嵌入式系统北京航空航天大学Experiment3(免费阅读).ppt

实验目的 实验内容 Bootloader Linux内核 实验步骤 实验目的 了解bootloader及其作用，了解Linux内核结构。 掌握配置和编译Linux系统内核的方法以及移植嵌入式Linux的基本步骤。 实验内容 在Linux系统的宿主PC下，修改裁减内核源码，编译生成bootloader、内核映像和根文件系统。 在Windows系统的宿主PC下，烧写bootloader、内核映像和根文件系统。（带U盘） 嵌入式Linux系统构成 引导加载程序(armboot, blob, redboot, vivi, U-Boot) 启动加载模式（正常工作模式），下载模式 内核 文件系统 用户应用程序（有时还包括嵌入式图形用户界面） Bootloader介绍 引导加载程序bootloader是系统加电后运行的第一段代码，它完成整个系统的加载启动任务。 在基于ARM的嵌入式系统中，系统在上电或复位时通常都从地址0开始执行，而在这个地址处放的通常就是系统的bootloader。 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的启动流程 第一个阶段主要包括依赖于CPU的体系结构硬件初始化的代码，通常用汇编语言实现。这个阶段的任务有： ◆基本的硬件设备初始化（屏蔽所有中断、关闭处理器内部指令/数据cache等） ◆为第二阶段准备RAM空间 ◆如果是从某个固态存储媒质中，则复制Bootloader的第二阶段代码到RAM ◆设置堆栈 ◆跳转到第二阶段的C程序入口点 第二个阶段通常用C语言完成，以便实现更复杂的功能，也使程序有更好的可读性和移植性。这个阶段的任务有： ◆初始化本阶段要使用到的硬件设备 ◆检测系统内存映射 ◆将内核映像和根文件系统映像从flash读到RAM ◆为内核设置启动参数 ◆启动内核（将控制交给内核） Linux内核介绍 目前专门针对嵌入式设备的Linux改版有针对无MMU的uClinux和针对有MMU的标准Linux在各硬件体系结构上的移植版本。 uClinux是通过对标准Linux内核裁减，去除虚拟内存管理部分的代码，并对内存分配进行优化，从而达到提高系统运行效率的目的。 因此uClinux的应用程序开发要求用户自己正确的处理内存管理，一旦错误地修改了其他进程的内存，将可能造成系统死机。基于像ARM2410这样的ARM9内核的ARM-Linux使用了MMU的内存管理，对进程有保护，提高了嵌入式系统中多进程的保护能力。使用户应用程序的可靠性得以提高，降低了用户的开发难度。 Linux内核结构 /arch目录，包含了体系结构相关部分的内核代码，如i386 arm等平台，而每个平台又包括以下几个目录： boot：包括启动内核所用的部分或全部代码 kernel：存放支持体系结构特有的特征的实现 lib：存放高速的体现结构特有的通用函数的实现 mm：存放体系结构特有的内存管理程序的实现 /drivers目录，保存了内核中所有设备驱动程序。 /fs目录，列出了Linux支持的所有文件系统的代码，如ntfs ext3和yaffs等 /include目录，包括编译核心所需要的大部分头文件，例如与平台无关的头文件在include/linux子目录下。不同的平台需要的头文件会有所不同，因此该目录和arch目录一样，按平台划分多个子目录，如asm-arm是arm平台的。 Linux内核结构（续） /init目录，包含了内核的初始化代码，有main.c version.c两个文件。 /ipc目录，包含了核心进程间的通信代码。 /kernel目录，内核管理的核心代码在此，与处理器结构相关的代码都在arch/*/kernel目录下。 /lib目录，包括与平台无关的通用函数。 /mm目录，包含了所有的内存管理代码。与具体硬件体系结构相关的内存管理代码位于arch/*/kernel目录下。 /net目录，里面是核心的网络部分代码，其每个子目录对应于网络的一个方面。 其他目录，Documentation目录存放了许多文档。scripts目录存放配置内核的一些脚本文件。 Linux内核移植 1 Linux内核的移植主要包含启动代码的修改，内核的链接及装入，参数传递，内核引导几个部分。我们在移植工作中要改动的代码主要集中在与体系结构相关部分。 在/arch/arm/boot/bootp目录中，有个init.S的ARM汇编文件，它就是引导Linux内核在arm平台上启动的初始化代码。它里面定义了一个全局符号_start，它定义了默认的起始地址，同时它也是整体内核二进制镜像的