ARM平臺下Linux嵌入式系統(tǒng)移植的研究

張占昭

摘要：隨著計算機智能化技術(shù)的深入發(fā)展，計算機迎來了嵌入式系統(tǒng)時代，其產(chǎn)品也越來越豐富，市場價值不言而喻。作為嵌入式系統(tǒng)的硬件代表產(chǎn)品ARM和軟件產(chǎn)品Linux也得到了前所未有的發(fā)展，如何將ARM平臺下Linux嵌入式系統(tǒng)進行移植就顯得尤為重要，本文分析了組成嵌入式系統(tǒng)的軟件Linux和硬件平臺ARM，然后詳細介紹了將Linux系統(tǒng)移植到ARM平臺上的具體方法，旨在將理論研究應用到具體嵌入式產(chǎn)品中。

關(guān)鍵詞：Linux；ARM平臺；嵌入式系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.097

1嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)和其他的計算機系統(tǒng)一樣，由計算機硬件和軟件組成，其中計算機硬件最成功的作品就是ARM系列；計算機軟件最優(yōu)代表性的就是Linux系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)是后計算機時代的發(fā)展必然，它以“私人訂制”式應用為核心的計算機相關(guān)技術(shù)，滿足特定人群和廠家的個性化需要，所以要求相關(guān)硬件和軟件必須可以靈活的增加和減少這個特性，其產(chǎn)品也必須是功能可靠；大小可以靈活改變；成本和功耗越低越好，待機時間越長越好。

ARM最為嵌入式系統(tǒng)最成功的架構(gòu)硬件平臺，換句話說，現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)硬件平臺幾乎80%來源于ARM。主流的操作系統(tǒng)均可以應用于ARM硬件平臺，Linux系統(tǒng)也不列外。ARM著名的產(chǎn)品有ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10、ARM10E等，并且較以往的硬件平臺，ARM將位數(shù)擴展為32位，功能大大加強，也為其架構(gòu)智能化的軟件系統(tǒng)打下了基礎；與傳統(tǒng)計算機CPU不同的是，ARM將內(nèi)存和I/O設備統(tǒng)一編址，簡化了指令系統(tǒng)，指令運用更加靈活，效率也就越高；ARM同時使用了大量的寄存器來代替存儲器，大大提升了運行速度，編址方式采用是大端和小端格式相結(jié)合的方式，組織形式更加靈活方便。

Linux系統(tǒng)是一個開源的操作系統(tǒng)，源代碼完全公開，每個版本均可在Linux官網(wǎng)下載使用，這個特性滿足了嵌入式系統(tǒng)的核心要求，也就是代碼可以根據(jù)需要靈活的裁剪，同時它還可以運行于普通PC機和任何智能終端當中，據(jù)統(tǒng)計，在現(xiàn)有的智能設計中，有50%左右的軟件系統(tǒng)平臺使用Linux，內(nèi)核的配置可以模塊化進行，組合十分靈活；Linux一個重要是編譯方便，普通的簡單代碼可利用Gcc進行編譯，模塊化的代碼可使用Make進行統(tǒng)一編譯，一次編譯，修改代碼后，下次編譯只對修改后的代碼進行編譯，節(jié)省了編譯時間，提高了編譯的靈活性，大大提升了代碼開發(fā)效率。

Linux操作系統(tǒng)主要由引導程序、內(nèi)核程序和根文件系統(tǒng)組成。Linux系統(tǒng)的移植性是它的核心優(yōu)勢，方法是將普通PC計算機上安裝Linux系統(tǒng)（可單獨安裝和虛擬機），然后交叉編譯，然后通過串口或者模擬串口將編譯后的程序下載到宿主機上，調(diào)試運行即可，對I/O設備的修改也就更加方便，軟件和硬件的調(diào)試更加靈活自如。

2 ARM平臺下Linux嵌入式系統(tǒng)的移植

Linux系統(tǒng)引導程序和普通計算機的引導程序類似，也就是我們熟悉的BIOS，離硬件最近的軟件程序，具體作用是嵌入式系統(tǒng)中軟件和硬件的橋梁，移植具體步驟首先在物理地址00000000H處放置一條無條件轉(zhuǎn)移指令，跳到系統(tǒng)程序入口處，然后進行硬件初始化操作，包括I/O設備、ARM、存儲器、高速緩存、串口和并口、液晶顯示器驅(qū)動等。移植的關(guān)鍵是編寫程序即Boodoader，使用它的目的是提高引導程序和硬件初始化時更加安全可靠，并對硬件進行解析，加快移植的效率。

ARM平臺下Linux系統(tǒng)內(nèi)核的移植就是將程序員開發(fā)的程序（實質(zhì)是內(nèi)核文件的裁剪）通過通訊方式下載到開發(fā)產(chǎn)品上，這就涉及了Linux的文件系統(tǒng)，包括kenel、boot、lib、arch、roach等文件目錄，具體操作如下：第一步配置地址，包括計算機的IP地址、宿主機的IP地址、虛擬機的IP地址等；第二步配置文件的設置，包括XShell通訊文件（WindowsXP系統(tǒng)可以用超級終端）、模擬終端接口、Menuconfig文件等；第三步制作Makefile文件，然后Make編譯調(diào)試。

Linux系統(tǒng)的根文件類型主要有ext2、JFFS2、CRAFS、CMPFS等，根文件系統(tǒng)的配置原則是根據(jù)系統(tǒng)的需要來選擇，例如內(nèi)存允許，就選CRAFS。

3結(jié)語

本文提出了組成嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件，即ARM和Linux，進而分析了其無可比擬的優(yōu)越性，提出Linux操作系統(tǒng)主要由引導程序、內(nèi)核程序和根文件系統(tǒng)組成，并且給出這三類程序具體的移植方法和步驟。