ARM嵌入式Linux系统的实现

王暾

摘要

在网络化技术、智能化技术及信息化技术进步过程中，极大的发展了嵌入式技术，并于各个领域中广泛的应用。Linux系统具有良好的稳定性、较高的可靠性等优点，属于嵌入式领域中的新兴力量，市场潜力与商业价值均非常巨大。现阶段，嵌入式处理器中应用最广泛的为ARM，32位，性能高、功耗低，已成为Linux嵌入系统移植的重点之一。因此，本文探讨了ARM嵌入式Linux系统的研究与实现。

【关键词】ARM Linux系统 研究 实现

随着嵌入式操作系统的使用，极大的提高了其可靠性及稳定性，也明显的增强了系统多任务处理能力。现阶段，具有多种多样的嵌入式操作系统类型，其中，开发首选为Linux系统，具有源码开放、软件资源丰富、内核功能强大、多任务处理、支持多种体系结构等优点，而当Linux系统应用于复杂系统中时，有必要研究出特定的硬件平台与实际应用移植操作系统，以使其功能良好的实现。

1硬件平台

本文在进行系统硬件单元开发时，以三星ARM920T处理器S3C2410X为平台。S3C2410X微控制器中，内核为ARM920T，16/32bits，单独16K指令及数据cache内置其中，支持多种操作系统，如Linux、Wince，利用AMBA作为总线结构，运行时，频率能够达到230MHz，性能良好，功耗低，在中高档手持终端应用开发中较为适合。

2ARM嵌入式Linux系统的研究与实现

2.1建立交叉编译环境

开发嵌入式系统时，与之配套的开发环境是必须要建立的，通常，编译环境、调试环境、操作系统配置工具、下载工具均包含在开发环境中。最初开发嵌入式系统过程中，尚未建立目标系统平台，因而交叉编译在主机上进行，将需求的启动引导代码、操作系统核心生成；随后，经串口或网络，主机系统与目标系统间的通信连接有效建立，相互协作下，开发嵌入式系统的工作共同完成。因此，对于嵌入式系统开发来说，组成有两部分，一部分为主机系统，一部分为目标系统。一般，嵌入式系统不存在软件开发环境，需运行软件的开发工作在主机上进行，但开发主机并不兼容目标系统的二进制执行级别，此时，交叉编译工具即需要使用。开发ARM嵌入式Linux系统过程中，以arm-linux交叉工具链作为交叉工具。

2.2Bootloader的研究与移植

PC体系结构中，系统的引导加载程序包含两部分，一部分为BIOS，另一部分为系统引导程序（位于硬盘MBR中）。但对于嵌入式系统，BIOS固件程序并不存在，较少应用硬盘作为存储介质，系统存储时，主要以Flash作为媒质，此种结构下，通过引导程序Bootloader来完成系统的启动加载。实现Bootloader时，对硬件严重依赖，在嵌入式系统中，通过Bootloader的建立基本无法实现，通常，以特定体系结构CPU为依据，实现Bootloader。另外，Bootloader还会对嵌入式板级设备配置形成依赖，即尽管电路板设计时按照统一处理器进行，但Bootloader若想同时运行在两块板子上，源程序也要做出适当修改，之后再移植。基于此，嵌入式Linux系统开发时，前提工作之一即为特定Bootloader的移植或开发。VIVI是一种Bootloader，具有强大的功能，支持的微处理器包含SA-1110、S3C2410两种。本文在移植Bootloader时，以smdk2410为基础，经修改后实现，修改过程中，硬件常数、Flash分区信息等均是需修改的参数。

2.3ARM Linux内核的移植

Linux包含稳定版与开发板两种内核，稳定版内核強度为工业级，应用与部署可广泛开展，对于新发布的，通常只对Bug做出修正，或将新设备驱动程序加入其中；而开发版内核中，多数东西都会较快的变化，加入的新特性所处的阶通常为测试、试验，稳定性较差，应用级操作系统并不适合采用。Linux内核移植时，稳定版内核优先选择，本文使用2.4.18。移植ARM Linux内核时，应首先启动内核，启动过程中，引导任务由引导程序完成后，CPU控制权被Linux接管，之后Linux核心映像代码由CPU执行，Linux启动过程开始，运行init后，终端建立；随后修改移植时需求的代码，makefile文件的修改为内核启动部分主要修改的内容，同时，还需要将NAND Flash支持加上，并填写mtd分区表；接着进行内核配置，Linux内核对模块化良好的支持，配置Linux内核时，make config、make oldconfig、made menuconfig、make xconfig为常用的方法；最后，实施内核编译，内核依赖关系建立后，将内核映像、内核组建创建出来，完成编译。

2.4系统烧写

VIVI烧写时，利用JTAG，JTAG线的一端连接计算机并口，另一端连接核心板右下角引出针，连接过程中，要对方向格外注意，保证其白色标记上下对应核心板插针上的白色标记。VIVI烧写之后，启动引导可正常进行，但系统此时并非真正可用，内核及根文件系统烧写工作完成之后才能真正的使用。内核与根文件系统烧写时，采用Xmodem协议，经串口进行，通过串口，连接主机与目标板，minicom-s输入Linux终端中，设置minicon。串口配置时采用Serial port setup，奇偶校验位、流量控制均不需要，默认值状态保存设置。另外，VIVI启动后，重新划分NAND Flash区域，接着即可进行引导程序、内核、根文件系统的烧写。完成所有烧写工作后，板子重启，稍等等信息出现后，表明系统己经正常进入，成功的完成移植。

3结论

本文以ARM处理器为基础，成功的进行了Linux系统的构建，实现了嵌入式系统开发中有效移植引导程序的目的，具有较高的实用价值，但由于本文研究能力有限，还需要进行更为深入的研究，促进Linux系统的良好发展。

参考文献

[1]张成法，李楠.基于ARM9的嵌入式Linux系统的设计与实现[J].商，2016（10）：220.

[2]谢辉.嵌入式Linux系统在ARM处理器中关键技术分析[J].电大理工，2015（01）：endprint