ARM在嵌入式linux内核裁剪与移植的应用

微处理器用一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。微处理器与传统的中央处理器相比，具有体积小，重量轻和容易模块化等优点。微处理器的基本组成部分有：寄存器堆、运算器、时序控制电路，以及数据和地址总线。微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，是微型计算机的运算控制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。但这些专用操作系统都是商业化产品，其高昂的价格使许多低端产品的小公司望而却步；而且，源代码封闭性也大大限制了开发者的积极性。而Linux的开放性，使得许多人都认为Linux非常适合多数Intemet设备。Linux操作系统可以支持不同的设备和不同的配置。Linux对厂商不偏不倚，而且成本极低，因而很快成为用于各种设备的操作系统。嵌入式linux是大势所趋，其巨大的市场潜力与酝酿的无限商机必然会吸引众多的厂商进入这一领域。

1 嵌入式linux操作系统

Linux是一类Unix计算机操作系统的统称。Linux操作系统的内核的名字也是"Linux".Linux操作系统也是自由软件和开放源代码发展中最着名的例子。严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux内核，但在实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核，并且使用GNU工程各种工具和数据库的操作系统。Linux得名于计算机业余爱好者LinuSTorvalds.Linux的程序源码全部公开，任何人都可以根据自己的需要裁剪内核，以适应自己的系统。文章以将linux移植到ARM920T内核的s3c2410处理器芯片为例，介绍了嵌入式linux内核的裁剪以及移植过程，文中介绍的基本原理与方法技巧也可用于其它芯片。

2 内核移植过程

2.1 建立交叉编译环境

在一种计算机环境中运行的编译程序，能编译出在另外一种环境下运行的代码，我们就称这种编译器支持交叉编译。这个编译过程就叫交叉编译。简单地说，就是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码。这里需要注意的是所谓平台，实际上包含两个概念：体系结构（Architecture）、操作系统（Operating System）。同一个体系结构可以运行不同的操作系统；同样，同一个操作系统也可以在不同的体系结构上运行。举例来说，我们常说的x86 Linux平台实际上是Intel x86体系结构和Linux for x86操作系统的统称；而x86 WinNT平台实际上是Intel x86体系结构和Windows NT for x86操作系统的简称。

交叉编译交叉编译呢，简单地说，就是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码。这里需要注意的是所谓 平台，实际上包含两个概念：体系结构（Architecture）、操作系统（Operating System）。同一个体系结构可以运行不同的操作系统；同样，同一个操作系统也可以在不同的体系结构上运行。

交叉编译器完整的安装涉及到多个软件安装，最重要的有binutils、gcc、glibc三个。其中，binutils主要用于生成一些辅助工具；gcc则用来生成交叉编译器，主要生成arm-linux-gcc交叉编译工具；glibc主要是提供用户程序所使用的一些基本的函数库。

自行搭建交叉编译环境通常比较复杂，而且很容易出错。本文使用的是开发板自带的交叉编译器，即CROSS一3.3.4.交叉编译器，该编译只需将光盘中的arm-linux一3.3.4.bar.bz2用tar ixvf arm-linux一3.3.4.bar.bz2命令解压到/usr/local/arm下即可。

2.2 修改Makefile

Makefile文件Makefile一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作，因为makefile就像一个Shell脚本一样，其中也可以执行操作系统的命令。

修改内核目录树根下的Makefile时，可先指明交叉编译器。设计时，可向Makefile中添加如下内容：

ARCH ?=arm

CROSS_COMPILE?=arm-linux-然后设置PATH环境变量，使其可以找到其交叉编译工具链，然后运行vi~/.bashrc,再添加如下内容：

export PATH=/usr/local/arln-linux一3.4.4/bin:$PATH

2.3 设置Flash分区

此处一共要修改3个文件，分别如下：

（1）在arch/arm/machS3C2410/devs.c文件中添加如下内容：

#include<linux/mtd/partitiONs.h>

#include<linux/mtd/nand.h>

#include<asm/arch/nand.h>

然后再建立Nand flash分区表；同时建立Nand F1ash芯片支持，最后加入Nand FLASH芯片并支持到Nand Flash驱动。

另外，还要修改arch/arm/machs3c2410/devs.C文件中的s3c_device_nand结构体变量，同时添加对dev成员的赋值。

（2）指定启动时初始化

内核启动时，可以依据对分区的设置进行初始配置，然后修改arch/am4mach-s3c2410/machsmdk2410.e文件下的smdk2410_devices[],指明初始化时包括在前面所设置的flash分区信息，并添加如下语句：

&s3c_device_nand,

（3）禁止Flash ECC校验

内核一般都是通过UBOOT写到Nand Flash的。UBOOT则通过软件ECC算法来产生ECC校验码，这与内核校验的ECC码不一样，内核中的ECC码是由S3C2410中Nand Flash控制器产生的。所以，这里选择禁止内核ECC校验。

修改drivers/mtd/nand/s3c2410.C 下的s3c2410_nand_init_chip （）函数，可在该函数体最后加上如下一条语句：

chip->eccmode=NAND_ECC_NONE;

3 内核配置过程

3.1 支持启动时挂载devfs

为了使内核支持devfs以及在启动且在/sbin/init运行之前能自动挂载/dev为devfs文件系统，应修改fs/Keonfig文件，找到menu"Pseudo filesystems"并添加如下语句：

3.2 配置内核产生。config文件

Linux内核裁减的配置菜单命令有好几个配置方法，这几个方法实现的功能类似，只是与用户的交互界面不同。其中：

make config是基于文本的、最为传统的配置界面，可进入命令行；

make menuconfig是基于文本菜单的配置界面；

make xconfig是基于图形窗口模式的配置界面，在Xwindow下推荐使用该界面。

在这3种方法中，make menuconfig使用最为广泛，这里选用的是make menuconfig的配置方法。相应的配置有三种选择，它们分别代表的含义如下：

"Y":将该功能编译进内核；

"N":不将该功能编译进内核；

"M":将该功能编译成可以在需要时动态插入到内核中的模块。

运行make menuconfig时，在smdk2410_defeonfig基础上，其所增删的内核配置项如下：

（1）增加对模块的支持

　　Loadable module support--->

　　[*]Enable loadable module support

　　[*]Automatic kernel module loading

　　System Type-->

4 内核编译与下载

4.1 内核编译

编译内核时，可运行以下命令：其一是#make clean,即清理环境，保证没有不正确的依赖文件存在；二是#make dep,即将内核源码树中每个子目录产生的".depend"文件建立起依赖关系；三是#make zImage,用于建立压缩的linux内核映像。

4.2 下载zImage到开发板

下载zImage到开发板的方法很多，常见的有网络下载（如FTP、TFTP等方式）、串口下载、USB下载等。本文采用FTP方式来移植Linux内核映像文件到目标机NAND FLASH中。代码如下：

CRANE2410#tftp 0x30008000 zImage至此，该嵌入式Linux的编译和移植工作便告全部完成。

5 结束语

本文以将linux移植到ARM920T内核的s3c2410处理器芯片为例，介绍了嵌入式linux内核裁剪以及移植的过程，并对移植中的关键技术和重要步骤给出了详细的说明。移植后的Linux系统在开发板上运行稳定，性能良好。本文的操作过程对嵌入式Linux系统在其它处理器上的移植也具有参考意义。