如何移植Linux到晶心平臺？

鑒于越來越多使用者將Linux移植到晶心平臺(Andes Embedded)上(AndesCore N12或N10)，本文的目的在協(xié)助使用者快速、有效率的將Linux 移植到自建的FPGA板子上(CPU是AndesCore 的 N12或N10)。筆者曾協(xié)助多家公司工程師進行Linux移植到晶心平臺的工作，將Linux移植過程容易遭遇的問題與盲點進行實際說明，期望能對使用者有所幫助，也希望讀者不吝指教提供您寶貴的意見。

在進行Linux移植時會發(fā)現(xiàn)，使用者的晶心平臺可能會有各式各樣的組合，除了CPU是使用N12或N10外，使用者對于其他的周邊(如RAM，ROM，Timer…..)之搭配各有所好，為了有系統(tǒng)性說明Linux移植的要領，將選定一明確的硬件，軟件，與開發(fā)工具(toolchain)環(huán)境做演練說明，除了讓讀者可以實作明了文中的敘述，當使用者的周邊非原設計的硬件(用戶自己的IP)時，可以運用移植的基本原則，更改希望移植IP的Linux驅動程序，其他原始碼不動，逐一的將使用者的周邊驅動程序移植到晶心的平臺。

在Linux移植過程中，使用者須建立一基本觀念，那就是整個Linux OS可分為兩部分，第一部分是與硬件相關的HW dependence code，這部分的程序代碼會因對應不同的硬件而造成軟件部分需做不同程度的改寫;第二部份是與硬件無關的generic code，這部分的程序代碼與硬件無關，純軟件運作，不會因平臺(Andes, X86, Arm..)的改變而有差別。移植Linux的工程師第一步需要能區(qū)分出哪一部分程序代碼是 HW dependence code，另外部分的程序代碼就是generic code，如果在這階段對程序代碼判斷錯誤(HW dependence code/generic code)會拖延Linux移植的進程并增加調試時的困難。

Linux移植到晶心平臺過程中，首先須先做到Linux基礎架構移植成功。在調試時，Linux的基礎架構組件是CPU，timer，interrupt與UART，當CPU與這3項周邊移植成功后，scheduler可以運行了，printk也可以運行了Linux系統(tǒng)已經(jīng)可以正常的運作了。接下來的工作只需將需移植的驅動程序一個一個移植即可，基礎骨架移植完成后，調試也有printk可用，接下來只需將肉 (需要加的device drivers) 填上即可。Linux移植比較困難的地方是Linux基礎架構尚未完成之前(Linux移植的初期階段)的調試，所幸晶心提供的標準調試工具與AndeShape的調試器AICE，可以一步一步找出問題之所在，讓初期移植Linux的調試也變得很簡單，具體得作法，后文會詳細說明。本文敘述重點是如何在晶心平臺上建立Linux基礎架構，至于個別Linux 驅動程序的移植，坊間有許多的書在介紹，本文就不多加贅述。

1. 開發(fā)環(huán)境與程序

使用者開始進行Linux移植到晶心平臺，首先須先選定一版晶心的Linux原始碼作為基準再進行軟件移植，修改原始碼以符合使用者的開發(fā)平臺，經(jīng)由工具鏈的compile與link所產(chǎn)生的Linux的映像文件，再放到FPGA板上以驗證程序編寫的正確與否，依此開發(fā)程序:軟件編寫->FPGA板驗證，再回到軟件編寫程序直到所有周邊IP在FPGA板上驗證完全，Linux 移植才完成，如圖表 1所示，Linux移植過程中，AICE調試可以有效加快Linux移植的速度。

圖表 1 Linux 移植的開發(fā)流程

本文選定一組Linux原始碼、工具鏈、FPGA 板和netlist作為晶心的平臺(于1.1,1.2,1.3中所述)進行l(wèi)inux的移植。讀者可將自己的平臺與晶心的平臺做類比，從而有效縮短產(chǎn)品開發(fā)進程。

1.1 晶心版Linux原始碼

目前晶心最新版本的Linux原始碼在AndeSoft的BSP310中，Linux原始碼在BSP310套件中的位置為: BSPv310/source/Linux/linux-2.6.tgz。使用BSP310中的ramdisk ”xc5_glibc_ramdisk.img”作為filesystem。

1.2 工具鏈

此晶心平臺選用的工具鏈是AndeSoft™的nds32le-linux-glibc-v2。

1.3 FPGA 板子與 netlist

FPGA板子是晶心AndeShape的 XC5 開發(fā)板。Netlist 為晶心AndesCore的N10 production version.

移植平臺是指使用者要移植Linux的平臺，也就是移植Linux的目標平臺。將移植平臺與晶心平臺的比較列表如下: (其中所列之軟件皆屬于BSP310中之套件)。

移植平臺

晶心平臺

說明

Linux原始碼

linux-2.6.tgz

linux-2.6.tgz

使用者應從晶心版原始碼進行開發(fā)

工具鏈

nds32le-linux-glibc-v2

nds32le-linux-glibc-v2

使用者如用新版的AndesCore™，可更換新的對應工具鏈

FPGA板子

使用者設計

XC5

Netlist

使用者生成

N10 production version

圖表 2平臺與晶心平臺的比較表

2. Boot loader

如果使用者有自己慣用的boot loader，可以使用慣用的boot loader以加快開發(fā)時程，如果沒有boot loader的開發(fā)經(jīng)驗，可以選用u-boot作為系統(tǒng)的boot loader.。u-boot的source ocde位置在BSPv310/source/Standalone/u-boot/u-boot.tgz。

2.1 U-boot

AndeSoft™的BSP310中u-boot source code是需要EBIOS boot up后再執(zhí)行的u-boot版本。直接boot up不需要其他軟件協(xié)助的U-boot版本(ROM版)是比較符合使用者的需要，晶心版的u-boot使用方法請參考BSP310 User Manual。如果要ROM版的u-boot需要在BSP310中的u-boot軟件做patch，其指令如下:

# patch -p1 patching file arch/nds32/cpu/n1213/ag101/cpu.c

patching file arch/nds32/cpu/n1213/start.S

patching file arch/nds32/include/asm/u-boot-nds32.h

patching file arch/nds32/lib/board.c

patching file board/AndesTech/adp-ag101p/config.mk

patching file include/configs/adp-ag101p.h

patch 完成的u-boot source code 可以產(chǎn)生ROM版的u-boot image，直接開機后的執(zhí)行結果如圖表3所示。

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