基于ARM的Linux系統移植研究與實現

摘要：Linux具有源代碼開放、效率高、可裁剪等優點，在嵌入式系統的開發中具有廣泛的應用。文章介紹了嵌入式Linux操作系統、移植目標平臺SBC2410及Linux內核源代碼的目錄結構，分析了Linux移植到SBC2410平臺的實現過程，闡述了Linux內核、u-boot的裁剪和編譯以及根文件系統的制作過程，最后在SBC2410平臺上成功移植了嵌入式Linux系統。
關鍵詞：SBC2410：Linux；嵌入式系統；系統移植

0 引言
嵌入式系統是一個專用的計算機系統。該系統以計算機技術為基礎，軟硬件可裁減，但對功能、可靠性、成本等都有嚴格的要求。今天，一些專用系統需要處理大量的信息，由于傳統的計算機系統很難實現硬件可裁減，因而已經不能滿足專用系統的需要。伴隨著我國汽車、家電等產業的快速發展，嵌入式系統的應用與開發已成為目前IT產業的一個新的熱點。基于ARM的嵌入式系統的開發，首先要解決的問題是嵌入式操作系統的移植。Linux操作系統作為一種源代碼開放、同時可支持多種處理器結構的多任務操作系統，具有內核小、易裁剪、可移植性好等優點，是目前嵌入式系統應用與開發的主流操作系統。本文主要研究在ARM9平臺上搭建嵌入式Linux系統的實現方法。

1 嵌入式Linux操作系統及特點
目前，在嵌入式系統開發中，52％的項目選擇Linux作為嵌入式操作系統，這與Linux自身的優良特性有不可分割的關系。
Linux操作系統內核源代碼開放，并具有豐富的軟件資源。不同的應用領域可以根據需要對內核進行修改，每一種通用程序在Linux都能找到。在Linux上開發程序不需要從頭做起，可以選擇一個類似的軟件進行二次開發，因而能夠低成本地開發出滿足自己需要的嵌入式系統。
另外，Linux系統能支持多種硬件設備，而且驅動豐富，能支持多種主流硬件設備和最新硬件技術。隨著Linux的廣泛應用，許多芯片生產廠家也已經開始為Linux提供驅動，這為Linux在各種硬件平臺上的應用奠定了基礎。
Linux可支持多種體系結構，具有較好的可移植性。目前，Linux已經移植到絕大多數硬件平臺上，能夠支持ARM、MIPS、LPHA、SPARC等多種體系，Linux支持幾乎所有流行的CPU。Linux具備一整套工具鏈，容易建立嵌入式系統的開發環境和交叉運行環境，可跨越嵌入式系統開發中仿真工具的障礙。由于其符合IEEE POSIX．1標準，因而應用程序具有較好的可移植性。
Linux具有完善的網絡通信和文件管理機制。實際上，Linux從一開始就與網絡密不可分，網絡是Linux的最為顯著的特征。Linux具有ARM9上的嵌入式Linux系統移植的特性，從而保證了它支持所有標準因特網協議，可以利用Linux的網絡協議棧開發嵌入式TCP／IP網絡協議棧。同時，Linux支持ext2、fat16、fat32、romfs等文件系統，從而為嵌入式系統應用開發打下了很好的基礎。

2 Linux在ARM平臺上的移植
2．1 SBC2410硬件平臺介紹
SBC2410硬件平臺是具有基于ARM9處理器SBC2410A，可支持ARM—Linux、WindowsCE等操作系統的嵌入式硬件平臺。主要硬件資源有一片64 MB SDRAM，一片64 MBNandFlash，一片1 MB Nor Flash，一個串口COM0，一個USB Host A型接口，一個USB Slave B型接口，以及一個標準的JTAG接口等。
2．2 Linux在ARM平臺上的移植準備
首先是要建立交叉編譯環境。交叉編譯環境是一個由編譯器、連接器和解釋器組成的綜合開發環境。交叉編譯工具主要包括編譯器gcc，二進制工具binutils，目標系統的標準c庫glibc和目標系統的Linux內核頭文件。宿主機要選好做嵌入式開發的Linux操作系統，配置好網絡、NFS服務等。因為目標機沒有足夠的資源運行開發工具和調試工具，所以要在宿主機上建立交叉編譯環境，然后由交叉編譯工具生成可執行二進制代碼(并不能在宿主機上運行)，再下載到目標板上調試和運行。交叉編譯標準c環境的生成步驟包括以下四步：
(1)獲得binutils、gcc、glibc的源碼；
(2)配置編譯binutils，得到匯編器和連接器；
(3)配置編譯gcc源碼，生成gcc編譯器；
(4)配置glibc編譯生成glibc的c庫函數。