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嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術(shù)為基礎，軟硬件可以裁剪來(lái)適應系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗要求嚴格的專(zhuān)用計算機體系。隨著(zhù)各種微處理器功能的完善以及軟件上操作系統的支持，使得嵌入式系統有了完整的體系架構。 在專(zhuān)用的嵌入式板上運行操作系統需要利用Bootloader來(lái)引導加載內核和系統程序。Bootloader主要實(shí)現初始化硬件設備、建立內存空間的映射圖，從而把嵌入式硬件和嵌入式操作系統很好地銜接起來(lái)。 U-Boot是當前比較流行、功能強大、比較有代表性的Bootloader，支持的處理器包括PowerARM(ARM7，ARM9，Srongarm，Xscale)、MIPS、X86、Motorola等系列。 與目前常見(jiàn)的嵌入式操作系統如Vxworks，QNx，Windows CE，Palm Os等相比，嵌入式Linux操作系統以?xún)r(jià)格低廉、功能強大而且易于移植被廣泛地使用到各種嵌入式設備當中。文中主要介紹了基于at91 rm9200的ARM硬件開(kāi)發(fā)平臺，以及U-Boot和Linux-2．6．20內核在此平臺上的移植。 AT91RM9200處理器，是由Atmel公司開(kāi)發(fā)的基于A(yíng)RM920T內核的微處理器，帶有MMU，CPU時(shí)鐘最高可達240 MHz，有著(zhù)豐富的標準接口、EBI接口，內部集成了靜態(tài)存儲控制器、SDRAM控制器、Burst Flash控制器等。SDRAM采用兩片hy57v651620b芯片，組成32 bit通道，大小一共16 MB，Flash采用Intel Js28f128芯片，容量為16 MB。網(wǎng)絡(luò )芯片采用dm9161a。系統硬件平臺的原理，如圖1所示。 1 U-Boot移植 對于A(yíng)T91RM9200，系統上電時(shí)，通過(guò)檢測BMS來(lái)選擇系統的啟動(dòng)方式，如果BMS為高電平，則系統從片內ROM啟動(dòng)，如果BMS為低電平，則從片外的Flash啟動(dòng)。在沒(méi)有移植U-Boot到Flash之前，只能選擇片內ROM啟動(dòng)。片內啟動(dòng)時(shí)，AT91RM9200的ROM上電之后被映射到了0x0和0x100000處，在這兩個(gè)地址處都可以訪(fǎng)問(wèn)ROM。AT91RM9200的ROM固化了一個(gè)Bootloarder程序，這個(gè)Bootloader主要完成一些相應的初始化工作，并且運行Xmodem協(xié)議等待接收Loader．bin映像。Loader.bin代碼可以到Atmel官方網(wǎng)站下載，Loader.bin主要完成的任務(wù)是通過(guò)Xmodem協(xié)議將U-Boot．bin下載到內存中直接運行。U-Boot．bin在內存中跑起來(lái)之后就可以利用U-Boot的功能把Boot．bin和U-Boot．bin寫(xiě)到Flash中，從而實(shí)現片外Flash啟動(dòng)。其中Boot．bin主要實(shí)現的任務(wù)是把Flash中的U-Boot拷貝到內存中執行。 U-Boot的源代碼可以到官方網(wǎng)站下載。文中所用的版本是U-Boot-1．1．1，對AT91RM9200的芯片完全支持，由于具體硬件的不同，需要做一定的修改。支持AT91RM9200代碼在BOARD／AT91RM9200 目錄下面，主要有AT91RM9200DK．c，Flash．c，U-Boot．lds，Con-fig．mk幾個(gè)文件。主要做的修改如下： (1)修改Config．mk中的Tex_base為0x20f00000，和前面的boot地址保持一致； (2)修改Flash．c文件，使其支持Intel JS28F128芯片。由于官方使用支持的是AMD Flash，需要在代碼里添加對本系統芯片的支持。在U-Boot的代碼中Strong ARM架構里的xm250，它的代碼是支持Intel Flash的，可以參考相應代碼實(shí)現移植； (3)修改頭文件 include／Configs／AT91RM9200dk．H，主要修改的是針對SDRAM以及Flash的參數配置：將phys_sdram設置成0x20000000，這個(gè)是SDRAM的起始地址，phys_flash_sdram_size設置為0x1000000，SDRAM容量為16 MB。對于Flash，需要修改的是：Flash起始地址設置為0x10000000(Flash掛在bank0上)，phys_flash_size設置為0x1000000。扇區的總數cfg_max_flash_sect相應設置為128。 最后在Linux里安裝交叉編譯器，筆者用的交叉編譯器的版本是2．95．3，編譯代碼，生成U-Boot．bin文件。U-Boot啟動(dòng)后顯示，如圖2所示。 2 Linux2．6．20內核移植 2．1 Linux內核版本選擇 Linux內核版本更新速度非常塊，現在最新的版本已發(fā)展到了2．6．26．3。與2．4內核相比，2．6內核穩定性更好、對于總線(xiàn)、文件系統、塊設備支持、多媒體、網(wǎng)絡(luò )安全性等方面都有了更好的支持，因此筆者選擇移植功能和可靠性都比較歐成熟的Linux2．6．20版本到本系統中。Linux內核的源代碼可在www．kernel．org網(wǎng)站上下載，Atmel官方網(wǎng)站上可以獲取針對AT91RM9200的補丁2．6．20-AT91．patch．gz和Linux-2．6．20-exp．diff．Bz2。對Linux2．6．20源代碼打上支持AT91RM9200處理器的補丁之后，內核就可以支持AT91RM9200處理器了。 2．2 交叉編譯環(huán)境的建立 采用的交叉編譯工具為ARM-Linux-Gcc3．4．1，這是目前比較通用支持編譯2．6內核的交叉編譯器，完全支持編譯2．6內核，在開(kāi)發(fā)平臺上將交叉編譯器安裝好，并配置好環(huán)境變量Path=$Path：／Usr／Local／Arm／3．4．1／Bin。 2．3 解決Machine Id問(wèn)題 在U-Boot的代碼中，支持的AT91RM9200的Machine類(lèi)型為25 1、262兩種，這兩種在Include／asm-arm／mach-types．h定義為mach_type_AT91RM9200和mach_type_AT91RM9200dk，在U-Boot中board／AT9 1 RM9200dk／AT91 RM9200dk．c中采用的是第一種，而在Linux2．6．20內核代碼中arh／Arm／Math-AT91RM9200使用的類(lèi)型卻為AT91RM9200DK，也就是第2種。因此在啟動(dòng)的時(shí)候會(huì )出現Machine不匹配的問(wèn)題，解決問(wèn)題的辦法就是更改U-Boot或者Linux內核的代碼，使其Machine類(lèi)型相匹配。 2．4 Nor Flash的地址安排 筆者采用的Flash為16 MB NOR Flash，為了實(shí)現層次文件系統，需要增加NOR Flash MTD驅動(dòng)支持，具體地址安排，如圖3所示。 在Dirvers／MTD／Maps／里增加AT91 RM9200．c文件，作為自己的分區代碼，并且編譯進(jìn)內核。 2．5 編譯內核 首先要修改內核內核目錄下MAKEFILE文件，編譯器修改為安裝好的交叉編譯器，即Arch?=ARM和Cross_Compile?=ARM-Linux-，然后運行命令make AT91RM9200DK_Defconfig，配置好內核。如果需要修改一些具體的配置，可以運行makeMenuconfig命令進(jìn)入如下菜單進(jìn)行配置。配置好內核之后運行make Image命令，編譯生成內核鏡像Vmlinux，最后用Mkimage工具生成Uimage。 2．6 制作Ramdisk文件系統 Linux采用文件系統組織系統中的文件和設備，為設備和用戶(hù)程序提供統一接口，因此Linux啟動(dòng)還需要有根文件系統。根文件系統的作用是存放各種工具、應用程序以及必須的庫文件等。Ramdisk是通過(guò)計算機的內存用作設備來(lái)創(chuàng )建和掛在文件系統的一種驅動(dòng)機制，它通常用于無(wú)盤(pán)系統。根文件系統通常包括一下目錄內容：／Dev(設備目錄)；／Proe(Proe文件系統目錄)；／Etc(系統配置文件)；／Sbin(系統程序的目錄)；／Bin(系統應用程序，通常由busybox來(lái)實(shí)現)；／Lib(共享庫文件)；／Mnt(裝在其它磁盤(pán)節點(diǎn)的目錄)；／Usr(附加應用程序的目錄)。 3 結束語(yǔ) ARM9作為新一代處理器有著(zhù)更高的性?xún)r(jià)比、更低的功耗、執行速度更快、性能更高、應用范圍更加廣泛的特點(diǎn)；Linux以其優(yōu)越的性能、源代碼的開(kāi)放、容易移植等特點(diǎn)被應用于越來(lái)越多的領(lǐng)域當中�；贏(yíng)T91RM9200微控制器的硬件嵌入式開(kāi)發(fā)平臺，可以根據具體需要，應用于嵌入式教學(xué)實(shí)驗以及嵌入式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等多種場(chǎng)合中，具有廣闊的發(fā)展前景。 |
