ARM在嵌入式linux內(nèi)核裁剪與移植的應(yīng)用

微處理器用一片或少數(shù)幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理器。這些電路執(zhí)行控制部件和算術(shù)邏輯部件的功能。微處理器與傳統(tǒng)的中央處理器相比，具有體積小，重量輕和容易模塊化等優(yōu)點。微處理器的基本組成部分有：寄存器堆、運算器、時序控制電路，以及數(shù)據(jù)和地址總線。微處理器能完成取指令、執(zhí)行指令，以及與外界存儲器和邏輯部件交換信息等操作，是微型計算機的運算控制部分。它可與存儲器和外圍電路芯片組成微型計算機。但這些專用操作系統(tǒng)都是商業(yè)化產(chǎn)品，其高昂的價格使許多低端產(chǎn)品的小公司望而卻步；而且，源代碼封閉性也大大限制了開發(fā)者的積極性。而Linux的開放性，使得許多人都認為Linux非常適合多數(shù)Intemet設(shè)備。Linux操作系統(tǒng)可以支持不同的設(shè)備和不同的配置。Linux對廠商不偏不倚，而且成本極低，因而很快成為用于各種設(shè)備的操作系統(tǒng)。嵌入式linux是大勢所趨，其巨大的市場潛力與醞釀的無限商機必然會吸引眾多的廠商進入這一領(lǐng)域。

1 嵌入式linux操作系統(tǒng)

Linux是一類Unix計算機操作系統(tǒng)的統(tǒng)稱。Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核的名字也是Linux.Linux操作系統(tǒng)也是自由軟件和開放源代碼發(fā)展中最著名的例子。嚴格來講，Linux這個詞本身只表示Linux內(nèi)核，但在實際上人們已經(jīng)習(xí)慣了用Linux來形容整個基于Linux內(nèi)核，并且使用GNU工程各種工具和數(shù)據(jù)庫的操作系統(tǒng)。Linux得名于計算機業(yè)余愛好者LinuSTorvalds.Linux的程序源碼全部公開，任何人都可以根據(jù)自己的需要裁剪內(nèi)核，以適應(yīng)自己的系統(tǒng)。文章以將linux移植到ARM920T內(nèi)核的s3c2410處理器芯片為例，介紹了嵌入式linux內(nèi)核的裁剪以及移植過程，文中介紹的基本原理與方法技巧也可用于其它芯片。

2 內(nèi)核移植過程

2.1 建立交叉編譯環(huán)境

在一種計算機環(huán)境中運行的編譯程序，能編譯出在另外一種環(huán)境下運行的代碼，我們就稱這種編譯器支持交叉編譯。這個編譯過程就叫交叉編譯。簡單地說，就是在一個平臺上生成另一個平臺上的可執(zhí)行代碼。這里需要注意的是所謂平臺，實際上包含兩個概念：體系結(jié)構(gòu)（Architecture）、操作系統(tǒng)（Operating System）。同一個體系結(jié)構(gòu)可以運行不同的操作系統(tǒng)；同樣，同一個操作系統(tǒng)也可以在不同的體系結(jié)構(gòu)上運行。舉例來說，我們常說的x86 Linux平臺實際上是Intel x86體系結(jié)構(gòu)和Linux for x86操作系統(tǒng)的統(tǒng)稱；而x86 WinNT平臺實際上是Intel x86體系結(jié)構(gòu)和Windows NT for x86操作系統(tǒng)的簡稱。

交叉編譯交叉編譯呢，簡單地說，就是在一個平臺上生成另一個平臺上的可執(zhí)行代碼。這里需要注意的是所謂 平臺，實際上包含兩個概念：體系結(jié)構(gòu)（Architecture）、操作系統(tǒng)（Operating System）。同一個體系結(jié)構(gòu)可以運行不同的操作系統(tǒng)；同樣，同一個操作系統(tǒng)也可以在不同的體系結(jié)構(gòu)上運行。

交叉編譯器完整的安裝涉及到多個軟件安裝，最重要的有binutils、gcc、glibc三個。其中，binutils主要用于生成一些輔助工具；gcc則用來生成交叉編譯器，主要生成arm-linux-gcc交叉編譯工具；glibc主要是提供用戶程序所使用的一些基本的函數(shù)庫。

自行搭建交叉編譯環(huán)境通常比較復(fù)雜，而且很容易出錯。本文使用的是開發(fā)板自帶的交叉編譯器，即CROSS一3.3.4.交叉編譯器，該編譯只需將光盤中的arm-linux一3.3.4.bar.bz2用tar ixvf arm-linux一3.3.4.bar.bz2命令解壓到/usr/local/arm下即可。

2.2 修改Makefile

Makefile文件Makefile一個工程中的源文件不計數(shù)，其按類型、功能、模塊分別放在若干個目錄中，makefile定義了一系列的規(guī)則來指定，哪些文件需要先編譯，哪些文件需要后編譯，哪些文件需要重新編譯，甚至于進行更復(fù)雜的功能操作，因為makefile就像一個Shell腳本一樣，其中也可以執(zhí)行操作系統(tǒng)的命令。

修改內(nèi)核目錄樹根下的Makefile時，可先指明交叉編譯器。設(shè)計時，可向Makefile中添加如下內(nèi)容：

ARCH ?=arm

CROSS_COMPILE?=arm-linux-然后設(shè)置PATH環(huán)境變量，使其可以找到其交叉編譯工具鏈，然后運行vi~/.bashrc,再添加如下內(nèi)容：

export PATH=/usr/local/arln-linux一3.4.4/bin:$PATH

2.3 設(shè)置Flash分區(qū)

此處一共要修改3個文件，分別如下：

（1）在arch/arm/machS3C2410/devs.c文件中添加如下內(nèi)容：

#includelinux/mtd/partitiONs.h>

#includelinux/mtd/nand.h>

#includeasm/arch/nand.h>

然后再建立Nand flash分區(qū)表；同時建立Nand F1ash芯片支持，最后加入Nand FLASH芯片并支持到Nand Flash驅(qū)動。

另外，還要修改arch/arm/machs3c2410/devs.C文件中的s3c_device_nand結(jié)構(gòu)體變量，同時添加對dev成員的賦值。

（2）指定啟動時初始化

內(nèi)核啟動時，可以依據(jù)對分區(qū)的設(shè)置進行初始配置，然后修改arch/am4mach-s3c2410/machsmdk2410.e文件下的smdk2410_devices[],指明初始化時包括在前面所設(shè)置的flash分區(qū)信息，并添加如下語句：

s3c_device_nand,

（3）禁止Flash ECC校驗

內(nèi)核一般都是通過UBOOT寫到Nand Flash的。UBOOT則通過軟件ECC算法來產(chǎn)生ECC校驗碼，這與內(nèi)核校驗的ECC碼不一樣，內(nèi)核中的ECC碼是由S3C2410中Nand Flash控制器產(chǎn)生的。所以，這里選擇禁止內(nèi)核ECC校驗。

修改drivers/mtd/nand/s3c2410.C 下的s3c2410_nand_init_chip （）函數(shù)，可在該函數(shù)體最后加上如下一條語句：

chip->eccmode=NAND_ECC_NONE;

3 內(nèi)核配置過程

3.1 支持啟動時掛載devfs

為了使內(nèi)核支持devfs以及在啟動且在/sbin/init運行之前能自動掛載/dev為devfs文件系統(tǒng)，應(yīng)修改fs/Keonfig文件，找到menuPseudo filesystems并添加如下語句：

3.2 配置內(nèi)核產(chǎn)生。config文件

Linux內(nèi)核裁減的配置菜單命令有好幾個配置方法，這幾個方法實現(xiàn)的功能類似，只是與用戶的交互界面不同。其中：

make config是基于文本的、最為傳統(tǒng)的配置界面，可進入命令行；

make menuconfig是基于文本菜單的配置界面；

make xconfig是基于圖形窗口模式的配置界面，在Xwindow下推薦使用該界面。

在這3種方法中，make menuconfig使用最為廣泛，這里選用的是make menuconfig的配置方法。相應(yīng)的配置有三種選擇，它們分別代表的含義如下：

Y:將該功能編譯進內(nèi)核；

N:不將該功能編譯進內(nèi)核；

M:將該功能編譯成可以在需要時動態(tài)插入到內(nèi)核中的模塊。

運行make menuconfig時，在smdk2410_defeonfig基礎(chǔ)上，其所增刪的內(nèi)核配置項如下：

（1）增加對模塊的支持

　　Loadable module support--->

　　[*]Enable loadable module support

　　[*]Automatic kernel module loading

　　System Type-->

4 內(nèi)核編譯與下載

4.1 內(nèi)核編譯

編譯內(nèi)核時，可運行以下命令：其一是#make clean,即清理環(huán)境，保證沒有不正確的依賴文件存在；二是#make dep,即將內(nèi)核源碼樹中每個子目錄產(chǎn)生的.depend文件建立起依賴關(guān)系；三是#make zImage,用于建立壓縮的linux內(nèi)核映像。

4.2 下載zImage到開發(fā)板

下載zImage到開發(fā)板的方法很多，常見的有網(wǎng)絡(luò)下載（如FTP、TFTP等方式）、串口下載、USB下載等。本文采用FTP方式來移植Linux內(nèi)核映像文件到目標(biāo)機NAND FLASH中。代碼如下：

CRANE2410#tftp 0x30008000 zImage至此，該嵌入式Linux的編譯和移植工作便告全部完成。

5 結(jié)束語

本文以將linux移植到ARM920T內(nèi)核的s3c2410處理器芯片為例，介紹了嵌入式linux內(nèi)核裁剪以及移植的過程，并對移植中的關(guān)鍵技術(shù)和重要步驟給出了詳細的說明。移植后的Linux系統(tǒng)在開發(fā)板上運行穩(wěn)定，性能良好。本文的操作過程對嵌入式Linux系統(tǒng)在其它處理器上的移植也具有參考意義。