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-- Linux應(yīng)用開發(fā) (http://www.xinguifushi.cn/bbs/list.asp?boardid=32)
---- 基于ARM嵌入式Linux應(yīng)用程序開發(fā)研究(1) (http://www.xinguifushi.cn/bbs/dispbbs.asp?boardid=32&id=1671)
-- 發(fā)布時(shí)間：2010-11-23 11:03:16
-- 基于ARM嵌入式Linux應(yīng)用程序開發(fā)研究(1)
當(dāng)今社會(huì)，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到人們工作、生活中的各個(gè)領(lǐng)域，嵌入式處理器已占分散處理器市場(chǎng)份額的94%。而嵌入式Linux系統(tǒng)也蓬勃發(fā)展，不僅繼承了Linux源碼開放、內(nèi)核穩(wěn)定高效、軟件豐富等優(yōu)勢(shì)，還具備支持廣泛處理器結(jié)構(gòu)和硬件平臺(tái)、占有空間小、成本低廉、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。
1 ARM處理器及開發(fā)板
在嵌入式領(lǐng)域，ARM已取得了極大的成功，造就了IP核商業(yè)化、市場(chǎng)化的神話。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球有103家巨型IT公司在采用ARM技術(shù)，20家最大的半導(dǎo)體，一商中有19家是ARM的用戶。ARM系列芯片已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于移動(dòng)電活、手持式計(jì)算機(jī)以及各種各樣的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，成為世界上銷量最大的32 位微處理器。ARM已成為業(yè)界實(shí)際的RISC芯片標(biāo)準(zhǔn)。
ARM系列處理器根據(jù)各自特點(diǎn)應(yīng)用于不同領(lǐng)域。從應(yīng)用的角度上ARM芯片選擇的一般原則：MMU;處理器速度;內(nèi)置存儲(chǔ)器容量;USB接口;GPIO 數(shù)量;中斷控制器;IIS（integrate interface ofsound）音頻接口;nWAIT信號(hào);RTC（real timeclock）;LCD控制器;PWM輸出等各項(xiàng)指標(biāo)。
本文使用的是ARM9，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過ARM7。開發(fā)板使用的是廣州斯道信息技術(shù)有限公司的開發(fā)板，中央處理器是三星公司的S3C2410。ARM9具有以下特點(diǎn)：5級(jí)流水線;采用哈佛結(jié)構(gòu);高速緩存和寫緩存的引入;支持MMU。
2嵌入式Linux系統(tǒng)
嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺(tái)，它的出現(xiàn)解決了嵌入式軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的難題。嵌入式系統(tǒng)具有操作系統(tǒng)的最基本的功能。目前主流的嵌入式系統(tǒng)有以下兒種：Linux、VxWorks、QNX、Windows CE、Palm OS。
嵌入式Linux操作系統(tǒng)具有一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：層次結(jié)構(gòu)及內(nèi)核完全開放;強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持功能;具備一整套工具鏈;廣泛的硬件支持特性。
嵌入式Linux系統(tǒng)有很多種。本文使用的是Red Hat9操作系統(tǒng)。
在安裝有Windows和Linux雙系統(tǒng)的PC上，系統(tǒng)會(huì)以Linux的GRUB作為引導(dǎo)裝入器來選擇啟動(dòng)二者。此時(shí)若直接刪除Linux分區(qū)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無法啟動(dòng)Windows或者是需要用行命令才能啟動(dòng)Windows�？梢韵仁褂锰摂M機(jī)安裝Linux系統(tǒng)，練習(xí)使用，熟悉后再在PC上
3應(yīng)用程序開發(fā)
一般嵌入式開發(fā)流程如圖1所示。
這里省略前面三步，從開發(fā)應(yīng)用程序開始。
3.1交叉開發(fā)環(huán)境建立
對(duì)嵌入式系統(tǒng)而言，只裝備必要的資源是前提條件，這也決定了嵌入式應(yīng)用程序的開發(fā)環(huán)境不可能是資源有限的嵌入式系統(tǒng)，只能利用資源豐富的PC開發(fā)，然后建立交叉開發(fā)平臺(tái)。
交叉編譯器（cross-compiler）是進(jìn)行交叉平臺(tái)開發(fā)的主要軟件工具。它是運(yùn)行在一種處理器體系結(jié)構(gòu)上，但是可以生成在另一種不同的處理器體系結(jié)構(gòu)上運(yùn)行的目標(biāo)代碼的編譯器。 要建立交叉開發(fā)環(huán)境，主要需要幾個(gè)工具包：gcc，glib，binutils，gdb等。一般開發(fā)板都提供這些工具，如果不是使用的開發(fā)板，在網(wǎng)上也是可以下載到全部軟件包的。依次將它們安裝在PC上即可。
Linux的軟件安裝方法與Windows不同。Linux中根據(jù)不同的壓縮打包方式使用不同的命令安裝。在安裝過程中，由于軟件包之間的依賴關(guān)系，系統(tǒng)可能會(huì)警告還有哪些沒有安裝，可以忽略這些警告。
3.2 U-Boot
在U-Boot（UniversalBootloader）之前，先介紹一下Bootloader。簡(jiǎn)單的說，Bootloader就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前的一段引導(dǎo)程序，類似于PC中的BIOS。通過它，可以完成對(duì)應(yīng)硬件設(shè)備的初始化，并建立內(nèi)存空間的映射圖的功能，為最終調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)核做好準(zhǔn)備。
U-Boot是遵循GPL條款的開放源碼項(xiàng)目，它不僅僅支持嵌人式Linux系統(tǒng)的引導(dǎo)，U-Boot中Universal的一層含義就是在于U- Boot支持多種嵌入式操作系統(tǒng)，就目前來看，U-Boot對(duì)Linux的支持最完善。另外一層含義則是U-Boot支持多種常用系列的處理器。
U-Boot支持的主要功能：系統(tǒng)引導(dǎo);基本輔助功能（操作系統(tǒng)接口功能;可靈活設(shè)置、傳遞多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)給操作系統(tǒng);支持目標(biāo)板多種存儲(chǔ)方式;CRC32校驗(yàn)）;設(shè)備驅(qū)動(dòng);上電自檢功能;特殊功能（XIP內(nèi)核引導(dǎo)）。
U-Boot移植主要分為兩步：配置主板和設(shè)置Flash和SDRAM時(shí)序。
3.3嵌入式Linux系統(tǒng)內(nèi)核編譯和移植
嵌入式Linux內(nèi)核的編譯都是通過make的不同命令實(shí)現(xiàn)的，一般分為3步：（1）內(nèi)核配置。主要是用戶用于為目標(biāo)板選擇處理器架構(gòu)的選項(xiàng)。內(nèi)核支持4種方法的配置，