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        高手進階2.6內核的Linux嵌入式系統應用

        作者: 時間:2013-04-06 來源:網絡 收藏

        1.6 面向應用

        嵌入式應用有用戶定制的特點,硬件設計都針對特定應用開發,這給系統帶來對非標準化設計支持的問題(如IRQ的管理)。為了更好地實現,可以采用部件化的操作系統。2.6采用的子系統架構將功能模塊化,可以定制而對其他部分影響最小。同時2.6提供了多種新技術的支持以實現各種應用開發,如Advanced Sound Architecture(ALSA)和Video4Linux等,對多媒體信息處理更加方便;對USB2.0的支持,提供更高速的傳輸,增加藍牙無線接口、音頻數據鏈接和面向鏈接的數據傳輸L2CAP,滿足短距離的無線連接的需要;而且在中還可以配置成無輸入和顯示的純粹無用戶接口系統。

        2 應用研究

        開發板上移植嵌入式Linux 2.6.11.7內核系統,應用于構建H.264多媒體系統。

        2.1 建立交叉編譯環境

        在RedHat9的主機上進行內核移植開發,首先需要建立交叉編譯環境。由于中采用了一些新的特性和指令,需要采用較新的工具集,采用binutils-2.15、gcc-3.4.2、glibc-2.2.5、linux-2.6.8、glibc-linuxthreads-2.2.5來建立交叉編譯工具鏈,建立之后將工具鏈路徑加入系統路徑$PATH中。

        2.2 內核修改

        Linux 2.6.11.7內核加入了對芯片的支持,不再需要任何補丁文件。修改內核源碼中Makefile的交叉編譯選項ARCH=arm,CROSS_COMPILE=arm-linux-。針對硬件配置,需要在arch/arm/mach-s3c2410/devs.c或者smdk2410.c中添加FLASH的分區信息s3c_nand_info,如表1。

        表1 NAND FLASH分區表 分區名 起始地址 大 小 Vivi 0x00000000 0x00020000 Param 0x00020000 0x00010000 Kernel 0x00030000 0x001c0000 Root 0x00200000 0x00200000 Usr 0x00400000 0x03c00000

        然后在s3c_device_nand中增加.dev={.platform_data= s3c_nand_info},在arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c中的__initdata部分增加s3c_device_nand,使內核在啟動時初始化NAND FLASH信息。

        2.3 內核編譯加載

        對內核進行適當的配置是一個量體裁衣的過程。由于會根據本地系統配置進行初始設置,可以導入內核源碼默認s3c2410的配置文件,方便加載內核基本配置,然后再選擇所需選項。對MTD配置選擇支持MTD設備驅動以及NAND FLASH驅動;選擇支持要用到的各類文件系統(DEVFS、TMPFS、CRAMFS、YAFFS、EXT2、NFS)以及網絡設備和協議,本系統加載了網絡芯片CS8900以及USB支持;在H.264多媒體系統中還需要加載Frame buffer以支持LCD顯示功能。使用交叉編譯工具編譯內核源碼后, 會在arch/arm/boot/下生成名為zImage的內核映像,在Boot loader的命令提示模式下使用下載命令完成內核加載到開發板的存儲設備FLASH中。編譯過程(相對以前版本的編譯過程,2.6內核編譯有所簡化):

        make mrproper

        make menuconfig(字符界面,或者用make xconfig圖形界面,但需要Qt庫的支持,而make gconfig則需要GTK庫的支持)

        make

        make bzImage

        2.4 文件系統

        Linux采用文件系統組織系統中的文件和設備,為設備和用戶程序提供統一接口。Linux 支持多種文件系統,本系統使用CRAMFS格式的只讀根文件系統,而將FLASH中的USER區使用支持可讀寫的YA FFS文件系統格式,方便添加自己的應用程序。

        在根文件系統中,為保護系統的基本設置不被更改,采用CRAMFS格式。采用DEVFS來實現基本設備的建立掛載,同時使用BusyBox也是一個縮小根文件系統的辦法,提供了系統的基本指令;還需要建立一些必備的目錄,添加所需配置文件,如fstab、inittab等;還有一個重要的工作就是添加系統應用必備的動態函數庫。使用生成工具mkcramfs 將整個根文件目錄里的內容制作成映像文件。

        mkcramfs rootfs rootfs.ramfs

        YAFFS文件系統格式的支持需要將驅動加入到內核代碼樹下fs/yaffs/,修改內核配置文件,就可以在內核編譯中加載對該文件系統的支持。使用mkyaffs工具將NAND FLASH分區格式化為YAFFS分區,將mkyaffsimage生成的應用程序鏡像燒寫進YAFFS分區,在啟動時通過寫入fstab自動加載YAFFS分區即可。

        2.5 網絡設備驅動

        系統中采用CS8900A的10M網絡芯片,它使用的nGCS3和IRQ_EINT9,相應修改linux/arch/arm/mach-s3c2410/irq.c,并在mach-smdk2410.c的smdk2410_iodesc>中增加{SMDK2410_ETH_IO,S3C2410_CS2, SZ_1M, MT_DEVICE},內核源碼中加入芯片的驅動程序drivers/net/arm/cs8900.h和cs8900.c,并且配置網絡設備驅動的Makefile和Kconfig文件,加入CS8900A的配置選項,這樣可以在內核編譯時加載網絡設備的驅動。

        在Linux2.6應用的同時,也要看到其與以前版本內核比較存在的一些問題。在內核的編譯時間、內核鏡像大小、內核占用RAM空間大小、系統啟動時間相對Linux2.4而言都存在不同程度的不足,但在硬件條件日益進步的現今可以接受,而且一部分也是由于功能加強必然帶來的。雖然Linux并非一個真正的實時操作系統,但2.6內核的改進能夠滿足大部分的應用需求,所以Linux2.6內核將會在嵌入式系統領域大展身手。

        linux操作系統文章專題:linux操作系統詳解(linux不再難懂)

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