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ARM 的嵌入式Linux 移植体验之操作系统(上)
作者: 宋宝华
摘要
本章介绍了嵌入式Linux 的背景、移植项目、init 进程修改和文件系统移植,通过这些步骤,
我们可以在嵌入式系统上启动一个基本的Linux 。
关键词:ARM ,嵌入式Linux ,移植
在笔者撰写的《C 语言嵌入式系统编程修炼之道》一文中,主要陈诉的软件架构是单任务无
操作系统平台的,而本文的侧重点则在于讲述操作系统嵌入的软件架构,二者的区别如下图:
嵌入式操作系统并不总是必须的,因为程序完全可以在裸板上运行。尽管如此,但对于复杂
的系统,为使其具有任务管理、定时器管理、存储器管理、资源管理、事件管理、系统管理、
消息管理、队列管理和中断处理的能力,提供多任务处理,更好的分配系统资源的功能,很
有必要针对特定的硬件平台和实际应用移植操作系统。鉴于Linux 的源代码开放性,它成为
嵌入式操作系统领域的很好选择。国内外许多知名大学、公司、研究机构都加入了嵌入式
Linux 的研究行列,推出了一些著名的版本:
·RT-Linux 提供了一个精巧的实时内核,把标准的 Linux 核心作为实时核心的一个进程同用
户的实时进程一起调度。RT-Linux 已成功地应用于航天飞机的空间数据采集、科学仪器测
控和电影特技图像处理等广泛的应用领域。如NASA(美国国家宇航局)将装有RT-Linux 的设
备放在飞机上,以测量Georage 咫风的风速;
·uCLinux (Micro-Control-Linux ,u 表示Micro ,C 表示Control )去掉了MMU (内存管理)
功能,应用于没有虚拟内存管理的微处理器/微控制器,它已经被成功地移植到了很多平台
上。
本章涉及的mizi-linux 由韩国mizi 公司根据Linux 2.4 内核移植而来,支持S3C2410A 处理
器。
1.Linux 内核要点
和其他操作系统一样,Linux 包含进程调度与进程间通信(IPC)、内存管理(MMU)、虚拟文件
系统(VFS)、网络接口等,下图给出了Linux 的组成及其关系:
Linux 内核源代码包括多个目录:
(1)arch :包括硬件特定的内核代码,如arm、mips 、i386 等;
(2 )drivers :包含硬件驱动代码,如char、cdrom、scsi、mtd 等;
(3 )include :通用头文件及针对不同平台特定的头文件,如asm-i386、asm-arm 等;
(4 )init :内核初始化代码;
(5 )ipc :进程间通信代码;
(6 )kernel :内核核心代码;
(7 )mm :内存管理代码;
(8 )net :与网络协议栈相关的代码,如ipv4、ipv6、ethernet 等;
(9 )fs :文件系统相关代码,如nfs 、vfat 等;
(10)lib :库文件,与平台无关的strlen、strcpy 等,如在string.c 中包含:
char * strcpy(char * dest,const char *src)
{
char *tmp = dest;
while ((*dest++ = *src++) != \0)
/* nothing */;
return tmp;
}
(11)Documentation :文档
在Linux 内核的实现中,有一些数据结构使用非常频繁,对研读内核的人来说至为关键,它
们是:
1.task_struct
Linux 内核利用task_struct 数据结构代表一个进程,用task_struct 指针形成一个task 数组。
当建立新进程的时候,Linux 为新的进程分配一个task_struct 结构,然后将指针保存在task
数组中。调度程序维护current 指针,它指向当前正在运行的进程。
2.mm_struct
每个进程的虚拟内存由mm_struct 结构代表。该结构中包含了一组指向vm-area_struct 结构
的指针,vm-area_struct 结构描述了虚拟内存的一个区域。
3.inode
Linux 虚拟文件系统中的文件、目录等均由对应的索引节点(inode)代表。
2.Linux 移植项目
mizi-linux 已经根据Linux 2.4 内核针对S3C2410A 这一芯片进行了有针对性的移植工作,包
括:
(1)修改根目录下的Makefile 文件
a.指定目标平台为ARM :
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