Linux操作系统在定制PMP DM320的应用

摘 要： Linux 是一种适合于嵌入式系统的开源操作系统，可以高效地处理各种复杂的任务。从基于TI DM320的PMP 解决方案入手，以TI DM320 平台为例，提出一种在PMP 系统上应用嵌入式Linux 的方法，探讨了BootlOAder 启动程序和嵌入式Linux 内核的移植过程。

　　1 引言

　　PMP （Portable Multimedia Player,便携式多媒体播放器），也就是通常人们所说的MP4,现在是消费类电子产品的一个新热点[1].而TI 的解决方案是基于该公司的DM320 DSP,其处理器为DSP+ARM 双核处理器架构，利用DSP 进行音视频编解码和图像编解码等多媒体处理，ARM 处理器负责系统管理及提供外围设备接口。该方案在多媒体性能与综合成本方面极具竞争力。但是软件编程相对复杂以及产品开发周期较长。

　　2 PMP软件体系框架

　　PMP 软件最底层是操作系统层，该层主要包括Bootloader 引导程序和嵌入式Linux 操作系统。

　　Bootloader 主要完成系统从Flash 的启动、硬件各部分的初始化、LOGO 的显示以及OS 的引导；嵌入式Linux 主要包括经过定制的适合在DM320 上运行的Linux 操作系统。

　　3 Bootloader引导程序的定制

　　3.1 DM320 下的Bootloader 的启动过程

　　Bootloader是指系统启动后，在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。不同的Bootloader 的安装介质Flash,系统的启动过程是不一样的。

　　1） 当安装介质为NOR Flash 时，Bootloader 就可以直接在 Flash 闪存内运行，不必把代码拷贝到系统RAM 中。启动方式设置成外部Memory,这样ARM的开始地址就从0xFFFF:0000 开始。然后在Bootloader 的程序中， 把入口地址设置成0xFFFF:0000 即可。

　　2） 当安装介质为NAND Flash 时，系统上电以后，运行ROM 里面的启动代码，选择启动方式为：

　　AIM（Arm Internal Memory）ROM,ARM 的开始地址为0x0000:0000.然后ROM 里的程序会拷贝NANDFlash 里的User Bootloader 到处理器内部的RAM.

　　再次，执行User Bootloader 程序，完成初始化SDRAM 和驱动NAND Flash 的读能力等少量工作。

　　最后初始化系统，将NAND Flash 中的主Bootloader拷贝到SDRAM 中执行，拷贝完成后，要把存放主Bootloader 的内存地址， 赋值给pc（ProgramCounter）指针。

　　3.2 DM320 下Bootloader 启动程序的定制

　　本PMP 使用的Bootloader 为U-Boot.从Internet 上得到开源的U-Boot 程序，然后对DM320特有硬件环境进行初始化工作。

　　1） 修改Makefile 和Kconfig,目的是生成适合DM320 平台的配置选项以及目标文件。在。/Makefile（当前目录均为U-Boot 源码树根目录）下加入如下语句：

　　dm320_config : unconfig

　　@./mkconfig $（@:_config=） arm arm926ejsdm320

　　其中mkconfig 为一个脚本文件， 参数为（Target,Architecture,CPU ,Board）分别对应上面的四个参数（$（@:_config=） arm arm926ejsdm320）。

　　2） 在U-Boot 源码树下创建文件夹。/board/dm320.存放与DM320 平台有关的文件。

　　3） 在。/board/dm320/platform.S 中加入对DM320 寄存器初始化赋值语句， 在。/cpu/arm926ejs 中对cpu.c 和start.S 修改，前者提供有关cpu操作的函数，后者为cpu 执行时的初始化代码。

　　4） ./lib_arm/board.c 是完成初始化操作的主要文件。在文件中定义了一个初始化序列：

　　init_fnc_t *init_sequence[] = {

　　cpu_init, /* basic cpu dependent setup */

　　board_init, /* basic board dependent setup */

　　interrupt_init, /* set up exceptions */

　　env_init, /* initialize environment */

　　init_baudrate, /* initialize baudrate settings */

　　serial_init,/* serial communications setup */

　　console_init_f, /*init console */

　　display_banner, /* say that we are here */

　　dram_init,/*configure available RAM banks */

　　display_dram_config,

　　#if defined（CONFIG_VCMA9）

　　checkboard,

　　#endif

　　NULL,

　　};

　　上述数组中函数序列依次执行。在完成初始化序列后，将是一些特定的操作。

4 Linux内核的定制

　　本系统中采用的Linux 内核版本号为2.6.5.要定制Linux 内核，不仅要修改内核源码树，而且要编写相关外围设备的驱动程序， 使之成为一个适合DM320 运行的OS 环境。

　　4.1 Kconfig 文件的修改

　　Kconfig 文件是用来对所要加载内核内容进行配置的文件，其脚本语言描述参考。Documentationkbuild.[!--empirenews.page--]

　　首先，在内核目录下。/arch/arm/Kconfig 中加入DM320 的配置选项，将DM320 框架加入内核，这样才能在执行make menuconfig 配置内核时看到DM320 框架。修改内容如下：

　　choice

　　prompt "ARM system type"

　　default ARCH_DM320_20

　　表示：在配置ARM 架构的系统时：默认的就是DM320 框架。

　　source"arch/arm/mach-dm320-20/Kconfig"

　　表示：把DM320 框架下的配置选项也引入，同时把其他CPU 框架去掉，这样方便选择。比如：

　　#source "arch/arm/mach-clps711x/Kconfig"

　　#source"arch/arm/mach-integrator/Kconfig"（"#"表示注释掉相关的内容）

　　最后把内核配置选项中对DM320 开发有用的选进来。比如：

　　source "drivers/char/Kconfig"

　　if （！ARCH_DM320_20）

　　source "sound/Kconfig"

　　endif

　　表示：需要开发字符设备的驱动，而不需要声音的支持。

　　因为要把CODEC 编入内核，所以还要加入对CODEC 支持的配置选向。

　　source "codecs/modules/Kconfig"

　　如果要加入一个新的外围设备，也需要在Kconfig文件中加入相应的内容。比如说要加入一个三星的4寸TFT-LCD 的驱动，就需要修改。/drivers/char/Kconfig 文件，并加入以下内容：

　　config DM320_SAMSUNG_4_LCD

　　tristate "DM320 SAMSUNG 4.0 inch 16:9TFT LCD"

　　depends on ARCH_DM320_20 &&BOARD_400H

　　default y

　　help

　　This driver provides support for SAMSUNG4.0' 16:9 TFT-LCD

　　for DM320 Platform.

　　config DM320_SAMSUNG_4_LCD:表示增加

　　新的配置入口。一旦这个配置选项被选中就会在。/include/linux/autoconf.h 中有： #defineCONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD 1

　　这样整个内核源码中都可以使用CONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD 进行特定选择。

　　tristate "DM320 SAMSUNG 4.0 inch 16:9TFT-LCD":在引号里的内容是在配置选项中的提示文字。tristate 表示除了可以选择[*],[ ]外，还可以选择[M],表示把当前内容当成模块编译。

　　depends on ARCH_DM320_20 && BOARD_400H: 如果配置平台框架时选择了ARCH_DM320_20,在选择型号时选择BOARD_400H,就能看到三星4 寸TFT-LCD 配置选项。

　　default y:表示默认把此驱动编入内核。

　　help:help 的内容为对内核进行配置时，选中帮助选项所看到的内容。

　　4.2 Makefile 文件的修改

　　Makefile 根据配置文件。config 形成编译源文件列表，GNU 编译工具对源文件进行编译，把目标代码链接在一起，形成Linux 内核二进制文件。Makefile分布在各源代码目录中。

　　在作者所进行的PMP 设备开发中，首先是对主Makefile 的修改，比如：

　　ARCH:= arm

　　CROSS_COMPILE:=arm-linux-（对编译器的选项修改为ARM 平台）

　　EXTRAVERSION = -our0

　　EXTRAVERSION 变量值被附加在内核版本编号之后，成为内核建立后的最终版本。项目中使用的内核版本号为2.6.5,加上EXTRAVERSION 变量后，最终的版本就是2.6.5-our0,表示开发过程中零号内核版本。

　　对其他子目录的Makefile 文件的修改则相对容易。以加入三星4 寸TFT-LCD 驱动为例说明，当需要把此驱动模块加入相应的内核源码树时， 要在。/drivers/char/Makefile 文件中加入如下内容：

　　obj-$（CONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD） +=dm320_lcd_samsung4.o

　　5 总结

　　本文探讨了嵌入式Linux在PMP消费类电子产品上的应用，并实现了启动程序Bootloader 和Linux内核的移植和定制。目前一些项目产品已经过严格测试，成功推向市场。