嵌入式系統及Linux操作系統移植概述西安科技大學李巖松

目錄嵌入式系統定義1硬件構成及工作原理2軟件構成3移植概述4Chapter嵌入式系統1嵌入到特定對象體系中的專用計算機系統什么是嵌入式系統？集成度高非標準化接口復雜多樣工控飛控機控監測服務業導航終端Smarthome遠程呼叫PDA所有的智能手機PAD小米手環機器人四旋翼飛機掃地機器人機械義肢典型應用硬件構成及運行原理2Chapter2.001CPU03INTERFACE05WORKINGPRINCIPLE02MEM04DEVICE2.1CPUCPU是一個嵌入式系統的核心，對系統的性能有很大的影響。ARM/MIPS:S3C24xx,STM32,RaspberryPiMCU:AT89xx,STC89xxFPGA:CycloneDSP:EPM71282.2MEMRAM:SRAM,DRAMROM:EPROM,EEPROMFLASH:NorFLASH,NandFLASH寄存器高速緩存SRAM主存儲器DRAM本地存儲器Flash、ROM、磁盤網絡存儲器Flash、ROM、磁盤時鐘周期01—1050—100200000002.3INTERFACE/BUSBUS三總線解構:Dbus:數據總線Abus:地址總線Cbus:控制總線

容量：512K字節；

數據寬度：16位；

工作電壓：3.3V；SRAM接口電路

——IS61LV25616IS61LV256162.4DEVICE傳感器是直接與物理世界接觸的感知器件，連接了片內數字世界與外部的物理世界。是嵌入式系統的“感官”。地磁傳感器溫度傳感器濕度度傳感器加速度傳感器2.5運行原理2.5.1cpu內部運行原理注意：（1）這幅圖使用于CISC解構的馮·洛伊曼機。（2）此時的程序是編譯后的機器碼，可以理解為匯編指令。（3）微程序控制方式2.5.2微程序控制的指令運行微程序是計算機里面的“第一推動力”。流程是解釋任務的；程序（高級語言）是解釋流程的；指令是解釋程序的；微程序是解釋指令的；而門電路直接反映了微程序的意志。2.5.3接口技術/三總線的應用這是一個8086利用3-8譯碼器控制DA芯片輸出特定波形的系統。從圖中可以看出，74LS138對于8086來說，端口地址是C0H~C3H（地址線）。控制線IO/M參與地址譯碼，地址線A0，A1懸空，導致地址復用。（C0H~C3H都對應74LS138）將74LS138的地址改為C0HA1A0軟件構成3Chapter2023/2/53.1嵌入式系統結構有時也叫板級支持包，是一個介于硬件與軟件之間的中間層次。硬件抽象層通過特定的上層接口與操作系統進行交互，向操作系統提供底層的硬件信息，并根據操作系統的要求完成對硬件的直接操作

HardwareAbstractionLayer：BSP&DeviceDriverSCSI

DriverFlashDriverMMU

DriverCache

DriverSerial

DriverEthernet

DriverDevice

Drivers支持嵌入式系統應用的操作系統軟件,它是嵌入式系統（包括硬、軟件系統）極為重要的組成部分，通常包括與硬件相關的底層驅動軟件、系統內核、設備驅動接口、通信協議、圖形界面、標準化瀏覽器Browser等HardwareIndependentSoftwareTCP/IPStackI/OSystemRTOSlibrariesRTOSKernelFileSystemBootLoader中間件位于操作系統和應用軟件之間，屏蔽了各種操作系統提供不同應用程序接口的事實，向應用程序提供統一的接口，從而便于用戶開發應用程序，同時也使應用程序具有跨平臺的特性。

嵌入式應用程序運行于操作系統之上，利用操作系統提供的機制完成特定功能的嵌入式應用，不同的系統需要設計不同的嵌入式應用程序。它是整個系統功能的體現，系統的能力總是通過應用程序表現出來。一個嵌入式系統可簡單的沒有支撐軟件，甚至沒有操作系統，但卻不能沒有應用軟件，否則它就不能成為一個系統。

3.2嵌入式操作系統的演變*PercentoftotalsoftwaresuppliedbyRTOSvendorinatypicalembeddeddevice10%*Kernel30%*KernelNetworkingFileSystem75%*KernelNetworkingFileSystemMultiprocessingMemoryManagementNetworkingUtilityWindowsAPIApplicationApplicationApplicationApplication90%*KernelNetworkingFileSystemMultiprocessingFaultToleranceDistributedObjectsAdvancedNetworkingAdvancedInterconnectJavaBrowser/GUI3.3嵌入式操作系統分類從應用領域來分面向信息家電的嵌入式操作系統面向智能手機的嵌入式操作系統，如SymbianOS、MSMobileOS、PalmOS、EmbeddedLinux等面向汽車電子的嵌入式操作系統面向工業控制的嵌入式操作系統

……….從實時性的角度來分實時嵌入式操作系統：具有強實時特點，如VxWorks、QNX、Nuclear、OSE、DeltaOS、各種ITRONOS等。非實時嵌入式操作系統：一般只具有弱實時特點，如WinCE、版本眾多的嵌入式Linux、PalmOS等。從嵌入式系統的商業模式來分類商用型：功能穩定、可靠，有完善的技術支持和售后服務，開發費用+版稅。開源型：開放源碼，只收服務費，沒有版稅。如Embeddedlinux，RTEMS，eCOS。3.4主流嵌入式操作系統嵌入式操作系統的選擇免費,實時性好,過于簡單價格昂貴,實時性好價格較貴,實時性一般免費,實時性較差性能穩定,硬件需求小,可剪裁MV-Linux

KURTRed-Linux

RT-Linux

WinCEVxworksμC/OS-Ⅱ

Linux

進行實時性改進單內核改進方案雙內核改進方案RTAI-Linux

價格較貴,實時性好,不方便移植不免費,實時性好,方便移植免費,實時性好,方便移植開源免費支持剪裁BLOB引導程序Linux內核Rootfs根文件系統用戶應用程序(GUI)

嵌入式Linux系統軟件平臺結構圖設備驅動的編寫JFFS2,YAFFS,TMPFSQT圖形界面的建立ViviUbootRedbootBlob支持串口下載功能,代碼量小支持串口,網絡下載功能,代碼量大支持串口,網絡下載功能,代碼量最大支持串口,網絡下載功能,代碼量小BootLoaderBLOB引導程序Linux內核Rootfs根文件系統用戶應用程序(GUI)

嵌入式Linux系統軟件平臺結構圖設備驅動的編寫JFFS2,YAFFS,TMPFSQT圖形界面的建立Linux內核的組成

BLOB引導程序Linux內核Rootfs根文件系統用戶應用程序(GUI)

嵌入式Linux系統軟件平臺結構圖設備驅動的編寫JFFS2,YAFFS,TMPFSQT圖形界面的建立ARM上Linux的文件系統設計根文件系統:CRAMFS用戶文件系統:YAFFS臨時文件系統:Ramfs移植概述4Chapter4.1準備階段linuxkernellinux-2.6.14.1.tar.gzSkyeyeskyeye-1.2-RC8-3.tar.bz2toolchaincross-2.95.3.tar.bz2，也可以使用gcc，gdb，glibc，binutils等工具自己編譯產生。binuilsbinutils-2.16.tar.gzgccgcc-3.4.4.tar.bz2glibcglibc-2.3.5.tar.gzglibc-linuxthreads-2.3.5.tar.gzgdbgdb-5.2.tar.bz2u-bootu-boot1.1.4.tar.bz2Batch（補?。?/p>

ioperm.c.diff作用：打修正ioperm()函數

flow.c.diff作用：該補丁用于產生crti.o和crtn.o文件

t-linux.diff作用：修改gcc一處bug其他工具busybox-1.1.3.tar.gz01BootLoader03rootFS02Kernel4.2移植三部曲BootLoader是系統加電啟運行的第一段軟件代碼，PC機中的引導加載程序由BIOS（其本質就是一段固件程序）和位于硬盤MBR中的引導程序一起組成。BIOS在完成硬件檢測和資源分配后，將硬盤MBR中的引導程序讀到系統的RAM中，然后將控制權交給引導程序。引導程序的主要運行任務就是將內核映象從硬盤上讀到RAM中

然后跳轉到內核的入口點去運行，也即開始啟動操作系統。每種不同的CPU體系結構都有不同的BootLoader。啟動加載（Bootloading）模式下載（Downloading）模式01BootLoader03rootFS02Kernel修改Makefile設置PATH環境變量，使其可以找到交叉編譯工具鏈設置flash分區。。。配置內核產生.config文件。。。

make

menuconfig

。。。

編譯內核，生成zImage。。。下載zImage