ARM 4510開發板移植uclinux手記

我并沒有為arm體系結構的處理器移植uclinux操作系統，因為這方面的關鍵工作已經有人做完了。我只是讓uclinux操作系統在恒堅ARM4510開發板上跑起來了。

一、 熟悉開發板硬件構成和基本工作原理

恒堅ARM4510開發板選用32位的高性能三星4510微控制器、SST公司2Mx16bits的FLASH和現代公司的兩片8Mx16bits的 SDRAM，共同構成了基本嵌入式硬件系統，屬典型的嵌入式設備開發板，而且外圍實驗用件、開發及接口電路較為齊全。恒堅開發板自帶的集成開發環境，易學易用，作為嵌入式軟件編譯入門和熟悉開發板硬件構成，還是不錯的。在windows環境下，安裝恒堅集成開發環境。然后，先跑恒堅開發板配的流水燈實驗程序。從程序中，可以體會到幾點：

1、 嵌入式軟件構成

嵌入式軟件一般由一段匯編程序(init.s)和隨后的C程序構成。匯編程序作為起始部分，被定位在0x0地址，這個地址是硬件系統上電后，首先執行的地址。匯編程序通過寫微控制器的各個硬件寄存器，完成硬件的初始化，如配置SDRAM地址、數據線位數(8位、16位、32位)等，然后跳轉到后面的C程序中運行。

2、 嵌入式硬件構成

軟、硬件是相互關聯的。雖然用放大鏡查板子、萬用表量電路，都是熟悉“硬”構成的基礎。這方面，可以查一下微控制器的32位數據線是如何與兩片SDRAM的數據線相連的;還有低16位數據線與FLASH的16位數據線是如何相連的。

通過軟件編程，可以寫數據到微控制器的寄存器中，以配置硬件結構、功能、性能等。比如，向微控制器的SDRAMCON0寄存器中寫入 0x20040380，SDRAM的地址就映射在微控制器的存取地址區域0x1000000~0x2000000之間。如果再次向SDRAMCON0寄存器中寫入0x10000380，則SDRAM的地址就映射到0x0~0x1000000之間了。同時配合改寫FLASH(ROM)控制寄存器 ROMCON0的內容，可把FLASH由上電時的0x0地址，映射到0x1000000地址，這就是地址重映射(remap)原理。重映射的目的，是讓程序能夠在SDRAM中運行，而非FLASH中，其原因是多樣的。

以上硬件相關內容，可參考《ARM應用系統開發詳解──基于S3C4510B的系統設計》一書的“應用系統設計與調試”一章，還有現代公司的SDRAM芯片數據資料、SST公司的FLASH芯片數據資料等。

3、 地址重映射的實現

在跑馬燈實驗程序中增加代碼，可以實現地址重映射，并讓程序在FLASH和SDRAM中循環跑動起來。

在匯編部分(init.s)的BL C_Entry 語句后，插入如下代碼：

ldr r0, =0x0 /* FLASH起始地址*/

ldr r1, =0x200000 /* FLASH大小2M */

ldr r2, =0x1000000 /*SDRAM起始地址*/

rom2ram_copy_loop: /* copy image to ram*/

ldr r3, [r0], #4 /*[r0]->r3, r0=r0+4*/

str r3, [r2], #4 /*r3->[r2], r2=r2+4*/

subs r1, r1, #4 /*r1=r1-4*/

bne rom2ram_copy_loop /*將整個FLASH中的內容，全部拷貝到SDRAM中*/

LDR r1, =rEXTDBWTH /*設置外圍各芯片與微控制器連結的數據線寬度(位)*/

LDR r2, =rROMCON0_S /*設置FLASH(ROM)起始(0x1000000)、結束地址*/

LDR r3, =rROMCON1 /*設置第二片ROM，本系統沒有，可忽略*/

LDR r4, =rROMCON2 /*同上*/

LDR r5, =rROMCON3 /*同上*/

LDR r6, =rROMCON4 /*同上*/

LDR r7, =rROMCON5 /*同上*/

LDR r8, =rSDRAMCON0_S /*設置SDRAM起始(0x0)、結束地址*/

LDR r9, =rSDRAMCON1 /*設置第二片SDRAM，本系統沒有，可忽略*/

LDR r10,=rSDRAMCON2 /*同上*/

LDR r11,=rSDRAMCON3 /*同上*/

LDR r12,=rSREFEXTCON /*設置SDRAM刷新率及外部I/O組0的地址*/

LDR r0, =EXTDBWTH /*寄存器組的起始地址，0x3FF3010*/

STMIA r0, {r1-r12} /* remap![r1]->[r0], [r2]->[r0+4], [r3]->[r0+8]……*

/*把SDRAM的地址映射到0x0，FLASH則映射到0x1000000*/

BL C_Entry /*重映射后，再次循環走燈和閃爍*/

另外，還須更改C代碼主程序C_Entry()中的內容如下：

{

//while(1) 不再進入死循環

//{

ledRun(10); //循環走燈10次

shineled(5); //閃爍5次

//}

}

用恒堅的集成編譯環境編譯并下載程序到開發板，觀察同樣的C程序在FLASH和SDRAM中運行時跑馬燈的循環和閃爍速度是否不同。

恒堅開發板還配有幾個程序，如串口通信實驗程序，LCD顯示控制實驗程序。這些程序都不大，很經典，值得花些時間認真研究一下。

最后需要說明，集成開發環境多用于編譯簡單的程序，如單循環前后臺式的、編程量不大的應用程序。如果要實現多任務下的復雜調度，又要能簡化軟件設計和充分利用微控制器的高性能，就要嵌入操作系統了。在引入uclinux操作系統后，一般改用命令行式的編譯工具，如arm-elf-gcc等，它們運行在 Linux操作系統之上，而非windows操作系統了。

二、 學用Linux操作系統

因為免費和開源，在科研和開發領域，linux操作系統正在逐漸取代windows操作系統，成為個人計算機的主流操作系統。

1、 為(宿)主機安裝linux操作系統

選擇內核穩定的高版本linux操作系統，可以保證安裝時對硬件設備的自動識別，更可保證以后編譯和運行的可靠性。硬盤分區時，必須建立交換分區 (swap)，其大小是主機內存的兩倍;還要有一個ext3分區掛載在linux系統根目錄()下，它至少要有3G;條件許可，還可以建立一個100M 大小的分區，掛載在啟動目錄(boot)下。選擇工作站方式安裝linux系統即可。

2、 uclinux與linux的不同

uclinux源自linux，是對后者的裁減、精化，也有一些改動。后者多用于臺式機，對硬件設備要求高。前者則多用于嵌入式設備中，畢竟嵌入式設備資源有限。

3、 其它虛擬操作系統

有些建立在windows操作系統之上的或并行的虛擬linux環境，如cygwin，VM等，但它們并不適合初次移植uclinux操作系統到嵌入式設備時選用。如果選用它們，就必須更改uclinux系統源代碼中的多份Makefile文件內容，以適應編譯時從標準linux操作系統到其仿真環境的變化。