基于A(yíng)T91SAM9G20構建嵌入式Linux系統

操作系統也是嵌入式系統的重要組成部分。當今的嵌入式操作系統各種各樣，有VxWorks、QNX、Palm OS，Windows CE、Linux， uClinux，ucos ii等，每種操作系統都有其與眾不同之處，本文移植的嵌入式操作系統為L(cháng)inux。廣泛開(kāi)放源代碼的Linux應用已經(jīng)被移植到嵌入式的運行環(huán)境中，可以任意剪裁和修改后將其移植入自己的硬件平臺上，因此使用Linux開(kāi)發(fā)嵌入式操作系統，可以加快嵌入式系統的開(kāi)發(fā)速度，縮短產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間。

本文的工作主要包括Boot loader實(shí)現，Linux內核移植、文件系統的實(shí)現三個(gè)部分。

搭建交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境

在移植操作系統之前，首先要在一臺裝有Linux的PC機上搭建好開(kāi)發(fā)環(huán)境，例如我們的宿主機為Ubuntu10.04，為獲得所有操作權限，以root身份登錄宿主機Linux系統。在 usr/local/目錄下建立arm路徑，下載交叉編譯工具arm-linux-gcc-4.3.2.tgz，將之復制到文件夾/usr/local/arm/下，并將其解壓；最后需要修改環(huán)境變量，設置默認交叉編譯工具為arm-linux-gcc-4.3.2。利用Linux下編輯工具(如vim)打開(kāi)/root/.bashrc文件，在文件末尾添加如下代碼:

if

[ -d /usr/local/arm ] ;

then PATH=/usr/local/arm/4.3.2/bin:"${PATH}"

fi

到此交叉編譯工具搭建完畢，為驗證交叉編譯工具是否搭建成功，可以在終端下輸入命令 arm-linux-gcc -v，搭建成功后會(huì )在終端下顯示arm-linux-gcc的版本。注意此處必須注銷(xiāo)用戶(hù)，重新登錄系統后設置才會(huì )生效。

引導程序

系統上電之后，需要一段程序來(lái)進(jìn)行初始化：關(guān)閉看門(mén)狗、改變系統時(shí)鐘、初始化存儲控制器、將更多的代碼復制到內存中等，這段程序被稱(chēng)為Boot loader。簡(jiǎn)言之Boot loader就是在系統上電后開(kāi)始執行，初始化硬件設備、準備好軟件環(huán)境、最后調用操作系統內核。Boot loader的實(shí)現非常依賴(lài)與具體的硬件，在嵌入式系統中硬件配置千差萬(wàn)別，即使是相同的CPU，外設資源也不盡相同，因此需要根據特定的硬件進(jìn)行移植。

Boot Loader包含兩種不同的操作模式：?jiǎn)?dòng)加載模式和下載模式。上電后，Boot loader從板子上的某個(gè)固態(tài)存儲設備上將操作系統加載到RAM中運行，整個(gè)過(guò)程沒(méi)有用戶(hù)的介入，一般用于最終產(chǎn)品。下載模式下則在開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用，開(kāi)發(fā)人員可以使用各種命令，通過(guò)串口或網(wǎng)絡(luò )等通信手段從宿主機下載文件(比如內核映像，文件系統映像)，將它們直接放入內存或是燒入flash類(lèi)固態(tài)存儲設備中。

為了在AT91SAM9G20上實(shí)現嵌入式操作系統運行，AT91SAM9G20采用了三.級引導方式，其Boot Loader程序由三部分組成，即RomBoot、Bootstrap和U-Boot，三.級引導程序的流程如圖1所示。

圖1：三.級引導程序的流程圖

第一級引導程序Romboot固化在A(yíng)T9lSAM9G20內部，上電或復位后先運行這段引導代碼，其作用是將存儲于外部FLASH第二級引導程序Bootstrap加載到CPU內部的SRAM中執行。Bootstrap存儲在外部FLASH的前4KB空間，其功能包括初始化時(shí)鐘、SDRAM控制器以及DEBUG串口等硬件資源，并將第三 級引導程序U-Boot從FLASH加載到SDRAM執行。U-Boot將嵌入式Linux操作系統從FLASH引導和加載到SDRAM中，并將CPU的控制權交給Linux。

本次移植使用的U-boot的版本為1.3.4，限于篇幅，本文不做詳細的介紹。

內核的裁剪編譯

1.準備工作

從Linux官網(wǎng)下載linux內核源碼linux-2.6.30.tar.bz2，并從Atmel官網(wǎng)下載at91sam9g20的補丁文件(2.6.30-at91.patch.gz 和2.6.30-at91-exp.3.tar.gz)。在宿主機Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境下，建立自己的工作目錄，例如工作目錄為home/work/，將上述三個(gè)文件拷貝至工作目錄下，解壓Linux2.6.30，并將2.6.30-at91.patch.gz和2.6.30-at91-exp.3.tar.gz拷貝至Linux2.6.30根目錄下，同時(shí)解壓2.6.30-at91-exp.3.tar.gz。完成此部分工作如下圖2所示。

圖2：準備工作完成