uClinux操作系統移植

l uClinux簡介 
l 硬件體系結構簡介 
l 編譯環境和編譯工具。 
l uClinux啟動過程 
l 系統源碼的修改 

1. uClinux簡介 

uClinux這個英文單詞中u表示Micro，小的意思，C表示Control，控制的意思，所以uClinux就是Micro-Control-Linux，字面上的理解就是"針對微控制領域而設計的Linux系統"。 

uclinux是一個源碼開放的操作系統，面向沒有MMU（Memory Management Unit）的硬件平臺。它是linux的一個變種，主要的區別在于兩者的內存管理機制和進程調度管理機制，同時為了適應嵌入式應用的需求，它的采用了romfs文件系統，并對linux上的c語言庫glibc做了簡化。 

2. 硬件體系結構簡介 

運行uClinux的硬件平臺主要包括如下幾個部分：cpu(ARMv4指令集兼容)、uart、memory controller、定時器、flash存儲器，sdram存儲器，中斷控制器和DMA。 


3. 編譯環境和編譯工具 

uclinux操作系統源碼絕大部分是用c語言開發的，有一些與硬件直接相關的代碼則用特定于某一CPU體系結構的匯編來實現。這些源碼只能用GNU的gcc編譯工具來進行編譯、鏈接。 

GNU gcc可以運行于Linux/Unix操作系統上。如果要在Windows平臺上運行gcc，則必須安裝Cygwin。Cygwin可以在Windows中安裝一個linux的運行環境，這樣就可以在windows下運行原本只能在linux下運行的程序。 

為了在PC上編譯得到運行于目標CPU上的操作系統內核，還必須安裝一個合適的交叉編譯器。Gcc 提供了現成的針對MIPS、ARM、M68K、Sharc、PowerPC的交叉編譯器。如果沒有現成的交叉編譯器，則需要自行設計。GNU網站提供了一些如何開發新的交叉編譯器的文章。開發一個新的編譯器，一般需要如下幾個步驟： 

(1)、編寫機器描述腳本。采用gcc的RTL(Register Tansfer Language)語言描述針對某一CPU體系結構的機器指令與尋址方式、CPU浮點處理方式、endianess、c語言中各種數據類型的位寬、寄存器的個數和使用規則、堆棧和函數調用規則等體系結構的細節。 
(2)、設計代碼生成器。Gcc在對c語言源文件進行了詞法和語法分析后，將產生一種中間格式文件(intermediate representation)。為了把這種中間格式文件轉化為針對具體CPU體系結構的機器碼，需要自行設計一個代碼生成器。 
(3)、設計匯編器 
(4)、設計鏈接器 


4. uClinux啟動過程 

uClinux系統的啟動可以分為兩個步驟： 
(1). 運行bootloader初始化程序 

SRAM、SDRAM等存儲設備屬于揮發性的存儲器，掉電以后其中的內容就會全部丟失，所以必須把操作系統的內核鏡像存放在Flash等不揮發性存儲介質上。但是操作系統在運行時，需要動態的創建一些如數據段、堆棧、頁表（針對使用虛擬地址的操作系統）等內容，所以需要在RAM中運行操作系統。因此，就需要一個引導程序把操作系統的內核鏡像從Flash存儲器拷貝到RAM中，然后再從RAM中執行操作系統的內核。Bootloader就是可以完成這樣一種功能的程序。 

從本質上來講，bootloader不屬于操作系統內核。它采用匯編語言編寫，因此針對不同的cpu體系結構，這一部分代碼不具有可移植性。在移植操作系統時，這部分代碼必須加以改寫。 

具體來講，bootloader在系統啟動時主要完成以下幾項工作：