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基于ARM-μCLinux嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)引導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)
摘要：介紹了ARM-μCLinux嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，重點(diǎn)分析了ARM--μCLinux嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)引導(dǎo)的過(guò)程實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)啟動(dòng)引導(dǎo)的技術(shù)難點(diǎn)，提出了一種有效的啟動(dòng)引導(dǎo)方案。關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng) 引導(dǎo) ARM μCLinux
32位ARM嵌入式處理器具有高性能、低軾耗的特性，已被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、無(wú)線通信和網(wǎng)絡(luò)通信等領(lǐng)域。ΜCLinux是專門為無(wú)MMU處理器設(shè)計(jì)的嵌入式操作系統(tǒng)，支持ARM、Motorola等微處理器。目前國(guó)內(nèi)外采用ARM-μCLinux作為嵌入式系統(tǒng)非常普遍。而嵌入式系統(tǒng)的啟動(dòng)引導(dǎo)技術(shù)是嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一個(gè)難點(diǎn)。系統(tǒng)啟動(dòng)引導(dǎo)的成功與否決定了應(yīng)用程序的運(yùn)行環(huán)境是否能正確構(gòu)建，即系統(tǒng)啟動(dòng)成功是應(yīng)用正確運(yùn)行的前提。
常用的嵌入式系統(tǒng)啟動(dòng)方法是先通過(guò)JTAG將嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核與進(jìn)Flash，再由其帶的引導(dǎo)程序bootloader完成嵌放式系統(tǒng)的啟動(dòng)引導(dǎo)工作。這種方法要借助昂貴的JTAG設(shè)備完成操作系統(tǒng)內(nèi)核 的燒寫(xiě)工作，并且不能方便地更新嵌入式系統(tǒng)中的軟件平臺(tái)。本文提出一種基于ARM-μCLinux嵌入式系統(tǒng)的啟動(dòng)引導(dǎo)方案，不但可以通過(guò)簡(jiǎn)易的串口方便地更新嵌入式系統(tǒng)內(nèi)的軟件平臺(tái)，而且成功解決了這種架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)的啟動(dòng)、初始化、操作系統(tǒng)內(nèi)核的固化和引導(dǎo)等問(wèn)題。本文簡(jiǎn)略說(shuō)明ARM-μCLinux嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)；描述系統(tǒng)引導(dǎo)程序bootloader的設(shè)計(jì)，闡述設(shè)計(jì)時(shí)考慮的因素和需解決的技術(shù)難點(diǎn)，給出一套可行的引導(dǎo)程序流程；針對(duì)μCLinux內(nèi)核的引導(dǎo)程序，說(shuō)明μCLinux內(nèi)核的加載和初始化過(guò)程。
1 系統(tǒng)組成
典型的ARM嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)一般包括一個(gè)以ARM為內(nèi)核的處理器、存儲(chǔ)器和必要的外部接口與設(shè)備。在本系統(tǒng)中，采用內(nèi)嵌ARM7TDMI的Samsung公司的S3C4510處理器，存儲(chǔ)器使用2MB的Flash和16MB的SDRAM，外部接口除了用于下載和通信的串口，還配備了一個(gè)以太網(wǎng)接口，以支持S3C4510的網(wǎng)絡(luò)功能。
軟件平臺(tái)由以下部分組成：系統(tǒng)引導(dǎo)程序、嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核、文件系統(tǒng)。系統(tǒng)引導(dǎo)程序通常也稱為bootloader，代碼量雖少，但是作用非常大，相當(dāng)于PC上的BIOS，負(fù)責(zé)將操作系統(tǒng)內(nèi)核固化到Flash中和系統(tǒng)初始化工作，然后將系統(tǒng)控制權(quán)交給操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核是嵌入式系統(tǒng)加電運(yùn)行后的管理平臺(tái)，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)性任務(wù)和多任務(wù)的管理。ARM7TDMI是一款沒(méi)有MMU的處理器，因此采用μCLinux作為本系統(tǒng)的操作系統(tǒng)內(nèi)核。ΜCLinux是Linux是一個(gè)分支，專為無(wú)MMU的處理器設(shè)計(jì)，它繼承了Linux強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能和多任務(wù)管理功能，并對(duì)內(nèi)存管理和進(jìn)程管理進(jìn)行了改寫(xiě)，滿足無(wú)MMU處理器的開(kāi)發(fā)要求。文件系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)軟件平臺(tái)占用存儲(chǔ)量最大的一部分，也是與用戶開(kāi)發(fā)最相關(guān)的一部分。它存儲(chǔ)了系統(tǒng)配置文件、系統(tǒng)程序、用戶應(yīng)用程序和必需的驅(qū)動(dòng)程序。
軟件平臺(tái)固化在Flash中。通常根據(jù)軟件平臺(tái)的內(nèi)容 對(duì)Flash的地址空間進(jìn)行分區(qū)，一般分三個(gè)區(qū)，分別豐放bootloader、μCLinux內(nèi)核和文件系統(tǒng)。分區(qū)的方式一般有兩種：一種是根據(jù)三個(gè)部分預(yù)定的存儲(chǔ)空量，允許bootloader、內(nèi)核和文件系統(tǒng)擁有自己固定的
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