第七章 嵌入式Linux移植.pptVIP

嵌入式系统及其软件工具 内存管理机制： 大体上来说，嵌入式系统所用到的内存管理机制主要有以下两种： 虚拟内存管理机制： 有一些嵌入式处理器提供了MMU，在MMU具备内存地址映射和寻址功能，它使操作系统的内存管理更加方便。如果存在MMU ，操作系统会使用它完成从虚拟地址到物理地址的转换， 所有的应用程序只需要使用虚拟地址寻址数据。 这种使用虚拟地址寻址整个系统的主存和辅存的方式在现代操作系统中被称为虚拟内存。MMU 便是实现虚拟内存的必要条件。 虚拟内存的管理方法使系统既可以运行体积比物理内存还要大的应用程序，也可以实现“按需调页”策略，既满足了程序的运行速度，又节约了物理内存空间。 在L inux系统中，虚拟内存机制的实现实现为我们提供了一个典型的例子：在不同的体系结构下， 使用了三级或者两级页式管理，利用MMU 完成从虚拟地址到物理地址之间的转换。基于虚拟内存管理的内存最大好处是：由于不同进程有自己单独的进程空间，十分有效的提高了系统可靠性和安全性。 内存管理机制： 非虚拟内存管理机制 在实时性要求比较高的情况下，很多嵌入式系统并不需要虚拟内存机制：因为虚拟内存机制会导致不确定性的 I/O阻塞时间， 使得程序运行时间不可预期，这是实时嵌入式系统的致命缺陷；另外，从嵌入式处理器的成本考虑，大多采用不装配MMU 的嵌入式微处理器。所以大多嵌入式系统采用的是实存储器管理策略。因而对于内存的访问是直接的，它对地址的访问不需要经过MMU，而是直接送到地址线上输出，所有程序中访问的地址都是实际的物理地址；而且，大多数嵌入式操作系统对内存空间没有保护，各个进程实际上共享一个运行空间。一个进程在执行前，系统必须为它分配足够的连续地址空间，然后全部载入主存储器的连续空间。 由此可见，嵌入式系统的开发人员不得不参与系统的内存管理。从编译内核开始，开发人员必须告诉系统这块开发板到底拥有多少内存；在开发应用程序时，必须考虑内存的分配情况并关注应用程序需要运行空间的大小。另外，由于采用实存储器管理策略，用户程序同内核以及其它用户程序在一个地址空间，程序开发时要保证不侵犯其它程序的地址空间，以使得程序不至于破坏系统的正常工作，或导致其它程序的运行异常；因而，嵌入式系统的开发人员对软件中的一些内存操作要格外小心。 UCOS就是使用非虚拟内存管理的一个例子，在UCOS中，所有的任务共享所有的物理内存，任务之间没有内存保护机制，这样能够提高系统的相应时间，但是任务内存操作不当，会引起系统崩溃。 PART1 7.1.1 BootLoader程序原理 对于PC系统，引导加载程序由BIOS（固件程序）和位于磁盘MBR（主引导记录）中系统引导程序（LILO和GRUB等）一起组成。BIOS完成硬件检测和资源分配后，将硬盘MBR中的引导程序读到系统的内存中，然后将控制权交给引导程序。引导程序的主要任务就是将内核映像从硬盘上读到内存中，然后跳转到内核的入口点去运行，即开始启动操作系统。 在嵌入式系统中，主要使用flash作为系统的存储煤介，很少用磁盘，因此整个系统的加载启动任务就完全由引导程序（也称为Bootloader）来完成。 嵌入式系统中的bootloader概念 bootloader是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。 Bootloader的功能 1.硬件设备初始化（CPU的主频、SDRAM、中断、串口等） 2.内核启动参数 3.启动内核 4.与主机进行交互，从串口、USB口或者网络口下载映象文件，并可以对FLASH等存储设备进行管理 Bootloader特点 1.依赖于硬件：每种不同的CPU体系结构都有不同的bootloader 2.bootloader还依靠具体的嵌入式板级设备的配置 Boot Loader 的安装媒介 1. 系统加电或复位后，所有的处理器通常都从某个预先安排的地址上取指令。比如，ARM在复位时从地址0x0取指。 2. 嵌入式系统中通常都有某种类型的固态存储设备（比如：ROM、EEPROM 或 FLASH 等）被映射到这个预先安排的地址上。因此在系统加电后，处理器将首先执行 Boot Loader 程序 3. Bootloader是最先被系统执行的程序 固态存储设备的典型空间分配结构 Boot Loader的控制方式 1. 主机和目标机之间一般通过串口建立连接，Boot Loader 软件在执行时通常会通过串口来进行通讯，比如：输出打印信息到串口，从串口读取用户控制字符 2. 也可以通过JTAG等其他接口通讯 Boot Lo