目前，在嵌入式系統(tǒng)中基于ARM微核的嵌入式處理器已經(jīng)成為市場主流。隨著ARM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，建立面向ARM構(gòu)架的嵌入式操作系統(tǒng)成為當(dāng)前研究的熱點問題。已經(jīng)涌現(xiàn)出許多嵌入式操作系統(tǒng)，如VxWork，windows-CE，PalmOS，Linux等。在眾多的嵌入式操作系統(tǒng)中，Linux以其開源代碼及免費使用倍受開發(fā)人員的喜愛。本文選用的微處理器S3C2410是基于32位ARM920T內(nèi)核的微處理器，基于此處理器構(gòu)造一Linux嵌入式操作系統(tǒng)，將其移植到基于32位的ARM920T內(nèi)核的系統(tǒng)中，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)。 
1 開發(fā)環(huán)境介紹
1．1 基于S3C2410 ARM920T的硬件平臺
    該系統(tǒng)的硬件平臺為深圳旋極公司提供，硬件的核心部件為三星$3C2410 ARM920T芯片，外圍還包括：64 M NAND FLASH和RAM外圍存儲芯片；串口、網(wǎng)口和USB外圍接口；CSTN LCD和觸摸屏外圍顯示設(shè)備；UDAl34lTS的外圍音頻設(shè)備。S3C2410處理器和外圍設(shè)備共同構(gòu)成了基于ARM920T的開發(fā)板。
1．2嵌入式Limlx軟件系統(tǒng)
    該嵌入式Linux的軟件系統(tǒng)包括以下4個部分：引導(dǎo)加載程序vivi；Linux2．6．14內(nèi)核；YAFFS2文件系統(tǒng)以及用戶程序。他們的可執(zhí)行映像依次存放在系統(tǒng)存儲設(shè)備上，如圖1所示：


    與通常的嵌入式系統(tǒng)布局有所不同，本系統(tǒng)在引導(dǎo)加載程序和內(nèi)核映像之間還增加了一個啟動參數(shù)區(qū)，在這個區(qū)里存放著系統(tǒng)啟動參數(shù)。引導(dǎo)加載程序通過調(diào)用這些參數(shù)來決定啟動模式、啟動等待時間等，這些啟動參數(shù)的增加加強了系統(tǒng)的靈活性。本系統(tǒng)采用64 M NANDFLASH的存儲設(shè)備，其布局如表1所示。
    
2嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
2．1 引導(dǎo)加載程序vivi
2．1．1 vivi的基本功能
    該系統(tǒng)使用的：Bootloader是vivi，vivi是韓國MIZIResearch公司為其開發(fā)的SMDK2410開發(fā)板編寫的一款引導(dǎo)程序。vivi是CPU加電后運行的*段程序，其基本功能是初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而為調(diào)用嵌入式Linux內(nèi)核做好準(zhǔn)備。
    vivi由2部分組成：一部分是依賴于CPU體系結(jié)構(gòu)的代碼，用匯編語言實現(xiàn)對硬件環(huán)境的初始化，并為第二部分代碼的執(zhí)行做好準(zhǔn)備；另部分是用C語言實現(xiàn)內(nèi)存空間的映射，并將Linux內(nèi)存映像和根文件系統(tǒng)映像從FLASH上讀到RAM空間中，設(shè)置好啟動參數(shù)，zui后調(diào)用內(nèi)核。
2．1．2 Bootloadcrvivi移植
    從www．mizi．com下載vivi源碼并解壓，按以下步驟進(jìn)行移植，該系統(tǒng)使用ARM-GCC一2．95．2對vivi進(jìn)行編譯。
    （1）／vivi／Makefile文件中的CROSS-COM-PILE，Linux-INCLUDE-DIR，ARM-GCC-LIBS，如下面的參考路徑：
    Linux_INCLUDE_DIR=／opt／host／armv41／include／；
    CROSS_COMPILE=／opt／host／armv41／bin／armv41一UD-
    known-Linux一：
    ARM-GCC-LIBS=／opt／host／armv41／lib／gcc-lib／ar-
    mv41一unknown-Linux／2．95．2：
    （2）修改／vivi／arch／s3c2410／smdk．C文件里的mtd-par-tition-t default-mtd-partitions[]分區(qū)內(nèi)容如表1所示；
    （3）增加／vivi／lib／loadyaffs．C文件，實現(xiàn)燒寫yaffs2
    映像文件；修改／vivi／lib／Config_cmd．in，增加如下一行：bool‘load yaffs tO flash command‘CONFIG-LOAD-YAFFS，使得loadyaffs命令可作為可選項；
    （4）執(zhí)行make distclean：清理vivi編譯環(huán)境；執(zhí)行make menuconfig進(jìn)行對vivi裁剪，根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇，注意要選上" 
load yaffs tO flash command"因為這里用的是YAFFS2文件系統(tǒng)，需要vivi支持YAFFS2映像下載；執(zhí)行make生成所需要的文件vivi； 
    （5）采用JTAG燒寫映像到目標(biāo)板NAND FLASH的零地址處，實現(xiàn)引導(dǎo)程序的裝載。
2．2 Linux2．6．14內(nèi)核的移植
2．2．1 內(nèi)核的選擇
    Linux內(nèi)核版本的更新速度非?？?，但Linux的內(nèi)核版本發(fā)行同Linux對嵌入式處理器支持程度的發(fā)展是不同步的，因此，需要對特定的處理器體系結(jié)構(gòu)選擇合適的內(nèi)核，并且根據(jù)其硬件功能部件加上相應(yīng)的補丁。根據(jù)$3C2410的體系結(jié)構(gòu)以及外圍硬件特性，該系統(tǒng)采用Linux2．6．14內(nèi)核，所用的編譯器為ARM-2．2．2 內(nèi)核的修改
    （1）修改內(nèi)核源碼中Makefile的交義編譯項：
    ARM=arm；CROSS一COMPILE?=／usr／local／arm／3．4．1／bin／arm-Linux一；
    （2）在arch／arm／mach-s3c2410／devs．C文件中：
    ①增加頭文件定義：
    
    #Include<Linux／mtd／pa rtitions．hi>
    #Include<Linux／mtd／nand．h>
    #inelude
    ②增加static struct mtd-partition partition-info[]函數(shù)，建立分區(qū)表信息，分區(qū)內(nèi)容如表1所示；
    ③加入Nand Flash分區(qū)：struet s3c24 1 O-nand-set nandset一｛nr_partitions：5，partitions：partition-info，｝；
    ④建立Nand Flash 芯片支持struct s3c24 10-platform-nand superlpplatform＝｛tacls：O，twrph0：30，twrphl：0，sets：＆．nandset，nr-sets：1，｝；
    ⑤在Nand Flash驅(qū)動里加入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，使內(nèi)核啟動時初始化NAND FLASH信息。
    （4）為了使內(nèi)核支持devfs并在啟動時在／sbin／init運行之前自動掛載／dev為devfs文件系統(tǒng)．修改fs／Kconfig．并在menu"Pseudo filesystetns"下添加如下語句：config DEVFS_FSbooI"／dev flie system support（OBOLETE）default yconfig DEVFS-MOUNTbool"Automatically mount at boot"default ydepends on DEVFS FS
2．2．3 內(nèi)核的編譯和加載
    （1）執(zhí)行make mrproper：編譯內(nèi)核前清理編譯環(huán)境。
    （2）執(zhí)行make menuconfig：對內(nèi)核進(jìn)行配置是量體裁衣的過程．是十分復(fù)雜的過程，配置適合自已的內(nèi)核可能需要多次重復(fù)的配置操作。以下根據(jù)該系統(tǒng)對部分配置做簡單介紹： Boot options一一一>Default kernel command st ring
    Noinitrd root＝／dev／mtdblock3 init=／Linuxrc
    console——ttySAC0.1 15200
    說明：mtdblock3代表NAND FASH第4個分區(qū)，他足該系統(tǒng)的root分區(qū)；
    Floating point emulation一一一>
    
NwFPE math emulation 
    #選擇在內(nèi)核中使用NWFPE浮點模擬
    File systems一一一>
    <>Second extended fs support
    
    #去除對ext2的支持
    
    Pseudo filesystems一一 >
    
／proc file system support
    
     
Virtual memory file system support（former 
    shm fs）
    
／dev file system support（OBSOLETE） 
    
Automatically mount at boot（NEW）
    
    這里會看到前面修改fs／Kconfig的結(jié)果，devfs已經(jīng)被支持。
    
    Miscellaneous filesystems一—— > 
    #選擇YAFFS2根文件系統(tǒng)
    <＊>YAFFS2 file system support
    ——————51 2 byte／page devices
    
Lets Yaffs do its own ECC 
    ［ ］Use the same ecc byte order as Steven Hill‘S nand-ecc．C
    一一一2048 byte （or larger）／page devices
    
Autoselect yaffs2 format 
    
Disable lazy loading
    
    （1 0）Reserved blocks for checkpointing
    
     
Turn off wide tnodes 
    []Force chunk erase check
    []Cache short names in RAM
    Network File Systems——-〉
    <＊〉NFS file system support
    （3）執(zhí)行make bzlmage，成功編譯后將在arch／arm／boot／下生成需要的文件zImage。
    （4）在vivi提示符下，輸入"load flash kernel x"命令通過串口下載內(nèi)核映像到NAND FLASH的KERNEL分區(qū)中。
2．3 文件系統(tǒng)
    Linux采用文件系統(tǒng)組織系統(tǒng)中的文件和設(shè)備，為設(shè)備和用戶程序提供統(tǒng)一接口。他支持CRAMFS，JFFS2.RAMDISK等多種文件系統(tǒng)。本系統(tǒng)使用可讀寫的YAFFS2根文件系統(tǒng)。
2．3．1 YAFFS2文件系統(tǒng)簡介
    YAFFS2是YAFFS（Yet Another FLASH File Sys tem）的升級版，能更好地支持NAND FLASH，是一種類似于JFFS的專門為FLASH設(shè)計的嵌入式文件系統(tǒng)。與JFFS相比，他減少了一些功能，因此速度更快、占用內(nèi)存更少。NAND FLASH大多采用MTD+YAFFS的模式，通過YAFFS文件系統(tǒng)，可以像操作硬盤上的文件一樣操作FLASH中的數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)斷電后數(shù)據(jù)仍然存儲在FLASH芯片中．
2．3．2 根文件制作
    （1）建立根文件系統(tǒng)目錄root，在root目錄下建訌子日錄bin，sbin，dev，etc，proc，lib，user；
    ／bin：保存大多數(shù)如init．busybox，shell．文件管理實用程序等二進(jìn)制文件；
    ／sbin：保存系統(tǒng)啟動過程通常需要的命令；
    /dev：包含用在設(shè)備中的所有沒備節(jié)點；
    /etc：包含系統(tǒng)的所有配置文件；
    
    ／proc：這是一個必須設(shè)置的特殊目錄，在系統(tǒng)運行之后他下面有許多內(nèi)容，在某些情況下，可以通過他進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，許多工具能從這里獲得信息。在編譯內(nèi)核時要選擇文件系統(tǒng)proc的支持； /lib：包含所有必要的庫；
    
    /user：存放用戶程序。
    
    （2）編譯busybox．busyh。x足一個的開源軟件．他以極小型的應(yīng)用程序集成了一百多個zui常用的Linux-GCC一3．4．1，安裝路徑與上述root為同一路徑。這樣在root目錄下將有腳本Linuxrc．在/bin，/sbin日錄下將訂busvbox提供的指向busybox的符號連接命令集。
    
    （3）編寫啟動腳本：一般系統(tǒng)啟動時都會按要求執(zhí)行相應(yīng)的初始化操作。寫住命令仃的init＝/Liunxrc·這個Linuxrc足指向/etc／init．d/rcS文件的一個符號連接。在rcs文件中列出了 Linux仞始化要執(zhí)行的文件．例如．初始化進(jìn)程init、掛載根系統(tǒng)、掛載模塊化設(shè)備驅(qū)動等。rcs的作用相當(dāng)于windoWS中的autocxec．bat文什，由于對于不同的應(yīng)用rcS的內(nèi)容變化很大，因此應(yīng)根據(jù)實際需要編寫rcS的內(nèi)容。
    
    （4）制作YAFFs2映象：利用實用程序nlkyaffsinlage（mkvaffmage與root 目錄在同一路徑下）制作YAFFS2映像root.img命令為：
    
    #．／inkyaffsimage root root. Inlgroot．img就是所需要的YAFFS2文件系統(tǒng)；
    
    （5）文件系統(tǒng)映像下載：在vivi提示符下，執(zhí)仃"loadyaffs root x"選擇root．inlg將文件通過串口下載到NAND FLASH的root分區(qū)中．然后復(fù)化或重啟開發(fā)板，就可以啟動Linux系統(tǒng)。
    
3 結(jié) 語
    通過對嵌入式系統(tǒng)ARNI平臺的構(gòu)建，分析bootloadervivj的功能．闡述了Linux內(nèi)核的移植，同時也解釋r制作YAFFS2文件系統(tǒng)的步驟和方法．意在給嵌入式系統(tǒng)平臺的搭建有個整體的把握和認(rèn)識，以降低進(jìn)入ARM嵌入式開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域的門檻，進(jìn)一步推進(jìn)嵌入式軟硬件開發(fā)的進(jìn)程。