基于AT91RM9200的ARM Linux的移植方法

1. 引言
目前，在嵌入式系統(tǒng)里基于ARM微核的嵌入式處理器以其功耗低，功能強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為市場(chǎng)的主流。與此同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)展起來(lái)的Linux操作系統(tǒng)，以其功能強(qiáng)大，開(kāi)放源代碼，支持硬件種類眾多的特點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的青睞。然而如何把Linux操作系統(tǒng)移植到ARM平臺(tái)上卻成了一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。

嵌入式Linux系統(tǒng)包括引導(dǎo)程序(Bootloader),內(nèi)核(kernel)和根文件系統(tǒng)三個(gè)部分,其開(kāi)發(fā)流程如圖1所示:嵌入式Linux 移植到特定的硬件平臺(tái)上,一般需要以下五個(gè)步驟:(1)前期準(zhǔn)備包括從網(wǎng)站http://kernel.org上下載嵌入式Linux的源碼包, 搭建交叉編譯開(kāi)發(fā)環(huán)境,配置主機(jī)的開(kāi)發(fā)環(huán)境等(2)配置Bootloader,并將其燒寫到目標(biāo)平臺(tái)的Flash上,使其能正常的啟動(dòng)內(nèi)核；(3)配置和編譯Linux內(nèi)核，首先要對(duì)源碼進(jìn)行一定的修改, 并將其移植到目標(biāo)平臺(tái)上,然后再根據(jù)自己的硬件資源進(jìn)行裁減,使內(nèi)核達(dá)到最優(yōu)；(4)制作RAMDISK來(lái)掛接Linux的根文件系統(tǒng),并在 RAMDISK上添加自己的應(yīng)用程序；(5)部署Linux系統(tǒng)使目標(biāo)板脫離交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境,直接在目標(biāo)機(jī)上本地啟動(dòng)運(yùn)行。本文就將根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中一個(gè) ARM構(gòu)架的嵌入式系統(tǒng)為例，闡述如何移植Linux到AT91RM9200的ARM平臺(tái)上。

2.建立交叉編譯環(huán)境

一般而言，直接在移植的目標(biāo)硬件平臺(tái)上編寫和調(diào)試Linux比較困難，目前一般采用的辦法是首先在通用計(jì)算機(jī)上編寫程序，然后通過(guò)交叉編譯生成目標(biāo)平臺(tái)上可以運(yùn)行的二進(jìn)制代碼格式，最后再下載到目標(biāo)平臺(tái)上的特定位置上運(yùn)行。

移植前需要在宿主機(jī)上建立如圖2所示的ARM的交叉編譯環(huán)境,建立ARM的交叉編譯環(huán)境主要用到的開(kāi)發(fā)工具有: binutils、gcc、glibc，其中 binutils是二進(jìn)制文件的處理工具； gcc是編譯工具, 用來(lái)編譯內(nèi)核代碼的工具； glibc 是鏈接和運(yùn)行庫(kù)。社區(qū)的開(kāi)發(fā)者和一些芯片廠商已經(jīng)編譯出了常用體系結(jié)構(gòu)的工具鏈，使用這些工具鏈，可以大大減少工作量。交叉編譯工具的安裝步驟如下: (1)從官方站點(diǎn)http://arm.Linux.org.uk下載cross-2.95.3.tar.bz2；

(2)在usr/local/arm下解壓:#tar -jxvf cross-2.95.3.tar.bz2;

(3)在/etc/bashrc文件中修改PATH環(huán)境變量，加入export PATH=/usr/local/arm/2.95.3/bin:$PATH。

3. ARM Linux系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

3.1 Linux啟動(dòng)代碼Bootloader的移植

Bootloader是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序。這段程序完成硬件的初始化和建立內(nèi)存空間的映射圖等重要工作，為內(nèi)核的啟動(dòng)創(chuàng)建正確的環(huán)境，并最終啟動(dòng)內(nèi)核，Bootloader在Linux嵌入式系統(tǒng)中所處的層次位置如圖3所示。Bootloader的實(shí)現(xiàn)依賴于CPU的體系結(jié)構(gòu)，大多數(shù)的Bootloader都分為stage 1和stage 2兩大部分，圖4為兩階段Bootloader的結(jié)構(gòu)框圖。依賴于CPU體系結(jié)構(gòu)的代碼，如設(shè)備初始化代碼等，通常都放在stage 1，而且用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。而stage 2則通常用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，這樣可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能，而且有更好的可讀性和移植性。