基于LPC2210的嵌入式Linux開發平臺構建

摘要：本文描述了ARM7 與uCLinux 操作系統的特點，詳細討論了基于ARM7 與uCLinux開發的平臺構建過程。利用構建好的開發平臺，通過示例來說明了基于NFS 方式的嵌入式Linux 的應用程序開發流程，該開發平臺將進一步應用于放射性氣體氣溶膠連續監測系統的數據采集。

　　0 引言

　　隨著網絡、通信、多媒體和信息家電時代的到來，嵌入式系統在經歷了近 20 年的發展歷程之后，進入了一個全新的發展階段。Linux 操作系統以其穩定性好、可靠性高、源代碼公開、可裁剪等優點已成為嵌入式領域的一股新興力量，具有巨大的市場潛力和商業價值。而ARM 處理器是目前應用的最為廣泛的嵌入式處理器架構。因此，將Linux 操作系統移植到ARM 處理器平臺上并應用于實際的產品是最為流行的嵌入式產品解決方案。

　　放射性氣體氣溶膠監測系統的數據采集與處理一般是以 8 位單片機作為控制核心，直接導致硬件電路復雜、設計和調試難度加大、集成度低、穩定性差、系統升級難度較大等缺點。因此，本文采用LPC2210+uCLinux 的開發模式來設計整個監測系統的數據采集與處理模塊，能夠很好的提升整個系統的穩定性和可操作性。其中LPC2210 是基于32 位ARM7TDMI 內核的處理器，uCLinux 操作系統是開放源代碼的嵌入式Linux 的典范之作，主要針對沒有MMU(存儲器管理單元)的處理器，具有良好的可移植性和優秀的網絡功能。

　　1 硬件平臺介紹

　　硬件平臺采用 LPC2210 為系統硬件核心開發板，系統框圖如圖1 所示。主要包括：存儲系統、系統接口、用戶接口3 個部分。LPC2000 系列ARM7 處理器I/O 口供電電源為3.3V，內核及片內外設供電電源為1.8V，所以，系統設計為3.3V 應用系統。該系列的處理器可以使用外部時鐘源，內部PLL 電路可調整系統時鐘，使系統運行速度更快（CPU 最大操作時鐘為60MHz）。

　　該硬件平臺擴展了2MB NOR Flash 和8MB PSRAM。為了方便程序調試以及最終代碼的固化應用，使用LPC2210 外部存儲器接口的Bank0 和Bank1 地址空間。在使用uCLinux操作系統時，NOR Flash 用來存放bootloader 程序，以便于加載并引導放在NAND Flash 中的uCLinux 內核。

　　LPC2210 具有外部總線接口，設計電路為16 位總線方式對網卡芯片RTL8019AS 進行訪問，即數據總線D0~D15 與網卡芯片的SD0~SD15 連接，由于RTL8019AS 工作電壓是5V，而LPC2210 的I/O 電壓是3.3V，故需在總線上串接470 歐的保護電阻。網卡芯片的Vih 最小值為2.0V，故與LPC2210 連接時不需要加電平轉換芯片。

圖 1 系統結構框圖

　　2 嵌入式Linux 開發平臺的構建

　　本研究采用在宿主機上編寫程序，然后通過交叉編譯生成目標平臺上可以運行的可執行文件，最后下載到目標板的特定位置運行的方法構建平臺，即通常稱為的“宿主機+目標板”的開發模式，如圖2 所示。目標板分別通過RS-232 串口和RJ-45 以太網接口與宿主機連接。

　　宿主機上需要運行 2 個窗口，即宿主機本機操作窗口和串口終端窗口。宿主機操作窗口可以是本機的操作終端，也可以是通過遠程登錄登錄到Linux 服務器的操作界面。串口終端窗口可以是Linux 下的minicom，也可以是windows 下的超級終端。目標板可以看成一臺計算機，串口終端就相當于這臺計算機的顯示器，作為人機交互界面。在宿主機編譯、鏈接后得到的可執行文件下載到目標板上運行。

圖2 嵌入式Linux 交叉開發環境