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ARM
的嵌入式
Linux
移植体验之操作系统
在笔者撰写的《
C
语言嵌入式系统编程修炼之道
》
一文中，
主要陈诉的软件架构是单任务无
操作系统平台的，
而本文的侧重点则在于讲述操
作系统嵌入的软
件架构，二者的区别如下图：
嵌入式操作系统并不总是必须的，
因
为程序完全可以在裸板上运行。
尽管如此，
但对于
复杂的系统，为使其具有任务管理、定时器管理、存储器管理、资源管理、事件管理、系统
管理、
消息管理、队列管理和中断处理的能力，提供多任务处理，
更好的分配系统资源的功
能，很有必要针对特定的
硬件
平台和实际应用移植操作系
统。鉴于
Linux
的源代码开放性，它成为嵌入式操作系统领
域
的很好选择。国内外许多知名大学、公司、研究机构都加入了嵌入式
< br>Linux
的研究行列，
推出了一些著名的版本：
·
RT-Linux
提供了一个精巧的
实时内核，把标准的
Linux
核心作为实时核心的一个进
程同用户的实时进程一起调度。
RT-Linux
< br>已成功地应用于航天飞机的空间数据采集、科学
仪器测控和电影特技图像处理等广
泛的应用领域。如
NASA(
美国国家宇航局
< br>)
将装有
RT-Linux
的设
备放在飞机上，以测量
Georage
咫风的风速；
·
uCLinux
（
Micro-Control-Li
nux
，
u
表示
Micro
，
C
表示
Control
）
去掉了
MM
U
（内
存管理）功能，应用于没有虚拟内存管理的微处理器
/
微控制器，它已经被成功地移植到了
很多
平台上。
本章涉及的
mizi-linux
由韩
国
mizi
公司根据
Linux
2.4
内核移植而来，支持
S3C2410
A
处理器。
内核要点
和其他操作系统一样，
Linux
包含进程调度与进程间通信
(IPC)
、内存管理
(MMU)
、虚
拟文件系统
(VFS)
、网络接口等，下图给出了
Linux
的组成及其关系：
Linux
内核源代码包括多个目录：
（
1
）
arch
：包括硬件特定的内核代码，如
arm
、
mips
、
i386
等；
（
2
）
drivers
：包含硬件
驱动
代码，如
char
、
cdrom
、
scsi
、
mtd
< br>等；
（
3
）
include
：通用头文件及针对不同平台特定的头文件，如
asm-i386
、
asm-arm
等；
（
4
）
init
：内核初始化代码；
（
5
）
ipc
：进程间通信代码
；
（<
/p>
6
）
kernel
：内核核心代码；
（
7
）
mm
：内存管理代码；
<
/p>
（
8
）
net<
/p>
：与网络协议栈相关的代码，如
ipv4
、
ipv6
、
ethernet
等；
（
9
）
fs
：文件系统相关代码，如
nfs
、
vfat
等；
（
10
）<
/p>
lib
：库文件，与平台无关的
strl
en
、
strcpy
等，如在
string.c
中包含：
char * strcpy(char * dest,const char
*src)
{
char *tmp = dest;
while ((*dest++ = *src++)
!= '')
/* nothing */;
return
tmp;
}
（
11
）
Documentation
：文档
在
Linux
内核的实现中，有一些数据结构使用非常频繁，对研读内核的人来说至为
关
键，它们是：
_struct
Linux
内核利用
task_struct
数据结构代表一个进程，用
task_struct
指针形成一个
task
数组。当建立新进程的时候，
Linux
为新的进程分配一个
task_struct
结构，
然后将
指针保存在
task
数组中。调
度程序维护
current
指针，它指向当前正在运行的进程。
_struct
每
个
进
程
的
虚
拟
内
存
由
mm_struct
结
构
代
表
。
该
结
构
中
包
含
了
一
组
指
向
vm-
area_struct
结构的指针，
vm-
area_struct
结构描述了虚拟内存的一个区域。
Linux
虚拟文件系统中的文件、
目录等均由对应的索引节点
(inode)
代表。
移植项目
mizi-
linux
已经根据
Linux
2.
4
内核针对
S3C2410A
这一芯片
进行了有针对性的移
植工作，包括：
（
1
）修改
根目录下的
Makefile
文件
a.
指定
目标平台为
ARM
：
#ARCH
:=
$$(shell
uname
-m
|
sed
-e
s/i.86/i386/
-e
s/sun4u/sparc64/
-e
s/arm.*/arm/ -e s/sa110/arm/)
ARCH := arm
b.
指定交叉编译器：
CROSS_COMPILE = arm-linux-
（
2
）修改
arch
目录中的文件
根据本章第一节可知，
Linux
的
arch
目
录存放硬件相关的内核代码，因此，在
Linux
内核中增加对
S3C2410
的支持，最主要就是要修改
arch
目录中的文件。
a.
在
ar
ch/arm/Makefile
文件中加入：
ifeq ($$(CONFIG_ARCH_S3C2410),y)
TEXTADDR = 0xC0008000
MACHINE = s3c2410
Endif
b.
在<
/p>
文件中加入：
if [
comment 'S3C2410
Implementation'
dep_bool
'
SMDK
(MERI
TECH
BOARD)'
CONFIG_S3C2410_SMDK
$$CONFIG_ARCH_S3C2410
dep_bool ' change AIJI'
CONFIG_SMDK_AIJI
dep_tristate
'S3C2410
USB
function
support'
CONFIG_S3C2410_USB
$$CONFIG_ARCH_S3C2100
dep_tristate
'
Support
for
S3C2410
USB
character
device
emulation'
CONFIG_S3C2410_USB_CHAR
$$CONFIG_S3C2410_USB
fi # /*
CONFIG_ARCH_S3C2410 */
文件还有几处针对
S3C2410
的修改。
c.
在
arch/arm/boot/Make
file
文件中加入：
ifeq
($$(CONFIG_ARCH_S3C2410),y)
ZTEXTADDR =
0
x3
0008000
ZRELADDR = 0x30008000
endif
d.
在<
/p>
linux/arch/arm/boot/compressed/Makefile<
/p>
文件中加入：
ifeq
($$(CONFIG_ARCH_S3C2410),y)
OBJS +=
head-s3c2410.o
endif
加入的结果是
head-s3c24
10.S
文件被编译为
head-s3c2410.o
。
e.
加入
archarmbootcompress
ed head-s3c2410.S
文件
#include
#include
#include
.section
__S3C2410_start:
@ Preserve r8/r7 i.e. kernel entry
values
@ What is it?
@ Nandy
@ Data cache, Intstruction cache, MMU
might be active.
@ Be sure to flush
kernel binary out of the cache,
@
whatever state it is, before it is turned off.
@ This is done by fetching through
currently executed
@ memory to be sure
we hit the same cache
bic r2, pc, #0x1f
add r3, r2, #0x4000 @ 16 kb is quite
enough...
1: ldr r0, [r2], #32
teq r2, r3
bne 1b
mcr p15, 0, r0, c7, c10, 4 @ drain WB
mcr p15, 0, r0, c7, c7, 0 @ flush I & D
caches
#if 0
@ disabling MMU
and caches
mrc p15, 0, r0, c1, c0, 0 @
read control register
bic r0, r0, #0x05
@ disable D cache and MMU
bic r0, r0,
#1000 @ disable I cache
mcr p15, 0, r0,
c1, c0, 0
#endif
/*
* Pause for a short time so that we
give enough time
* for the host to
start a terminal up.
*/
mov
r0, #0x00200000
1: subs r0, r0, #1
bne 1b
< br>该文件中的汇编代码完成
S3C2410
特定硬件相关的
初始化。
f.
在
archarmdef-
configs
目录中增加配置文件
g.
在
ar
charmkernelMakefile
中增加对
S3C24
10
的支持
no-irq-arch
:= $$(CONFIG_ARCH_INTEGRATOR)
$$(CONFIG_ARCH_CLPS711X)
$$(CONFIG_FOOTBRIDGE)
$$(CONFIG_ARCH_EBSA110)
$$(CONFIG_ARCH_SA1100)
$$(CONFIG_ARCH_CAMELOT)
$$(CONFIG_ARCH_S3C2400)
$$(CONFIG_ARCH_S3C2410)
$$(CONFIG_ARCH_MX1ADS)
$$(CONFIG_ARCH_PXA)
obj-$$(CONFIG_MIZI)
+= event.o
obj-$$(CONFIG_APM) += apm2.o
h.
修<
/p>
改
arch/arm/kernel/debug-armv.S
文
件
，
在
适
当
的
位
置
增
加
如
下
关
于
S3C2410
的代码：
#elif
defined(CONFIG_ARCH_S3C2410)
.macro
addruart,rx
mrc p15, 0, rx, c1, c0
tst rx, #1 @ MMU enabled ?
moveq rx, #0x50000000 @ physical base
address
movne rx, #0xf0000000 @ virtual
address
.endm
.macro
senduart,rd,rx
str rd, [rx, #0x20] @
UTXH
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