ARM平台下Linux嵌入式系统移植的研究

张占昭

摘要：随着计算机智能化技术的深入发展，计算机迎来了嵌入式系统时代，其产品也越来越丰富，市场价值不言而喻。作为嵌入式系统的硬件代表产品ARM和软件产品Linux也得到了前所未有的发展，如何将ARM平台下Linux嵌入式系统进行移植就显得尤为重要，本文分析了组成嵌入式系统的软件Linux和硬件平台ARM，然后详细介绍了将Linux系统移植到ARM平台上的具体方法，旨在将理论研究应用到具体嵌入式产品中。

关键词：Linux；ARM平台；嵌入式系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.097

1嵌入式系统

嵌入式系统和其他的计算机系统一样，由计算机硬件和软件组成，其中计算机硬件最成功的作品就是ARM系列；计算机软件最优代表性的就是Linux系统。嵌入式系统是后计算机时代的发展必然，它以“私人订制”式应用为核心的计算机相关技术，满足特定人群和厂家的个性化需要，所以要求相关硬件和软件必须可以灵活的增加和减少这个特性，其产品也必须是功能可靠；大小可以灵活改变；成本和功耗越低越好，待机时间越长越好。

ARM最为嵌入式系统最成功的架构硬件平台，换句话说，现在的嵌入式系统硬件平台几乎80%来源于ARM。主流的操作系统均可以应用于ARM硬件平台，Linux系统也不列外。ARM著名的产品有ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10、ARM10E等，并且较以往的硬件平台，ARM将位数扩展为32位，功能大大加强，也为其架构智能化的软件系统打下了基础；与传统计算机CPU不同的是，ARM将内存和I/O设备统一编址，简化了指令系统，指令运用更加灵活，效率也就越高；ARM同时使用了大量的寄存器来代替存储器，大大提升了运行速度，编址方式采用是大端和小端格式相结合的方式，组织形式更加灵活方便。

Linux系统是一个开源的操作系统，源代码完全公开，每个版本均可在Linux官网下载使用，这个特性满足了嵌入式系统的核心要求，也就是代码可以根据需要灵活的裁剪，同时它还可以运行于普通PC机和任何智能终端当中，据统计，在现有的智能设计中，有50%左右的软件系统平台使用Linux，内核的配置可以模块化进行，组合十分灵活；Linux一个重要是编译方便，普通的简单代码可利用Gcc进行编译，模块化的代码可使用Make进行统一编译，一次编译，修改代码后，下次编译只对修改后的代码进行编译，节省了编译时间，提高了编译的灵活性，大大提升了代码开发效率。

Linux操作系统主要由引导程序、内核程序和根文件系统组成。Linux系统的移植性是它的核心优势，方法是将普通PC计算机上安装Linux系统（可单独安装和虚拟机），然后交叉编译，然后通过串口或者模拟串口将编译后的程序下载到宿主机上，调试运行即可，对I/O设备的修改也就更加方便，软件和硬件的调试更加灵活自如。

2 ARM平台下Linux嵌入式系统的移植

Linux系统引导程序和普通计算机的引导程序类似，也就是我们熟悉的BIOS，离硬件最近的软件程序，具体作用是嵌入式系统中软件和硬件的桥梁，移植具体步骤首先在物理地址00000000H处放置一条无条件转移指令，跳到系统程序入口处，然后进行硬件初始化操作，包括I/O设备、ARM、存储器、高速缓存、串口和并口、液晶显示器驱动等。移植的关键是编写程序即Boodoader，使用它的目的是提高引导程序和硬件初始化时更加安全可靠，并对硬件进行解析，加快移植的效率。

ARM平台下Linux系统内核的移植就是将程序员开发的程序（实质是内核文件的裁剪）通过通讯方式下载到开发产品上，这就涉及了Linux的文件系统，包括kenel、boot、lib、arch、roach等文件目录，具体操作如下：第一步配置地址，包括计算机的IP地址、宿主机的IP地址、虚拟机的IP地址等；第二步配置文件的设置，包括XShell通讯文件（WindowsXP系统可以用超级终端）、模拟终端接口、Menuconfig文件等；第三步制作Makefile文件，然后Make编译调试。

Linux系统的根文件类型主要有ext2、JFFS2、CRAFS、CMPFS等，根文件系统的配置原则是根据系统的需要来选择，例如内存允许，就选CRAFS。

3结语

本文提出了组成嵌入式系統的硬件和软件，即ARM和Linux，进而分析了其无可比拟的优越性，提出Linux操作系统主要由引导程序、内核程序和根文件系统组成，并且给出这三类程序具体的移植方法和步骤。