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基于AT91SAM9G20構建嵌入式Linux系統(tǒng)

作者: 時間:2013-10-23 來源:網絡 收藏
本文中使用的目標平臺是Atmel公司使用ARM926EJ-S處理器內核開發(fā)的一塊SoC嵌入式微處理器,主頻達到400MHz,具有Atmel 先進的外設DMA 和分布式存儲器架構,連同6層總線矩陣,可實現(xiàn)存儲器、外設和外部接口之間的多重數據同時傳送,而無需耗費CPU的時鐘周期。與引腳兼容的200 MHz AT91SAM9260相比,提供多達4倍的高速緩存和片上 SRAM 內存,并具有增強的外接 NAND 閃存錯誤校正功能,以及更大的以太網 FIFO,能夠減少傳輸延遲。其外部總線接口(EBI)的時鐘頻率為133 MHz,用于片外存儲器的高速數據傳送。這些特性使得開發(fā)人員可以將WindowsCE和Linux等移植到基于這塊微處理器的目標系統(tǒng)中。

也是嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分。當今的嵌入式各種各樣,有VxWorks、QNX、Palm OS,Windows CE、Linux, uClinux,ucos ii等,每種操作系統(tǒng)都有其與眾不同之處,本文移植的嵌入式操作系統(tǒng)為Linux。廣泛開放源代碼的Linux應用已經被移植到嵌入式的運行環(huán)境中,可以任意剪裁和修改后將其移植入自己的硬件平臺上,因此使用Linux開發(fā)嵌入式操作系統(tǒng),可以加快嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)速度,縮短產品進入市場的時間。

本文的工作主要包括Boot loader實現(xiàn),Linux內核移植、文件系統(tǒng)的實現(xiàn)三個部分。

搭建交叉開發(fā)環(huán)境

在移植操作系統(tǒng)之前,首先要在一臺裝有Linux的PC機上搭建好開發(fā)環(huán)境,例如我們的宿主機為Ubuntu10.04,為獲得所有操作權限,以root身份登錄宿主機。在 usr/local/目錄下建立arm路徑,下載交叉編譯工具arm-linux-gcc-4.3.2.tgz,將之復制到文件夾/usr/local/arm/下,并將其解壓;最后需要修改環(huán)境變量,設置默認交叉編譯工具為arm-linux-gcc-4.3.2。利用Linux下編輯工具(如vim)打開/root/.bashrc文件,在文件末尾添加如下代碼:

if

[ -d /usr/local/arm ] ;

then PATH=/usr/local/arm/4.3.2/bin:"${PATH}"

fi

到此交叉編譯工具搭建完畢,為驗證交叉編譯工具是否搭建成功,可以在終端下輸入命令 arm-linux-gcc -v,搭建成功后會在終端下顯示arm-linux-gcc的版本。注意此處必須注銷用戶,重新登錄系統(tǒng)后設置才會生效。

引導程序

系統(tǒng)上電之后,需要一段程序來進行初始化:關閉看門狗、改變系統(tǒng)時鐘、初始化存儲控制器、將更多的代碼復制到內存中等,這段程序被稱為Boot loader。簡言之Boot loader就是在系統(tǒng)上電后開始執(zhí)行,初始化硬件設備、準備好軟件環(huán)境、最后調用操作系統(tǒng)內核。Boot loader的實現(xiàn)非常依賴與具體的硬件,在嵌入式系統(tǒng)中硬件配置千差萬別,即使是相同的CPU,外設資源也不盡相同,因此需要根據特定的硬件進行移植。

Boot Loader包含兩種不同的操作模式:啟動加載模式和下載模式。上電后,Boot loader從板子上的某個固態(tài)存儲設備上將操作系統(tǒng)加載到RAM中運行,整個過程沒有用戶的介入,一般用于最終產品。下載模式下則在開發(fā)過程中使用,開發(fā)人員可以使用各種命令,通過串口或網絡等通信手段從宿主機下載文件(比如內核映像,文件系統(tǒng)映像),將它們直接放入內存或是燒入flash類固態(tài)存儲設備中。

為了在上實現(xiàn)嵌入式操作系統(tǒng)運行,AT91SAM9G20采用了三.級引導方式,其Boot Loader程序由三部分組成,即RomBoot、Bootstrap和U-Boot,三.級引導程序的流程如圖1所示。

基于AT91SAM9G20構建嵌入式Linux系統(tǒng)
圖1:三.級引導程序的流程圖

第一級引導程序Romboot固化在AT9lSAM9G20內部,上電或復位后先運行這段引導代碼,其作用是將存儲于外部FLASH第二級引導程序Bootstrap加載到CPU內部的SRAM中執(zhí)行。Bootstrap存儲在外部FLASH的前4KB空間,其功能包括初始化時鐘、SDRAM控制器以及DEBUG串口等硬件資源,并將第三 級引導程序U-Boot從FLASH加載到SDRAM執(zhí)行。U-Boot將嵌入式Linux操作系統(tǒng)從FLASH引導和加載到SDRAM中,并將CPU的控制權交給Linux。

本次移植使用的U-boot的版本為1.3.4,限于篇幅,本文不做詳細的介紹。

內核的裁剪編譯

1.準備工作

從Linux官網下載linux內核源碼linux-2.6.30.tar.bz2,并從Atmel官網下載at91sam9g20的補丁文件(2.6.30-at91.patch.gz 和2.6.30-at91-exp.3.tar.gz)。在宿主機Linux開發(fā)環(huán)境下,建立自己的工作目錄,例如工作目錄為home/work/,將上述三個文件拷貝至工作目錄下,解壓Linux2.6.30,并將2.6.30-at91.patch.gz和2.6.30-at91-exp.3.tar.gz拷貝至Linux2.6.30根目錄下,同時解壓2.6.30-at91-exp.3.tar.gz。完成此部分工作如下圖2所示。

基于AT91SAM9G20構建嵌入式Linux系統(tǒng)
圖2:準備工作完成

linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)

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