基于32位ARM920T内核的微处理器的嵌入式Linux系统构建详解
目前，在嵌入式系统中基于arm微核的嵌入式处理器已经成为市场主流。随着arm技术的广泛应用，建立面向arm构架的嵌入式操作系统成为当前研究的热点问题。
已经涌现出许多嵌入式操作系统，如vxwork，windows-ce，palmos，linux等。在众多的嵌入式操作系统中，linux以其开源代码及免费使用倍受开发人员的喜爱。本文选用的微处理器s3c2410是基于32位arm920t内核的微处理器，基于此处理器构造一linux嵌入式操作系统，将其移植到基于32位的arm920t内核的系统中，在此基础上进行应用程序开发。
l、开发环境介绍
1.1、基于s3c2410arm920t的硬件平台
该系统的硬件平台为深圳旋极公司提供，硬件的核心部件为三星$3c2410arm920t芯片，外围还包括：64mnandflash和ram外围存储芯片；串口、网口和usb外围接口；cstnlcd和触摸屏外围显示设备；udal34lts的外围音频设备。s3c2410处理器和外围设备共同构成了基于arm920t的开发板。
1.2、嵌入式limlx软件系统
该嵌入式linux的软件系统包括以下4个部分：引导加载程序vivi；linux2．6．14内核；yaffs2文件系统以及用户程序。他们的可执行映像依次存放在系统存储设备上．
与通常的嵌入式系统布局有所不同，本系统在引导加载程序和内核映像之间还增加了一个启动参数区，在这个区里存放着系统启动参数。引导加载程序通过调用这些参数来决定启动模式、启动等待时间等，这些启动参数的增加加强了系统的灵活性。本系统采用64mnandflash的存储设备。
2、嵌入式linux系统设计与实现
2.1、引导加载程序vivi
2.1.1、vivi的基本功能
该系统使用的：bootloader是vivi，vivi是韩国miziresearch公司为其开发的smdk2410开发板编写的一款引导程序。vivi是cpu加电后运行的第一段程序，其基本功能是初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而为调用嵌入式linux内核做好准备。
vivi由2部分组成：一部分是依赖于cpu体系结构的代码，用汇编语言实现对硬件环境的初始化，并为第二部分代码的执行做好准备；另部分是用c语言实现内存空间的映射，并将linux内存映像和根文件系统映像从flash上读到ram空间中，设置好启动参数，最后调用内核。
2.1.2、bootloadcrvivi移植
从网站www．mizi．com下载vivi源码并解压，按以下步骤进行移植，该系统使用arm-gcc一2．95．2对vivi进行编译。
(1)、指定／vivi／makefile文件中的cross-com-pile，linux-include-dir，arm-gcc-libs，如下面的参考路径：
linux_include_dir=／opt／host／armv41／include／；
cross_compile=／opt／host／armv41／bin／armv41-unknown-linux-：
arm-gcc-libs=／opt／host／armv41／lib／gcc-lib／armv41一unknown-linux／2．95．2：
(2)、修改／vivi／arch／s3c2410／smdk．c文件里的mtd-par-tition-tdefault-mtd-partitions[]分区内容如表1所示；
(3)、增加／vivi／lib／loadyaffs．c文件，实现烧写yaffs2
映像文件；修改／vivi／lib／config_cmd．in，增加如下一行：bool'loadyaffstoflashcommand'config-load-yaffs，使得loadyaffs命令可作为可选项；
(4)、执行make distclean：清理vivi编译环境；执行make menu config进行对vivi裁剪，根据实际情况进行选择，注意要选上[*]load yaffs t0 flash command因为这里用的是yaffs2文件系统，需要vivi支持yaffs2映像下载；执行make生成所需要的文件vivi；
(5)、采用jtag烧写映像到目标板nand flash的零地址处，实现引导程序的装载。
2.2、linux2．6．14内核的移植
2.2.1、内核的选择
linux内核版本的更新速度非常快，但linux的内核版本发行同linux对嵌入式处理器支持程度的发展是不同步的，因此，需要对特定的处理器体系结构选择合适的内核，并且根据其硬件功能部件加上相应的补丁。根据s3c2410的体系结构以及外围硬件特性，该系统采用linux2．6．14内核，所用的编译器为arm-linux-gcc一3．4．1版本；由于该系统采用的是yaffs2文件系统，因此需要从网上下载yaffs2．tar．gz文件，解压并执行．／patch．ker．sh／i．inux2．6．14命令，对i．inux内核打补丁使其支持yaffs2文件系统。
2.2.2、内核的修改
(1)、修改内核源码中makefile的交义编译项：
arm_=arm；cross_compile=／usr／local／arm／3．4．1／bin／arm-linux-；
(2)、在arch／arm／mach-s3c2410／devs．c文件中：
①、增加头文件定义：
#include
#include
#inelude
②、增加staticstruct mtd-partition partition-info[]函数，建立分区表信息，分区内容如表1所示；
③、加入nandflash分区：struet s3c241o-nand-set nandset-{nr_partitions：5，partitions：partition-info，}；
④、建立nandflash芯片支持struct s3c2410-platform-nand superlpplatform＝{tacls：o，twrph0：30，twrphl：0，sets：＆．nandset，nr-sets：1，}；
⑤、在nand flash驱动里加入nand flash芯片支持：在s3c-device-nand中增加．dev一{．platform一data一＆super-lpplatform}。
(3)、在arch／arm／machs3c2410／machsmdk2410．c中的一initdata部分增加&s3c-device-nand，使内核启动时初始化nandflash信息。
(4)、为了使内核支持devfs并在启动时在／sbin／init运行之前自动挂载／dev为devfs文件系统．修改fs／kconfig．并在menupseudo filesystetns下添加如下语句：config devfs_fsbooi／dev flie system support(obolete) default yconfig devfs-mountboolautomatically mount at bootdefault ydepends on devfs fs
2.2.3、内核的编译和加载
(1)、执行make mrproper：编译内核前清理编译环境。
(2)、执行makeme nuconfig：对内核进行配置是量体裁衣的过程．是十分复杂的过程，配置适合自已的内核可能需要多次重复的配置操作。以下根据该系统对部分配置做简单介绍：boot options一一一>default kernel command string
no initrd root＝／dev／mtd block3 init=／linuxrc
console--ttysac0.115200
说明：mtdblock3代表nandfash第4个分区，他足该系统的root分区；
floating point emulation一一一>
[*]nwfpe math emulation
#选择在内核中使用nwfpe浮点模拟
file systems一一一>
second extended fs support
#去除对ext2的支持
pseu do filesystems一一>
[*]／proc file system support
[*]virtual memory file system support(former shmfs)
[*]／dev file system support(obsolete)
[*]automatically mount at boot(new)
这里会看到前面修改fs／kconfig的结果，devfs已经被支持。
miscellaneous file systems一-->
#选择yaffs2根文件系统
yaffs2 file system support
------512byte／pagedevices
[*]lets yaffs doi ts own ecc
［］use the same ecc byte order as steven hill's nand-ecc．c
一一一2048byte(or larger)／page devices
[*]auto select yaffs2 format
[*]disable lazy loading
(10)reserved blocks for check pointing
[*]turn off wide tnodes
[]force chunk erase check
[]cache short names in ram
network file systems---〉
<*〉nfs file system support
(3)、执行makeb zlmage，成功编译后将在arch／arm／boot／下生成需要的文件zimage。
(4)、在vivi提示符下，输入load flash kernel x命令通过串口下载内核映像到nand flash的kernel分区中。
2.3、文件系统
linux采用文件系统组织系统中的文件和设备，为设备和用户程序提供统一接口。他支持cramfs，jffs2.ramdisk等多种文件系统。本系统使用可读写的yaffs2根文件系统。
2.3.1、yaffs2文件系统简介
yaffs2是yaffs(yet ano ther flash file system)的升级版，能更好地支持nand flash，是一种类似于jffs的专门为flash设计的嵌入式文件系统。与jffs相比，他减少了一些功能，因此速度更快、占用内存更少。nand flash大多采用mtd+yaffs的模式，通过yaffs文件系统，可以像操作硬盘上的文件一样操作flash中的数据，在系统断电后数据仍然存储在flash芯片中．
2.3.2、根文件制作
(1)、建立根文件系统目录root，在root目录下建讧子日录bin，sbin，dev，etc，proc，lib，user；
／bin：保存大多数如init．busybox，shell．文件管理实用程序等二进制文件；
／sbin：保存系统启动过程通常需要的命令；
/dev：包含用在设备中的所有没备节点；
/etc：包含系统的所有配置文件；
／proc：这是一个必须设置的特殊目录，在系统运行之后他下面有许多内容，在某些情况下，可以通过他进行系统设置，许多工具能从这里获得信息。在编译内核时要选择文件系统proc的支持；/lib：包含所有必要的库；
/user：存放用户程序。
(2)、编译busybox．busyh。x足一个著名的开源软件．他以极小型的应用程序集成了一百多个最常用的linux命令，闪此享有嵌入式linux的瑞士军刀的美臀。首先，从网上下载busybox源码．该系统使用的是1．1．3版本；其次，执行make menu config命令．根据实际需求进行功能配置，该系统将busybox编详为静态连接；最后：执行filakca11install进行编译、安装；编译器为：arm-linux-gcc一3．4．1，安装路径与上述root为同一路径。这样在root目录下将有脚本linuxrc．在/bin，/sbin日录下将订busy box提供的指向busy box的符号连接命令集。
(3)、编写启动脚本：一般系统启动时都会按要求执行相应的初始化操作。写住命令仃的init＝/liunxrc·这个linuxrc足指向/etc／init．d/rcs文件的一个符号连接。在rcs文件中列出了linux仞始化要执行的文件．例如．初始化进程init、挂载根系统、挂载模块化设备驱动等。rcs的作用相当于windows中的autocxec．bat文什，由于对于不同的应用rcs的内容变化很大，因此应根据实际需要编写rcs的内容。
(4)、制作yaffs2映象：利用实用程序nlkyaffsinlage(mkvaffmage与root目录在同一路径下)制作yaffs2映像root.img命令为：
#．／inkyaffsimagerootroot.inlgroot．img就是所需要的yaffs2文件系统；
(5)文件系统映像下载：在vivi提示符下，执仃loadyaffsrootx选择root．inlg将文件通过串口下载到nandflash的root分区中．然后复化或重启开发板，就可以启动linux系统。
3、结语
通过对嵌入式系统arni平台的构建，分析bootloadervivj的功能．阐述了linux内核的移植，同时也解释r制作yaffs2文件系统的步骤和方法．意在给嵌入式系统平台的搭建有个整体的把握和认识，以降低进入arm嵌入式开发应用领域的门槛，进一步推进嵌入式软硬件开发的进程。
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cross_compile=／opt／host／armv41／bin／armv41-unknown-linux-：
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(2)、修改／vivi／arch／s3c2410／smdk．c文件里的mtd-par-tition-tdefault-mtd-partitions[]分区内容如表1所示；
(3)、增加／vivi／lib／loadyaffs．c文件，实现烧写yaffs2
映像文件；修改／vivi／lib／config_cmd．in，增加如下一行：bool'loadyaffstoflashcommand'config-load-yaffs，使得loadyaffs命令可作为可选项；
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floating point emulation一一一>
[*]nwfpe math emulation
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file systems一一一>
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#去除对ext2的支持
pseu do filesystems一一>
[*]／proc file system support
[*]virtual memory file system support(former shmfs)
[*]／dev file system support(obsolete)
[*]automatically mount at boot(new)
这里会看到前面修改fs／kconfig的结果，devfs已经被支持。
miscellaneous file systems一-->
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(4)、在vivi提示符下，输入load flash kernel x命令通过串口下载内核映像到nand flash的kernel分区中。
2.3、文件系统
linux采用文件系统组织系统中的文件和设备，为设备和用户程序提供统一接口。他支持cramfs，jffs2.ramdisk等多种文件系统。本系统使用可读写的yaffs2根文件系统。
2.3.1、yaffs2文件系统简介
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2.3.2、根文件制作
(1)、建立根文件系统目录root，在root目录下建讧子日录bin，sbin，dev，etc，proc，lib，user；
／bin：保存大多数如init．busybox，shell．文件管理实用程序等二进制文件；
／sbin：保存系统启动过程通常需要的命令；
/dev：包含用在设备中的所有没备节点；
/etc：包含系统的所有配置文件；
／proc：这是一个必须设置的特殊目录，在系统运行之后他下面有许多内容，在某些情况下，可以通过他进行系统设置，许多工具能从这里获得信息。在编译内核时要选择文件系统proc的支持；/lib：包含所有必要的库；
/user：存放用户程序。
(2)、编译busybox．busyh。x足一个著名的开源软件．他以极小型的应用程序集成了一百多个最常用的linux命令，闪此享有嵌入式linux的瑞士军刀的美臀。首先，从网上下载busybox源码．该系统使用的是1．1．3版本；其次，执行make menu config命令．根据实际需求进行功能配置，该系统将busybox编详为静态连接；最后：执行filakca11install进行编译、安装；编译器为：arm-linux-gcc一3．4．1，安装路径与上述root为同一路径。这样在root目录下将有脚本linuxrc．在/bin，/sbin日录下将订busy box提供的指向busy box的符号连接命令集。
(3)、编写启动脚本：一般系统启动时都会按要求执行相应的初始化操作。写住命令仃的init＝/liunxrc·这个linuxrc足指向/etc／init．d/rcs文件的一个符号连接。在rcs文件中列出了linux仞始化要执行的文件．例如．初始化进程init、挂载根系统、挂载模块化设备驱动等。rcs的作用相当于windows中的autocxec．bat文什，由于对于不同的应用rcs的内容变化很大，因此应根据实际需要编写rcs的内容。
(4)、制作yaffs2映象：利用实用程序nlkyaffsinlage(mkvaffmage与root目录在同一路径下)制作yaffs2映像root.img命令为：
#．／inkyaffsimagerootroot.inlgroot．img就是所需要的yaffs2文件系统；
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