ARM的嵌入式Linux移植體驗之基本概念

　　ARM是Advanced RISC Machines（高級精簡(jiǎn)指令系統處理器）的縮寫(xiě)，是ARM公司提供的一種微處理器知識產(chǎn)權（IP）核。

　　ARM的應用已遍及工業(yè)控制、消費類(lèi)電子產(chǎn)品、通信系統、網(wǎng)絡(luò )系統、無(wú)線(xiàn)系統等各類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)?；贏(yíng)RM 技術(shù)的微處理器應用約占據了32位RISC 微處理器75％以上的市場(chǎng)份額。揭開(kāi)你的手機、MP3、 PDA，嘿嘿，里面多半藏著(zhù)一個(gè)基于A(yíng)RM的微處理器！

　　ARM內核的數個(gè)系列（ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、SecurCore、Xscale、StrongARM），各自滿(mǎn)足不同應用領(lǐng)域的需求，無(wú)孔不入的滲入嵌入式系統各個(gè)角落的應用。這是一個(gè)ARM的時(shí)代！

　　有人的地方就有江湖（《武林外傳》），有嵌入式系統的地方就有ARM。

　　構建一個(gè)復雜的嵌入式系統，僅有硬件是不夠的，我們還需要進(jìn)行操作系統的移植。我們通常在A(yíng)RM平臺上構建Windows CE、Linux、Palm OS等操作系統，其中Linux具有開(kāi)放源代碼的優(yōu)點(diǎn)。

　　日前，筆者作為某嵌入式ARM（硬件）/Linux（軟件）系統的項目負責人，帶領(lǐng)項目組成員進(jìn)行了下述工作：

　　(1)基于A(yíng)RM920T內核S3C2410A CPU的電路板設計；

　　(2)ARM處理下底層軟件平臺搭建：

　　a.Bootloader的移植；

　　b.嵌入式Linux操作系統內核的移植；

　　c.嵌入式Linux操作系統根文件系統的創(chuàng )建；

　　d.電路板上外設Linux驅動(dòng)程序的編寫(xiě)。

　　本文將真實(shí)地再現本項目開(kāi)發(fā)過(guò)程中作者的心得，以便與廣大讀者共勉。第一章將簡(jiǎn)單地介紹本ARM開(kāi)發(fā)板的硬件設計，第二章分析Bootloader的移植方法，第三章敘述嵌入式mizi Linux的移植及文件系統的構建方法，第四章講解外設的驅動(dòng)程序設計，第五章給出一個(gè)已構建好的軟硬件平臺上應用開(kāi)發(fā)的實(shí)例。

　　如果您有嵌入式系統的開(kāi)發(fā)基礎，您將非常容易領(lǐng)會(huì )本文講解地內容。即便是您從來(lái)沒(méi)有嵌入式系統的開(kāi)發(fā)經(jīng)歷，本文讀起來(lái)也不會(huì )生澀。

　　2.ARM體系結構

　　作為一種RISC體系結構的微處理器，ARM微處理器具有RISC體系結構的典型特征。還具有如下增強特點(diǎn)：

　　(l)在每條數據處理指令當中，都控制算術(shù)邏輯單元(ALU)和移位器，以使ALU和移位器獲得最大的利用率；

　　(2)自動(dòng)遞增和自動(dòng)遞減的尋址模式，以?xún)?yōu)化程序中的循環(huán)；

　　(3)同時(shí)Load和Store多條指令，以增加數據吞吐量；

　　(4)所有指令都條件執行，以增大執行吞吐量。

　　ARM體系結構的字長(cháng)為32位，它們都支持Byte(8位)、Halfword(16位)和Word(32位)3種數據類(lèi)型。

　　大部分應用程序都在User模式下運行。當處理器處于User模式下時(shí)，執行的程序無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)一些被保護的系統資源，也不能改變模式，否則就會(huì )導致一次異常。對系統資源的使用由操作系統來(lái)控制。

　　User模式之外的其它幾種模式也稱(chēng)為特權模式，它們可以完全訪(fǎng)問(wèn)系統資源，可以自由地改變模式。其中的FIQ、IRQ、supervisor、Abort和undefined 5種模式也被稱(chēng)為異常模式。在處理特定的異常時(shí)，系統進(jìn)入這幾種模式。這5種異常模式都有各自的額外的寄存器，用于避免在發(fā)生異常的時(shí)候與用戶(hù)模式下的程序發(fā)生沖突。

　　還有一種模式是system模式，任何異常都不會(huì )導致進(jìn)入這一模式，而且它使用的寄存器和User模式下基本相同。它是一種特權模式，用于有訪(fǎng)問(wèn)系統資源請求而又需要避免使用額外的寄存器的操作系統任務(wù)。