目前，在嵌入式系統中基于ARM微核的嵌入式處理器已經成為市場主流。隨著ARM技術的廣泛應用，建立面向ARM構架的嵌入式操作系統成為當前研究的熱點問題。已經涌現出許多嵌入式操作系統，如VxWork，windows-CE，PalmOS，Linux等。在眾多的嵌入式操作系統中，Linux以其開源代碼及免費使用倍受開發人員的喜愛。本文選用的微處理器S3C2410是基于32位ARM920T內核的微處理器，基于此處理器構造一Linux嵌入式操作系統，將其移植到基于32位的ARM920T內核的系統中，在此基礎上進行應用程序開發。 1 開發環境介紹 1．1 基于S3C2410 ARM920T的硬件平臺 該系統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、網口和USB外圍接口；CSTN LCD和觸摸屏外圍顯示設備；UDAl34lTS的外圍音頻設備。S3C2410處理器和外圍設備共同構成了基于ARM920T的開發板。 1．2嵌入式Limlx軟件系統 該嵌入式Linux的軟件系統包括以下4個部分：引導加載程序vivi；Linux2．6．14內核；YAFFS2文件系統以及用戶程序。他們的可執行映像依次存放在系統存儲設備上，如圖1所示： 與通常的嵌入式系統布局有所不同，本系統在引導加載程序和內核映像之間還增加了一個啟動參數區，在這個區里存放著系統啟動參數。引導加載程序通過調用這些參數來決定啟動模式、啟動等待時間等，這些啟動參數的增加加強了系統的靈活性。本系統采用64 M NANDFLASH的存儲設備，其布局如表1所示。 2嵌入式Linux系統設計與實現 2．1 引導加載程序vivi 2．1．1 vivi的基本功能 該系統使用的：Bootloader是vivi，vivi是韓國MIZIResearch公司為其開發的SMDK2410開發板編寫的一款引導程序。vivi是CPU加電后運行的第一段程序，其基本功能是初始化硬件設備、建立內存空間的映射圖，從而為調用嵌入式Linux內核做好準備。 vivi由2部分組成：一部分是依賴于CPU體系結構的代碼，用匯編語言實現對硬件環境的初始化，并為第二部分代碼的執行做好準備；另部分是用C語言實現內存空間的映射，并將Linux內存映像和根文件系統映像從FLASH上讀到RAM空間中，設置好啟動參數，最后調用內核。 2．1．2 Bootloadcrvivi移植 從網站www．mizi．com下載vivi源碼并解壓，按以下步驟進行移植，該系統使用ARM-GCC一2．95．2對vivi進行編譯。 （1）指定／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[]分區內容如表1所示； （3）增加／vivi／lib／loadyaffs．C文件，實現燒寫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）執行make distclean：清理vivi編譯環境；執行make menuconfig進行對vivi裁剪，根據實際情況進行選擇，注意要選上"[＊]load yaffs tO flash command"因為這里用的是YAFFS2文件系統，需要vivi支持YAFFS2映像下載；執行make生成所需要的文件vivi； （5）采用JTAG燒寫映像到目標板NAND FLASH的零地址處，實現引導程序的裝載。 2．2 Linux2．6．14內核的移植 2．2．1 內核的選擇 Linux內核版本的更新速度非常快，但Linux的內核版本發行同Linux對嵌入式處理器支持程度的發展是不同步的，因此，需要對特定的處理器體系結構選擇合適的內核，并且根據其硬件功能部件加上相應的補丁。根據$3C2410的體系結構以及外圍硬件特性，該系統采用Linux2．6．14內核，所用的編譯器為ARM-Linux-GCC一3．4．1版本；由于該系統采用的是YAFFS2文件系統，因此需要從網上下載yaffs2．tar．gz文件，解壓并執行"．／patch．ker．sh／I．inux2．6．14"命令，對I．inux內核打補丁使其支持YAFFS2文件系統。 2．2．2 內核的修改 （1）修改內核源碼中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 #include #inelude ②增加static struct mtd-partition partition-info[]函數，建立分區表信息，分區內容如表1所示； ③加入Nand Flash分區：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，使內核啟動時初始化NAND FLASH信息。 （4）為了使內核支持devfs并在啟動時在／sbin／init運行之前自動掛載／dev為devfs文件系統．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 內核的編譯和加載 （1）執行make mrproper：編譯內核前清理編譯環境。 （2）執行make menuconfig：對內核進行配置是量體裁衣的過程．是十分復雜的過程，配置適合自已的內核可能需要多次重復的配置操作。以下根據該系統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，他足該系統的root分區； Floating point emulation一一一> [＊]NwFPE math emulation #選擇在內核中使用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的結果，devfs已經被支持。 Miscellaneous filesystems一—— > #選擇YAFFS2根文件系統 <＊>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核映像到NAND FLASH的KERNEL分區中。 2．3 文件系統 Linux采用文件系統組織系統中的文件和設備，為設備和用戶程序提供統一接口。他支持CRAMFS，JFFS2.RAMDISK等多種文件系統。本系統使用可讀寫的YAFFS2根文件系統。 2．3．1 YAFFS2文件系統簡介 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設計的嵌入式文件系統。與JFFS相比，他減少了一些功能，因此速度更快、占用內存更少。NAND FLASH大多采用MTD+YAFFS的模式，通過YAFFS文件系統，可以像操作硬盤上的文件一樣操作FLASH中的數據，在系統斷電后數據仍然存儲在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：保存大多數如init．busybox，shell．文件管理實用程序等二進制文件； ／sbin：保存系統啟動過程通常需要的命令； /dev：包含用在設備中的所有沒備節點； /etc：包含系統的所有配置文件； ／proc：這是一個必須設置的特殊目錄，在系統運行之后他下面有許多內容，在某些情況下，可以通過他進行系統設置，許多工具能從這里獲得信息。在編譯內核時要選擇文件系統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足一個著名的開源軟件．他以極小型的應用程序集成了一百多個最常用的Linux命令，閃此享有"嵌入式Linux的瑞士軍刀"的美臀。首先，從網上下載busybox源碼．該系統使用的是1．1．3版本；其次，執行nlakemenuconfig命令．根據實際需求進行功能配置，該系統將busybox編詳為靜態連接；最后：執行FIlakc a11 install進行編譯、安裝；編譯器為：ARM-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：一般系統啟動時都會按要求執行相應的初始化操作。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仞始化要執行的文件．例如．初始化進程init、掛載根系統、掛載模塊化設備驅動等。rcs的作用相當于windoWS中的autocxec．bat文什，由于對于不同的應用rcS的內容變化很大，因此應根據實際需要編寫rcS的內容。 （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； （5）文件系統映像下載：在vivi提示符下，執仃"loadyaffs root x"選擇root．inlg將文件通過串口下載到NAND FLASH的root分區中．然后復化或重啟開發板，就可以啟動Linux系統。 3 結 語 通過對嵌入式系統ARNI平臺的構建，分析bootloadervivj的功能．闡述了Linux內核的移植，同時也解釋r制作YAFFS2文件系統的步驟和方法．意在給嵌入式系統平臺的搭建有個整體的把握和認識，以降低進入ARM嵌入式開發應用領域的門檻，進一步推進嵌入式軟硬件開發的進程。