基于ADSP―BF533的μClinux嵌入式系統移植與開發

Blackfin處理器是基于由美國模擬器件公司(ADI)和Intel公司聯合開發的微信號架構(MSA)的首款第4代DSP產品，它是ADI公司16 位產品的一個大系列。這一新產品是專為通信和互聯網應用而設計的通用DSP芯片，適合處理廣泛用于互聯網中的大量圖像、聲音、文本和數據流，也可應用于汽車電子可視系統、寬帶無線系統、消費類多媒體電子、數字攝像機、多通道VoIP、安全和監督、機頂盒和視頻電話會議等方面。本文所用到的ADSP一 BF533是Blackfin系列處理器的典型代表。

l μClinux簡介
μClinux從Linux 2．0／2．4內核派生而來，沿襲主流Linux的絕大部分特性。它是專門針對沒有MMU的CPU，并且為嵌入式系統做了許多小型化的工作。適用于沒有虛擬內存或內存管理單元(MMU)的處理器。由于μClinux在標準的Linux基礎上進行了適當的裁剪和優化，形成了一個高度優化的、代碼緊湊的嵌入式 Linux。雖然它的體積很小，但μClinux仍然保留了Linux的大多數的優點：穩定、良好的移植性、優秀的網絡功能、完備的對各種文件系統的支持、以及標準豐富的API等。
μClinux的主要特點如下：
(1)內存管理
這部分是μClinux與傳統Linux區別最大的地方。對于μClinux來說，其設計針對沒有MMU的處理器，即μC1inux不能使用處理器的虛擬內存管理技術，μClinux仍然采用存儲器的分頁管理。系統在啟動時把實際存儲器進行分頁，在加載應用程序時程序分頁加載，但是由于沒有MMU管理，因此實際上μClinux采用實存儲器管理策略。這一點影響了系統工作的很多方面。
(2)μC1inux的內核加載方式
μClinux的內核有2種可選的運行方式：可以在FLASH上直接運行，也可以加載到內存中運行。由于RAM的存取速率要比FLASH高，因此后者可以減少內存需要，運行速度也更快。
(3)μClinux的文件系統
μClinux系統采用rotors文件系統。這種文件系統相對于一般的ext2文件系統要求更少的空間。這是由于內核支持romfs文件系統比支持 ext2文件系統需要更少的代碼，而且romfs文件系統相對簡單建立文件系統超級塊(superblock)需要的存儲空間更少。
(4)μClinux的應用程序庫
μClinux小型化的另一個做法是重寫應用程序庫。相對于越來越大且越來越全的庫glibc μClibc對libc做了精簡。
(5)可執行文件格式
μClinux系統使用flat可執行文件格式。另外，μClinux還提供通用的Linux APl支持完整的TCP／IP協議堆棧和大量其他的網絡協議，支持包括NFSext2ROMfs等多種文件系統。

2 建立μClinux開發環境
嵌入式系統的開發與一般的應用開發最大的差別在于，前者需要建立特殊的硬件環境，而后者一般基于特定的操作系統或分布式平臺。后者的平臺已經對硬件或網絡媒質做了抽象，從而不需要由系統開發者來完成這些工作。而在嵌入式系統開發中，這也由開發者完成。
嵌入式系統開發環境一般分成主機端(HOST)和目標板(TARGET)兩個部分。主機端是開發平臺，用于運行開發過程中的各種工具(如Linux操作系統和ADI提供的集成開發環境Visual DSP++等)；目標板是運行和測試平臺，是嵌入式系統的最終駐留環境。在主機端和目標板之間需要通過某種方式進行通信，如使用。RS 232串口或網口。通信的目的在于發送控制指令和傳輸數據，同時獲得反饋信息。圖1是系統移植工作的硬件環境。
目標板的硬件平臺如圖1所示：

主機端的PC使用COM1和BF533的UART相連接，通過串口完成對目標板的必要控制功能。本文設計的ADSP―BF533目標板上配備有1塊SMSC LAN91C111以太網卡芯片和主機端建立原始(raw)IP連接，使用鏈路層地址完成大批量數據的傳送。
在硬件環境建立之后，就需要創建軟件開發環境。軟件環境主要是指Blackfin體系結構的交叉編譯環境。建立交叉編譯環境首先要有交叉開發工具。交叉編譯工具是指一組運行在某一種處理器上，卻可以編譯出另一種處理器卜執行的指令的工具。它由一套用于編譯、匯編和鏈接內核及應用程序的組件組成，通過編譯可以使μClinux內核和應用程序在目標設備上運行。
編譯μClinux一般使用GNU開發套件作為交叉編譯器工具鏈，它包括一系列的開發和調試工具。在官方網站 http：／／blackfin．μClinux．org上提供了Blackfin系列處理器內核的交叉編譯工具。下載后按照說明解壓到Linux系統的相應文件夾里，并設置系統環境變量，使這些交叉編譯工具所在的目錄為全局環境變量。至此就建立好了μClinux的軟件開發環境。

3 利用U―Boot引導內核
U―Boot(Universal Boot Loader)是當前比較流行的遵循GPL條件的開放源碼項目。也是是嵌入式Linux系統常用的Boot Loader之一。其完成的功能是初始化硬件設備、改變處理器運行模式、重組中斷向量和建立內存空間映射圖，從而將系統的軟硬件帶到一個合適的狀態或者用戶定制的特定狀態，以便為最終加載操作系統內核準備好正確的環境。