如何移植Linux到晶心平臺

鑒于越來(lái)越多使用者將Linux移植到晶心平臺(Andes Embedded™)上(AndesCore™ N12或N10)，本文的目的在協(xié)助使用者快速、有效率的將Linux 移植到自建的FPGA板子上(CPU是AndesCore™ 的 N12或N10)。筆者曾協(xié)助多家公司工程師進(jìn)行Linux移植到晶心平臺的工作，將Linux移植過(guò)程容易遭遇的問(wèn)題與盲點(diǎn)進(jìn)行實(shí)際說(shuō)明，期望能對使用者有所幫助，也希望讀者不吝指教提供您寶貴的意見(jiàn)。

在進(jìn)行Linux移植時(shí)會(huì )發(fā)現，使用者的晶心平臺可能會(huì )有各式各樣的組合，除了CPU是使用N12或N10外，使用者對于其他的周邊(如RAM，ROM，Timer…..)之搭配各有所好，為了有系統性說(shuō)明Linux移植的要領(lǐng)，將選定一明確的硬件，軟件，與開(kāi)發(fā)工具(toolchain)環(huán)境做演練說(shuō)明，除了讓讀者可以實(shí)作明了文中的敘述，當使用者的周邊非原設計的硬件(用戶(hù)自己的IP)時(shí)，可以運用移植的基本原則，更改希望移植IP的Linux驅動(dòng)程序，其他原始碼不動(dòng)，逐一的將使用者的周邊驅動(dòng)程序移植到晶心的平臺。

在Linux移植過(guò)程中，使用者須建立一基本觀(guān)念，那就是整個(gè)Linux OS可分為兩部分，第一部分是與硬件相關(guān)的HW dependence code，這部分的程序代碼會(huì )因對應不同的硬件而造成軟件部分需做不同程度的改寫(xiě)；第二部份是與硬件無(wú)關(guān)的generic code，這部分的程序代碼與硬件無(wú)關(guān)，純軟件運作，不會(huì )因平臺(Andes, X86, Arm..)的改變而有差別。移植Linux的工程師第一步需要能區分出哪一部分程序代碼是 HW dependence code，另外部分的程序代碼就是generic code，如果在這階段對程序代碼判斷錯誤(HW dependence code/generic code)會(huì )拖延Linux移植的進(jìn)程并增加調試時(shí)的困難。

Linux移植到晶心平臺過(guò)程中，首先須先做到Linux基礎架構移植成功。在調試時(shí)，Linux的基礎架構組件是CPU，timer，interrupt與UART，當CPU與這3項周邊移植成功后，scheduler可以運行了，printk也可以運行了Linux系統已經(jīng)可以正常的運作了。接下來(lái)的工作只需將需移植的驅動(dòng)程序一個(gè)一個(gè)移植即可，基礎骨架移植完成后，調試也有printk可用，接下來(lái)只需將肉 (需要加的device drivers) 填上即可。Linux移植比較困難的地方是Linux基礎架構尚未完成之前(Linux移植的初期階段)的調試，所幸晶心提供的標準調試工具與AndeShape™的調試器AICE，可以一步一步找出問(wèn)題之所在，讓初期移植Linux的調試也變得很簡(jiǎn)單，具體得作法，后文會(huì )詳細說(shuō)明。本文敘述重點(diǎn)是如何在晶心平臺上建立Linux基礎架構，至于個(gè)別Linux 驅動(dòng)程序的移植，坊間有許多的書(shū)在介紹，本文就不多加贅述。

1. 開(kāi)發(fā)環(huán)境與程序
使用者開(kāi)始進(jìn)行Linux移植到晶心平臺，首先須先選定一版晶心的Linux原始碼作為基準再進(jìn)行軟件移植，修改原始碼以符合使用者的開(kāi)發(fā)平臺，經(jīng)由工具鏈的compile與link所產(chǎn)生的Linux的映像文件，再放到FPGA板上以驗證程序編寫(xiě)的正確與否，依此開(kāi)發(fā)程序:軟件編寫(xiě)->FPGA板驗證，再回到軟件編寫(xiě)程序直到所有周邊IP在FPGA板上驗證完全，Linux 移植才完成，如圖表 1所示，Linux移植過(guò)程中，AICE調試可以有效加快Linux移植的速度。

本文選定一組Linux原始碼、工具鏈、FPGA 板和netlist作為晶心的平臺(于1.1,1.2,1.3中所述)進(jìn)行linux的移植。讀者可將自己的平臺與晶心的平臺做類(lèi)比，從而有效縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)程。

1.1 晶心版Linux原始碼

目前晶心最新版本的Linux原始碼在A(yíng)ndeSoft™的BSP310中，Linux原始碼在BSP310套件中的位置為: BSPv310/source/Linux/linux-2.6.tgz。使用BSP310中的ramdisk ”xc5_glibc_ramdisk.img”作為filesystem。

1.2 工具鏈
此晶心平臺選用的工具鏈是AndeSoft™的nds32le-linux-glibc-v2。

1.3 FPGA 板子與 netlist
FPGA板子是晶心AndeShape™的 XC5 開(kāi)發(fā)板。Netlist 為晶心AndesCore™的N10 production version.
移植平臺是指使用者要移植Linux的平臺，也就是移植Linux的目標平臺。將移植平臺與晶心平臺的比較列表如下: (其中所列之軟件皆屬于BSP310中之套件)。