基于Linux的嵌入式車載導航系統的設計

系統的軟件包括嵌入式操作系統、GUI 圖形用戶界面、應用程序三個部分，其中嵌入式操作系統和GUI 圖形用戶界面屬于關鍵技術，它們的好壞決定了系統能否得到成功的應用。應用程序建立在嵌入式操作系統和GUI 圖形用戶界面之上，上電之后啟動過程如圖2 所示。在本軟件設計中，操作系統采用使用廣泛的內核源代碼開放的嵌入式Linux，GUI 圖形用戶界面采用源代碼開發的Micro windows 。

3.2 交叉編譯環境的建立
在滿足系統穩定、安全、可靠的基礎上，嵌入式產品的體積要盡可能小，從而不能夠提供足夠的資源供編譯過程使用，因此，必須建立一種交叉編譯的環境，即在高性能的宿主機上對即將運行于目標機上的程序進行編譯，生成可在目標機上可以運行的代碼格式，然后下載到目標機中運行。Linux 環境下使用GNU 工具完成編譯、鏈接等過程，包括針對目標系統的編譯器gcc、針對目標系統的二進制工具binutils 、針對目標系統的標準c 庫glibc 和針對目標系統的Linux 內核頭文件。
在linux 的根目錄下，通過命令tar Ixvf cross-2.95.3.tar.bz2 進行解壓縮，執行完畢之后在/usr/local/ 目錄下自動生成arm/2.95.3 目錄，進入2.93.3 目錄下可以看到arm-linux 、bin、include 、lib 等各種目錄，說明交叉編譯工具安裝完畢，編譯環境已經建立起來了。
3.3 引導程序的移植
受嵌入式系統資源的限制，嵌入式系統的引導程序并不像PC 機上的引導程序一樣是由BIOS 和位于硬盤MBR 中的引導程序組成，整個系統的引導加載任務主要是由一個稱為BootLoader 的引導程序來完成的。BootLoader 是系統復位后首先要執行的代碼，主要作用是初始化硬件設備、建立內存空間的映射等，將系統的軟硬件環境帶到一個合適的狀態，從而為操作系統和應用程序的調用建立一個良好的環境。
系統的軟件設計中采用的引導程序是韓國Mizi 公司開發的BootLoader----vivi 。在嵌入式系統中，BootLoader 是高度依賴于硬件的，在嵌入式系統中建立一個通用的BootLoader 幾乎是不可能，因此對于每一種特定的平臺，都要移植一個BootLoader。可以說建立一個與平臺配套的、易于使用的BootLoader ，是軟件設計的關鍵一步。
針對本系統的引導程序移植的思路是找到一個與所設計的平臺最相近的平臺的BootLoader，然后根據所設計平臺的硬件參數對BootLoader 進行修改，從而完成BootLoader 的移植。首先根據實際情況修改vivi 工程管理文件Makefile 文件中的相關參數，包括交叉編譯器庫和頭文件路徑，交叉編譯開關選項設置，Linux 內核代碼中的庫和頭文件路徑等。然后根據硬件平臺的參數修改相應的配置，如處理器時鐘、存儲器初始化、通用I/O 初始化等等。然后進行配置、編譯生成可執行的代碼。
3.4 內核的移植
由于嵌入式系統是針對特定應用的，而且資源有限，所以標準Linux 無法應用到嵌入式系統中，因此必須根據實際情況對Linux 進行裁剪、配置，從而產生一個適用的嵌入式Linux 操作系統。Linux 內核的移植包括獲取源代碼、修改設置、裁減配置和編譯。
3.4.1 獲取源代碼
Linux 內核源代碼一般都有專門的機構負責維護，我們可以從這些機構的網站上下載下來使用。修改設置
嵌入式系統的應用的針對性很強，從站點上下載下來的內核不可能包含針對所有嵌入式系統的代碼，因此需要對代碼進行修改設置，從而適合目標平臺。一般包含下面幾步。
① 編寫與處理器相關的代碼。主要包括時鐘設置、中斷設置、存儲器分配及其他一些寄存器的設置等等，這些與HMS30C7202 處理器相關的代碼放在/arch/arm/mach-s3c2440 目錄下。
② 修改根目錄下的工程管理文件Makefile ，指定所移植的硬件平臺和交叉編譯器的路徑。
③ 修改/ arch/arm 目錄下的工程管理文件Makefile ，指定內核運行的虛擬地址，修改該目錄下的配置文件config.in，以便在執行配置命令時能夠顯示HMS30C7202 的相關信息。
④在/arch/arm/def-configs 目錄下添加配置好的HMS30C7202 配置文件。在/arch/arm/boot/compressed 目錄下添加處理器的初始化代碼head-s3c2440.s 。
⑤ 修改/arch/arm/kernel 目錄下的工程管理文件Makefile ，確定文件類型之間的依賴關系。