來編譯SkyEye的源代碼

(3)安裝SkyEye到opt目錄下

# make install_lib

# make install

3.2 SkyEye的目錄與文件分析

安裝成功后會在opt目錄下生成以下目錄

Bin：存放SkyEye的工具。其中mknandflashdump用來制作nandflash鏡像文件，SkyEye為命令行應(yīng)用程序，prof_convert用來把代碼覆蓋率的結(jié)果文件進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，uart_instance可以通過一個xterm終端來顯示串口的輸出。

Include： SkyEye開發(fā)插件時所用到的頭文件，這些頭文件定義了SkyEye提供的API函數(shù)的原型

Info：info格式的文檔

Lib：存放SkyEye的核心庫libcommon.,so和其他一些以動態(tài)庫存在的插件

Testsuite：存放測試用例

4 在SkyEye中模擬基于S3C2440內(nèi)核的移植

4.1 構(gòu)建基于ARM S3C2440仿真環(huán)境，建立配置文件skyeye.config，內(nèi)容如下

cpu: arm920t

mach: s3c2440x

# physical memory

mem_bank: map=M, type=RW, addr=0xc0000000, size=0x00800000

mem_bank: map=M, type=RW, addr=0xc0800000, size=0x00800000, file=./initrd.img

mem_bank: map=M, type=RW, addr=0xc1000000, size=0x01000000

# all peripherals I/O mapping area

mem_bank: map=I, type=RW, addr=0x48000000, size=0x20000000

mem_bank: map=I, type=RW, addr=0x19000300, size=0x00000020

net: type=cs8900a, base=0x19000300, size=0x20,int=9, mac=0:4:3:2:1:f, ethmod=tuntap, hostip=10.0.0.1

lcd: type=s3c2440x, mod=gtk

#dbct:state=on

4.2 裁減編譯Linux內(nèi)核

# make xconfig

# make

4.3 將編譯生成的內(nèi)核鏡像文件和配置文件復(fù)制到/opt/bin/下，執(zhí)行SkyEye

#./skyeye-e vmlinux skyeye.config

5 結(jié)束語

目前，筆者移植的內(nèi)核版本為2.6.30.4的Linux已經(jīng)能穩(wěn)定地運(yùn)行在SkyEye虛擬平臺上，為嵌入式軟件設(shè)計(jì)和嵌入式系統(tǒng)教學(xué)節(jié)約了大量的硬件平臺的搭建時間，并有效的結(jié)約了成本。當(dāng)然由于SkyEye的目標(biāo)不是驗(yàn)證硬件邏輯，而是協(xié)助開發(fā)、調(diào)試和學(xué)習(xí)系統(tǒng)軟件，所以在實(shí)現(xiàn)上SkyEye與真實(shí)的硬件環(huán)境相比還是有一定差別的。SkyEye在時鐘節(jié)拍的時序上也不保證與硬件完全相同，對軟件透明的一些硬件仿真進(jìn)行了一定的簡化。相信隨著該開源項(xiàng)目的不斷發(fā)展，SkyEye的易用性和通用性會得到提高，并成為嵌入式領(lǐng)域開發(fā)的有效工具。

參考文獻(xiàn)

[1] 李明，陳渝．一個開放源碼的嵌入式仿真環(huán)境——SkyEye．單片同與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用．2003

[2] 宋靖，吳慶波．嵌入式系統(tǒng)仿真環(huán)境運(yùn)行環(huán)境SkyEye應(yīng)用研究．微處理機(jī)．2007

[3] 周兆豐，候向峰. 基于SkyEye的嵌入式系統(tǒng)仿真環(huán)境的構(gòu)建. 單片同與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用．2010

[4] skyeyev3_usermanual-v6．http://sourceforge.net/

[5] Li Ming．Analysis and Comparison of Two Simulation Environment of Embedded Software．IC&Components．2003