基于ARM的嵌入式设备中uCLinux系统开发 高荣山 张颜岭
发布时间:2007/8/28 0:00:00 访问次数:681
摘要：本文针对ARM7芯片S3C4510开发板，对uCLinux在嵌入式设备中的系统开发做了介绍，如何组建软件开发平台，并对引导装载程序，设备驱动程序作了例证和分析。
关键词：嵌入式 uCLinux ARM BootLoader 驱动程序
uCLinux System Design in Embedded Equipment Based on ARM
GAO Rong-shan ZHANG Yan-ling SUN Jian-feng
(Department of Electrical Engineering,Ocean University of China,Qingdao,266071,China)
Abstract: This paper introduces the uClinux system design in embedded equipment based on the ARM7 core chip S3C4510.Then it presents the process of organize the software research platform. As to several important problem, such as the bootloader of the develop board and the driver program design, the article also illustrates the method and process through application examples.
Key Words: Embed uCLinux ARM BootLoader Driver program
1 引言
信息家电和手持设备大大加速了嵌入式系统的发展，而ARM体系32位高性能、低功耗处理器和嵌入式操作系统Linux无疑成为佼佼者。因为Linux源代码开放、免费，任何将其定制于PDA、掌上机或者便携式设备感兴趣的人都可以从因特网免费下载其内核和应用程序，并开始移植或开发，所以Linux在嵌入式开发领域得到稳步发展。uCLinux 即是目前嵌入式linux 中最流行的一种,它是针对微控制领域而设计的Linux系统，其最大特征就是没有MMU（内存管理单元模块），适合嵌入式系统小型化应用。
uCLinux支持多任务，支持多种文件系统，提供了对网络的强大支持，具有完整的TCP/IP协议栈，以及标准丰富的API。由于它的很多核心代码都为没有被MMU的处理器重新编写过，对标准Linux庞大的应用程序库和驱动程序库作了删改，所以它的内核要比常规的Linux 内核小很多；uCLinux包含Linux常用的API和小于512k的内核及相关的工具，总代码只有900k左右，但同时保留了常规Linux 操作系统绝大多数的优点。
2 基于ARM的硬件平台
嵌入式领域32位处理器以ARM公司的ARM核最为流行，本文以Samsung公司的ARM7TDMI芯片S3C4510为处理器开发板为硬件平台，开发板上与S3C4510相关的部分主要集成了如下器件：
(2M＋512k)B 的Flash,其中AT29C010A为512B作为BootLoader，一片SST49VF160为1M×16bitFlash；
16MB 的DRAM,由两片4M×16bits的HY57V641620提供 ；
16MB 的SRAM，由M-systems的新一代闪存盘DOC2000构成；
Ethernet接口；
ARM JTAG 接口。
开发板上与S3C4510相关部分功能框图如图1 所示。
3 uCLinux内核移植
嵌入式 Linux 开发大致涉及三个层次：引导装载程序、Linux 内核和驱动及应用程序。我们将讨论涉及这三层的一些基本概念；深入了解引导装载程序、内核和文件系统是如何交互的。
引导程序BootLoader的主要作用包括初始化处理器；初始化必备的设备；下载系统映象；初始化操作系统系统并准备执行。
引导装载程序有两种方法：专用软件和微小的引导代码。专用软件可以直接与远程系统上的闪存设备进行交互并将引导装载程序安装在闪存的给定位置中。而某些种类的嵌入式设备具有微小的引导代码：根据几个字节的指令，它将初始化一些 DRAM 设置并启用目标上的一个串行（或者 USB，或者以太网）端口与主机程序通信；然后，主机程序或装入程序可以使用这个连接将引导装载程序传送到目标上，并将它写入闪存。
嵌入式设备上一些流行的并可免费使用的 Linux 引导装载程序有 Blob、Redboot 和 Bootldr。所有这些引导装载程序都用于基于 ARM 设备上的 Linux，并需要Jflash-linux 工具用于安装。一旦将引导装载程序安装到目标的闪存中，它就会执行我们上面提到的所
摘要：本文针对ARM7芯片S3C4510开发板，对uCLinux在嵌入式设备中的系统开发做了介绍，如何组建软件开发平台，并对引导装载程序，设备驱动程序作了例证和分析。
关键词：嵌入式 uCLinux ARM BootLoader 驱动程序
uCLinux System Design in Embedded Equipment Based on ARM
GAO Rong-shan ZHANG Yan-ling SUN Jian-feng
(Department of Electrical Engineering,Ocean University of China,Qingdao,266071,China)
Abstract: This paper introduces the uClinux system design in embedded equipment based on the ARM7 core chip S3C4510.Then it presents the process of organize the software research platform. As to several important problem, such as the bootloader of the develop board and the driver program design, the article also illustrates the method and process through application examples.
Key Words: Embed uCLinux ARM BootLoader Driver program
1 引言
信息家电和手持设备大大加速了嵌入式系统的发展，而ARM体系32位高性能、低功耗处理器和嵌入式操作系统Linux无疑成为佼佼者。因为Linux源代码开放、免费，任何将其定制于PDA、掌上机或者便携式设备感兴趣的人都可以从因特网免费下载其内核和应用程序，并开始移植或开发，所以Linux在嵌入式开发领域得到稳步发展。uCLinux 即是目前嵌入式linux 中最流行的一种,它是针对微控制领域而设计的Linux系统，其最大特征就是没有MMU（内存管理单元模块），适合嵌入式系统小型化应用。
uCLinux支持多任务，支持多种文件系统，提供了对网络的强大支持，具有完整的TCP/IP协议栈，以及标准丰富的API。由于它的很多核心代码都为没有被MMU的处理器重新编写过，对标准Linux庞大的应用程序库和驱动程序库作了删改，所以它的内核要比常规的Linux 内核小很多；uCLinux包含Linux常用的API和小于512k的内核及相关的工具，总代码只有900k左右，但同时保留了常规Linux 操作系统绝大多数的优点。
2 基于ARM的硬件平台
嵌入式领域32位处理器以ARM公司的ARM核最为流行，本文以Samsung公司的ARM7TDMI芯片S3C4510为处理器开发板为硬件平台，开发板上与S3C4510相关的部分主要集成了如下器件：
(2M＋512k)B 的Flash,其中AT29C010A为512B作为BootLoader，一片SST49VF160为1M×16bitFlash；
16MB 的DRAM,由两片4M×16bits的HY57V641620提供 ；
16MB 的SRAM，由M-systems的新一代闪存盘DOC2000构成；
Ethernet接口；
ARM JTAG 接口。
开发板上与S3C4510相关部分功能框图如图1 所示。
3 uCLinux内核移植
嵌入式 Linux 开发大致涉及三个层次：引导装载程序、Linux 内核和驱动及应用程序。我们将讨论涉及这三层的一些基本概念；深入了解引导装载程序、内核和文件系统是如何交互的。
引导程序BootLoader的主要作用包括初始化处理器；初始化必备的设备；下载系统映象；初始化操作系统系统并准备执行。
引导装载程序有两种方法：专用软件和微小的引导代码。专用软件可以直接与远程系统上的闪存设备进行交互并将引导装载程序安装在闪存的给定位置中。而某些种类的嵌入式设备具有微小的引导代码：根据几个字节的指令，它将初始化一些 DRAM 设置并启用目标上的一个串行（或者 USB，或者以太网）端口与主机程序通信；然后，主机程序或装入程序可以使用这个连接将引导装载程序传送到目标上，并将它写入闪存。
嵌入式设备上一些流行的并可免费使用的 Linux 引导装载程序有 Blob、Redboot 和 Bootldr。所有这些引导装载程序都用于基于 ARM 设备上的 Linux，并需要Jflash-linux 工具用于安装。一旦将引导装载程序安装到目标的闪存中，它就会执行我们上面提到的所
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