嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统在Ｓ３Ｃ２４１０上的移植实现

赵瑞娟　李敬兆

摘 要： 首先对嵌入式Linux操作系统内核和S3C2410处理器进行了简单介绍，在此基础上，对 系统引导程序进行了设计，重点介绍了将Linux移植到S3C2410处理器的步骤和方法，并对移 植过程的关键部分进行了详细阐述。编译生成的内核在嵌入式系统中运行稳定，结果证明方 法可行，对于开发其它嵌入式系统具有参考意义。

关键词：嵌入式操作系统；移植；Linux；S3C2410

中图分类号： TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1672-1098(2008)03-0073-04

1 Linux内核和实验系统简介

嵌入式操作系统作为大多数嵌入式应用系统的软件平台，它管理着系统的资源，为应用 软件提供各种必要的服务。在嵌入式应用系统中使用嵌入式操作系统，已是大势所趋。目前 嵌入式操作系统的种类繁多，但Linux以其源代码开放和可移植性强等特点，被广泛使用。 本文将介绍如何将内核版本为2.4.18的Linux移植到基于ARM920T的S3C2410处理器上。

1.1 Linux操作系统内核

Linux操作系统主要由内核、shell、文件结构组成，其中内核是灵魂，负责整个系统的 内存管理、进程调度和文件管理。Linux内核与大部分UNIX内核一样是单内核体系结构的， 能够根据需要定制内核映像的尺寸，具有很大灵活性，不需要重新编译内核和引导就能检验 新的内核组件，这个特性对于嵌入式而言是非常有好处的，方便用户构筑自己的个人内核。 Linux内核有五个主要的子系统组成：进程调度、内存管理、虚拟文件系统、网络接口和进 程间通信。

本文将对内核版本为2.4.18的Linux进行移植，其内核代码分布如图1所示。

(1) /arch目录包含了目前Linux支持的硬件结构——如i386、alpha、arm等的内核代码；

(2) /drives目录包含了内核中所有的设备驱动程序；

(3) /fs目录包含了所有的文件系统的代码；

(4) /include目录包含了建立内核代码所需要的大部分库文件，这个模块利用其它模块重建 内核；

(5) /init目录包含了内核的初始化代码，内核从此处运行；

(6) /ipc目录包含了进程间通信代码；

(7) /kernel子目录包含了主内核代码；

(8) /mm目录包含所有独立于CPU体系结构的内存管理代码；

(9) /net目录包含了和网络相关的代码，如ipv4、ipv6等。

一般在每个目录下都有一个.depend文件和一个Makefile文件，这两个文件都是编译时使用 的辅助文件。

1.2 S3C2410处理器

S3C2410是SAMSUNG公司基于ARM920T处理器内核开发的一款16/32位嵌入式处理器，运行 频率高达200多MHz，具有MMU和高速缓存等丰富片上资源，可以广泛用于PDA、internet设备 和手持式设备。其片上集成的功能主要包括以下几个方面：

(1) 1.8V ARM 内核，3.3V存储器，3.3V外部I/O， 具有16kB指令缓存/16kB数据缓存和MMU 的微处理器；

(2) 外部存储控制器(SDRAM 控制和片选逻辑)；

(3) LCD控制器(支持上到4k色的STN和256k色的TFT), I通道LCD专 用DMA；

(4) 具有外部请求引脚的4通道DMA；

(5) 3通道UART, 2通道SPI；

(6) 1通道IIC总线控制器，1通道US总线控制器；

(7) 1.0版本的SD主机接口和兼容的2-11版本的Multi-Media卡协议；

(8) 2端口 USB 主机，1端口 USB 设备(USB1.1)；

(9) 4通道PWM定时器，1通道内部定时器；

(10) 看门狗电路；

(11) 117个通用I/O口，24通道外部中断源；

(12) 电源控制:常规、缓慢、空闲和断电模式；

(13) 8通道10位ADC和触摸屏接口；

(14) 具有日历功能的实时时钟RTC；

(15) 具有锁相环的片上时钟发生器。

2 将Linux移植到S3C2410

2.1 移植思路

首先要为Linux设计一个BootLoader，通过BootLoader来初始化硬件，引导Linux运行。 Bootloader设计可以在ads中实现。然后，针对硬件环境和设计的 BootLoader修改Linux内 核。接下来，在Linux操作系统下建立交叉编译环境。最后，配置、编译、连接Linu x，下 载编译得到的映像文件到Flash，通过BootLoader 来启动嵌入式操作系统Linux。

2.2 Boot Loader的设计

引导加载程序通常称为Boot Loader，就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序 。通过这段小程序，初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而建立适当的系统软硬件 环境，为调用操作系统内核做好准备。

本系统Boot Loader的第一阶段主要完成基本的硬件初始化，用汇编语言实现：①关闭w atchdog，屏蔽所有中断；②设置处理器时钟和工作频率，CPU工作频率为200 M Hz；③初始化外部寄存器；④初始化堆栈指针SP；⑤拷贝Boot Loader的第二阶段到RAM空间 中，使用一个 跳转语句跳转到第二阶段的main入口函数。在完成以上操作后就为main函数的运行建立起了 一个基本的环境。

第二阶段用C语言完成：①通用I/O口的设置；②完成内存映射初始化和内存管理单元初 始化：men璤map璤init(); mmu璤init(); 这两个函数在/arch/s3c2410/mmu.c中；③初 始化mtd设备：mtd璤dev璤init();这个函数在/drivers/mtd/maps/s3c2410璤flash.c中 ；④拷贝flash中的kernel映像和根文件系统映像到RAM空间中；⑤跳转到内核的第 一条指令 处。跳转时需要满足下列条件：R0为0；R1为机器类型ID；禁止中断（IRQ和FIQ）；C PU设置 为SVC模式（SVC是供操作系统使用的一种保护模式）；关闭MMU；关闭数据Cache。至此Boot Loader的任务结束。

2.3 Linux内核的修改

假定内核代码放在/usr/src/Linux-2.4.18目录下

（1） 打开根目录下的Makefile文件 此文件用来指定编译规则，例如哪些需要编译，哪些 需要先编译。

指定目标平台：Arch=arm;

指定交叉编译器：添加CROSS璤COMPILE=arm-linux-。

（2） 打开/arch/arm目录下的Makefile文件 启动代码的产生需要通过此文件，由于2.4内 核还没有对S3C2410的支持，在此添加如下代码：

ifeq((CONFIG璤ARCH璤S3C2410),y)

TEXTADDR=0xC0008000

MACHINE=s3c2410

Endif

TEXTADDR是内核的最终运行地址，该位置一般在RAM区起始地址偏移0x8000处（RAM起始地址 到偏移0x8000之间的32KB空间中存放一些全局数据结构如启动参数、内存页表等信息）。