基于數字電視系統的嵌入式linux操作系統實(shí)現

圖2 MCU和I2C總線(xiàn)之間的連接

4.linux系統移植

在這一部分中，我們將解釋linux操作系統的移植順序。包括修改內核初始化代碼和編寫(xiě)設備驅動(dòng)程序。

4.1重建內核初始化代碼

為了將linux內核加載到嵌入式系統中，有必要修改與硬件相關(guān)的內核初始化代碼。這個(gè)過(guò)程包括設置存儲器映射以便加載內核映像，以及為支持內核的運行而修改設備驅動(dòng)程序。

4.1.1設置存儲器映射

Linux內核映像是一種壓縮文件，存放在flash存儲器中，執行時(shí)被拷貝到SDRAM中并解壓。圖3描述了內存映像的加載順序。

系統復位時(shí)，CPU只能接受flash ROM空間的代碼，同時(shí)執行位于flash ROM底層的bootloader，它負責從主機端下載代碼并且將代碼存儲到flashROM中。

1）bootloader將主機的linux內核拷貝到數字處理模塊上的SDRAM中。

2）SDRAM中被下載的linux內核映像被存儲在flash ROM中位于bootloader頂層的空間中。

3）系統初始化，同時(shí)，bootloader調用linux映像內的一段執行代碼（head.o），將全部flash ROM空間中的內容拷貝到SDRAM中。

4）CPU利用系統管理寄存器，將flash ROM中的初始地址空間與SDRAM的初始地址空間相交換。
當flash ROM中的映像被加載到SDRAM之后，無(wú)需改變程序計數器就可以執行代碼（head.o）。圖4中顯示了最終的存儲器映射。

拷貝到SDRAM中的linux映像可解壓執行，為了完成釋放功能，需要一些存儲器空間，例如符號開(kāi)始段、用戶(hù)堆棧、分配的內存等。在這些空間中，一個(gè)壓縮的linux內核映像被解壓工具釋放出來(lái)，被釋放的代碼位于被分配的內存空間的下一地址。

4.1.2 內核需要的設備

內核需要的基本設備包括中斷控制器、定時(shí)器和控制臺設備。這些設備被映像到MCU的內部寄存器中，通過(guò)修改內部寄存器而提供必要的功能。

4.2設備驅動(dòng)的設計

數字電視系統包括視頻處理設備和模擬輸出設備以及內核所必須的設備，本文為I2C總線(xiàn)接口（PCF8584）設計一個(gè)設備驅動(dòng)。PCF8584設備驅動(dòng)包括接口模塊、內核模塊、算法模塊、適配器模塊，如圖5所示。

接口模塊提供設備驅動(dòng)程序與應用程序之間的接口，定義設備文件操作（open, read, write, ioctl,release）以及初始化設備文件（/dev/i2c0）；內核模塊用來(lái)增加或移除適配器、定義I2C總線(xiàn)的功能以及初始化包含系統信息的文件系統（/proc）；算法模塊用來(lái)初始化PCF8584設備以及定義PCF8584的函數（i2c_start,i2c_stop(), wait_for_pin()）；適配器模塊通過(guò)被映射到MCU的存儲器地址將數據傳送到MCU。

為了驅動(dòng)PCF8584接口設備，需要對模塊進(jìn)行初始化。在通常的linux系統中，設備驅動(dòng)在運行時(shí)載入和初始化，而在嵌入式linux系統中，設備驅動(dòng)將在啟動(dòng)階段被加載和初始化。4個(gè)模塊的初始化程序被存儲在“.init”段的“_init”處，由“do_initcalls()”函數在啟動(dòng)時(shí)調用執行?？刂茢祿慕涌谀K開(kāi)始，依次經(jīng)內核模塊、算法模塊、適配器模塊傳送。接口模塊接收應用程序的請求(open, write, read, ioctl)，調用內核模塊的接口程序(master_send(), master_receive(),transfer())，同時(shí)傳遞參數。內核模塊將從地址、標記位、信息長(cháng)度等數據傳送到算法模塊。算法模塊檢查I2C總線(xiàn)的狀態(tài)和從地址，設置PCF8584的控制寄存器。最后，適配器模塊從被映射到外部總線(xiàn)的地址空間中讀寫(xiě)數據。