嵌入式Linux在Blackfin處理器上的應用
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1. 1 UcLinux簡(jiǎn)介
Uclinux是當前廣泛應用的一種嵌入式Linux操作系統，是一個(gè)完全符合GNU/GPL公約的項目，與UNIX完全兼容，完全開(kāi)放源碼。英文單詞中u表示Micro，c表示control，所以Uclinux的意思是“微控制領(lǐng)域的Linux系統”。
Uclinux針對嵌入式應用的特點(diǎn)，對Linux的內核（所用版本為linux2.6）進(jìn)行了修改和重新編譯，其大小遠小于原來(lái)。它包含Linux常用的API，保留了原來(lái)Linux操作系統具有的高穩定性、強大的網(wǎng)絡(luò )功能和卓越的文件系統支持功能等優(yōu)點(diǎn)。
1. 2 Blackfin簡(jiǎn)介
Blackfin系列DSP是ADI公司推出的高性能，低功耗的新一代DSP處理器，融合了Analog Devices/Intel的微信號結構（MSA），其應用范圍廣泛，包括汽車(chē)圖像系統，寬帶無(wú)線(xiàn)系統，多媒體消費電子產(chǎn)品，數字視頻錄像機，安防與監控，機頂盒和視頻會(huì )議等。
對下一代的數字通信和消費多媒體應用來(lái)說(shuō)，Blackfin處理器是高度集成的片上系統解決方案。通過(guò)將工業(yè)標準接口與高性能的信號處理內核相結合，用戶(hù)可以快速開(kāi)發(fā)出節省成本的解決方案，而無(wú)需昂貴的外部組件。
筆者使用的是BF533，其結構如圖1：
BF533包括一個(gè)UART口、一個(gè)SPI口、兩個(gè)串行口(SPORTs)、四個(gè)通用定時(shí)器（其中三個(gè)具有PWM功能）、一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘、一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器，以及一個(gè)并行外設接口。
1.3 Blackfin＋Uclinux的優(yōu)越性
（1） 使用方便
（2） 支持網(wǎng)絡(luò )
（3） 源碼開(kāi)放
（4） 方便程序開(kāi)發(fā)移植
系統結構如圖2所示。
2 在Blackfin中嵌入Uclinux操作系統
2.1 建立開(kāi)發(fā)環(huán)境
要在Blackfin上嵌入Uclinux操作系統，首先應建立相應的開(kāi)發(fā)環(huán)境。筆者所用的主機系統和開(kāi)發(fā)平臺如下：
Windows XP與REDHAT 9.0雙操作系統
P4 1.8GHz，512 MB內存
Blackfin533 EZ-KIT 開(kāi)發(fā)板
Linux環(huán)境下的程序通過(guò)GNU的一系列工具完成編譯工作，其中包括預處理、編譯、匯編和連結4個(gè)互相關(guān)聯(lián)的步驟，每一步由相關(guān)工具完成。
（1）GCC：是GNU編譯器的前端程序，負責完成預處理和編譯過(guò)程，生成以.O為后綴的目標文件。
（2）AS：是GNU編譯器的匯編器，負責把后綴為.S的匯編文件編譯成以.O為后綴的目標文件。
（3）LD：是GNU 編譯器的連結器，負責把目標文件和庫文件連結起來(lái)，重定位它們的數據，把所有符合連結起來(lái)。
筆者用的是bfin-gcc-3.4-2005R3.1.tar.gz。
在REDHAT中打開(kāi)terminal，將目錄轉換到工作目錄（根目錄），鍵入以下命令：
tar –xzf bfin-gcc-3.4-2005R3.1.tar.gz
在/opt下會(huì )出現/uclinux/bfin-elf和/uclinux/bfin-uclinux兩個(gè)新文件夾，此時(shí)Blackfin所用的交叉編譯器已建立成功。
2.2 在EZ－KIT上植入U-BOOT
從網(wǎng)上下載u-boot_1.1.3.tar.bz2,在terminal下鍵入：
bunzip2 u-boot_1.1.3.tar.bz2
tar －xzf u-boot_1.1.3.tar.bz2
此時(shí)會(huì )出現名為u-boot_1.1.3的文件夾，將當前目錄轉為此文件夾下，鍵入以下命令：
make clean
make mrproper
make ezkit_533_config
make
以上步驟完成后，會(huì )出現以下文件：
u-boot：這是elf文件，可以用它生成其它格式的文件。
u-boot.bin：這是二進(jìn)制文件，可以用來(lái)升級u-boot。
在terminal下鍵入：
/opt/Uclinux/bfin-ucLinux/bfin-uclinux-objcopy –I binary –O ihex u-boot.bin u-boot.hex
此時(shí)在u-boot文件夾下生成u-boot.hex。
將主機系統轉換為Windows XP下，打開(kāi)VDSP++開(kāi)發(fā)軟件，點(diǎn)開(kāi)TOOL下的flash programmer，打開(kāi)如圖3所示的選項環(huán)境：
按圖中所示設置好參數后，點(diǎn)擊load file即可。
2.3 編譯Uclinux
將主機系統轉為REDHAT9.0，打開(kāi)terminal，當前目錄應為Uclinux所在目錄，輸入以下命令：
export PATH＝/opt/uclinux/bfin-elf/bin: /opt/uclinux/bfin-uclinux/
bin:$PATH
make menuconfig
此時(shí)出現選擇參數界面，包括廠(chǎng)商，器件型號等，選好參數后繼續。過(guò)一段時(shí)間后，將出現兩個(gè)模塊選擇介面，這里不更改任何選項，直接選擇exit。
在terminal中鍵入：make ，開(kāi)始編譯Uclinux，這個(gè)過(guò)程大概需要幾分鐘左右，當編譯成功后，在uclinux文件夾下的image文件夾中將生成名為linux的文件。
2.4 嵌入Uclinux
將主機系統轉為Windows XP系統。
將ezkit板和主機用串口連接起來(lái)，打開(kāi)hyperterminal，選COM1，確定后進(jìn)入設置參數界面，如圖4所示。
設置好參數后，按確定。給板子上電后，自動(dòng)啟動(dòng)U-boot。
在ezkit>后鍵入：“ loadb” ，點(diǎn)擊“傳送”，“發(fā)送文件”，出現如圖5的界面：
按上圖設置好參數后，點(diǎn)擊發(fā)送，則出現傳送文件的界面，并顯示進(jìn)度。由于linux文件有5.1M，而B(niǎo)F533 ezkit沒(méi)有以太網(wǎng)接口，只能用串口進(jìn)行傳輸，速度較慢，這個(gè)過(guò)程約1小時(shí)。為了縮短傳輸時(shí)間，筆者在Linux系統下將linux文件進(jìn)行壓縮，壓縮后的文件大約1M左右，這樣整個(gè)傳輸時(shí)間將縮短為10多分鐘。
壓縮的指令為：
這條指令將生成名為uImage的壓縮文件。
當傳輸完成后，在ezkit>后輸入：
bootelf 0x01000000（未經(jīng)壓縮）
bootm 0x01000000 （壓縮）
此時(shí)將啟動(dòng)Uclinux，如果啟動(dòng)成功，將出現welcome畫(huà)面。
到此，Uclinux已成功的嵌入到BF533 ezkit中。
3 在Uclinux中加入自己的應用程序
筆者用了一個(gè)最簡(jiǎn)單的程序“hello.c”來(lái)介紹如何在嵌入式操作系統中加入自己的程序。
（1）在/uclinux-dist/user/下建立一個(gè)新的文件夾shello，將源程序放到里面。
（2）修改/uclinux-dist/user/Makefile。加入：
dir_$(CONFIG_USER_SHELLO_HELLO)+=hello
（3）修改/uclinux-dist/config/configure.help。加入：
CONFIG_USER_SHELLO_HELLO
這里需要注意一點(diǎn)：第二行的開(kāi)頭字母“T”離第一行的開(kāi)頭字母“C”兩個(gè)字母的距離，同時(shí)每行不要超過(guò)70個(gè)字母。
（5） 修改/Uclinux-dist/config/config.in。加入：
bool ‘hello’CONFIG_USER_SHELLO_HELLO
（6）在/ucLinux-dist/user/shello/中加入makfile文件，此文件內容如下：
EXEC=hello
OBJS=hello.o
All:$(EXEC)
$(EXEC):$(OBJS)
$(CC) $(LDFLAGS) –O $ @ $ (OBJS) $ (LDLIBS)
romfs:
$(ROMFSINST) /bin/$ (EXEC)
clean:
rm –f $ (EXEC) *.elf *.gdb *.o
（7）做完以上步驟后，重新編譯內核。此時(shí)hello應用程序會(huì )被加入內核中，注意在選擇模塊時(shí)選中hello。編譯結束后，將內核下到板子上，啟動(dòng)Uclinux，在root>后鍵入hello，會(huì )出現“hello，world”。
4 結語(yǔ)
嵌入式操作系統是當今最熱門(mén)的研究課題，本文詳細介紹了怎樣在Blackfin中嵌入Uclinux以及如何加入自己的應用程序，該系統已廣泛應用到我們開(kāi)發(fā)的項目中。
參考文獻
1 孫天澤，袁文菊，張海峰. 嵌入式設計及Linux驅動(dòng)開(kāi)發(fā)指南. 北京：電子工業(yè)出版社，2005
2 ADI公司. ADSP-BF533 BlackfinTM Processor Hardware Reference
3 Alesssandro Rubini, Jonathan Corbet. LINUX設備驅動(dòng)程序. 魏永明等譯. 第2版. 北京：中國電力出版社. 2002
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