基于MPC850上的嵌入式Linux实现

    过细先容了将Linux-2.4.4版本的内核移植到基于MPC850的嵌入式开辟板上的细致实现和关键技能。
　　These papers introduce the implement and key techniques for transplanting Linux-2.4.4 kernel to MPC850 development board．
　
    MPC850是一种多用途的通讯微处理惩罚处罚器，其内部集成了一个PowerPCRISC内核和CPM通讯处理惩罚处罚模块，具有较高的性价比和通讯及网络处理惩罚处罚本领，可用于种种通讯及控制体系中。Linux作为一种强大的开放式利用体系，依附其开放的源代码，高效、稳固、可裁剪的内核等诸多长处，被越来越多地应用于嵌入式体系当中。本文过细先容了将Linux-2.4.4版内核移植到MPC850 Rpxlite board上的细致实现。

    1　创建交错编译器
　　
    在对内核举行移植之前，须要交错编译器来编译内核和应用步调。这里交错编译是指在主机平台上天生目标机平台上可实行的代码。由于目标机上的硬件资源的限定，不大概在目标机上编译大型步调，以是必须在主机平台上布局一个交错编译器来编译Linux内核。图1形貌了在主机平台上交错编译应用步调到目标机上实行的全进程：用户在主机上编写完成应用步调后，通过摆设在主机上的交错编译器举行编译、连接形成在目标机上可以实行的二进制目标文件，然后通过以太网口、串口将目标文件下载到目标机的内存中实行，着末目标机把步调实行的结果返回到主机的控制表面上。
　　
    交错编译器由一应用于编译、汇编和链接内核及应用步调的组件构成。这些组件包括：
　　（1）Binutils：用于利用二进制文件的实用东西集。他包括ar，as，objcopy，objdump等。
    （2）Gcc：C编译器，可以编译C，C＋＋等步调。 
    （3）Glibc：Glibc是全部用户应用步调都连接到的C库。

　　

    完成上述变乱后，就可以配置并交错编译Glibc了。在配置时应当过细：要是利用Linux为目标板的利用体系，则应该打开-enable-add-ons=linuxthreads(须要下载glibe-linuxthreads-2.2.4源码包）选项开关以使glibc库支持Linux多线程。
　　

    1．6　重新布局完备的gcc
　　编译完Glibc后，就可以利用天生的头文件和库回过头重新布局完备的gcc了。
　　

    以上步调完成后，就可以用本身的交错编译东西来编译内核及应用步调了。要是还须要调试器的话，可以下载gdb和gdbserver源码编译天生gdb调试器。

    2　裁剪Linux内核
　　Linux内核的可裁剪性使我们可以大概方便地将内核通过修改、裁剪、编译移植到一个嵌入式体系中。这里以Linux-2.4.4为例（可从从www.kernel.org下载源码）先容怎样对内核举行裁剪和修改，嵌入到MPC850 Rpxliteboard上。

    2．1　内核启动序次
　　对Linux内核举行移植，必须对内核的布局及其启动进程有所相识。从内核的布局上看，分为特定于体系布局的部分和与体系布局无关的部分。在内核源码树下，Linux把特定于体系布局的代码放在arch目次下，而所需的头文件放在include目次下。比喻arch／ppc目次下便是特定于PowerPC体系布局的代码。
　　内核启动时总是特定于体系布局的部分起首实行，设置硬件寄存器、配置内存映射、实行特定于体系布局的初始化，然后将控制转给内核中与体系布局无关的部分，内核启动流程如图2所示。

　　

    （1）CPU复位后，调用存储在ROM中的初始化代码完成对片上配置的须要初始化。
　　（2）Bootloader把内核解压到RAM中的指定位置，之后从内核入口地点处调用内核初始化步调（arch／ppc／kernel／head＿8xx．S）并转达内核启动参数。
　　（3）内核得到体系控制权后，完成特定于体系布局的初始化如：设置克制向量，MMU，BSS等，接着跳转到start＿kernel（）（init／main．c）开始举行与体系布局无关的内核初始化变乱。
　　（3）start＿kernel（）起首完成对硬件干系部分的初始化，然后初始化定时器、克制、控制表面以及内核内部数据布局（VFS，IPC…）等，着末创建一个init线程。
　　（4）init（）函数（init／main．c）对配置举行初始化后，挂入root文件体系，着末实行体系调用exec（＂／sbin／init＂）创建第一个用户进程。

    2．2　裁剪内核

    固然可以根据本身的须要和硬件配置环境，增长对网络、NFS等的支持。内核配置完成后，menuconfig将在include／linux／下天生autoconf．h宏定义文件，如许就可以根据该文件的定义来交错编译内核了。

    2．3　修改内核源文件
　　完成内核配置后，还须要对内核源码中与特定于硬件和体系布局的部分举行修改，通常须要修改如下几方面的代码：
　　（1）与体系布局及硬件干系的代码（arch／ppc，include／asm／ppc）。
　　（2）内存映射地点。
　　（3）配置驱动（／driver、arch／ppc／8xx＿io）。修改内核代码时，应过细几点：
　　（1）内存映射基地点IMAP＿ADDR（include／asmppc／rpxlite．h）应该和bootloader中的定义值雷同。
　　（2）内核启动步调的入口地点应和bootloader中定义雷同。
　　（3）bootloader转达给内核启动步调的参数地点及序次应该雷同。
　　（4）根据SMCs和以太网口的配置，修改arch／ppc／8xx＿io／uart．c和enet．c。

    2．4　交错编译内核
　　在源码树根目次下的Makefile文件中，输出如下环境变量：

    修改完成后，依次利用make clean，dep，zImage天生压缩内核映像文件vmlinux．gz。

    3　root文件体系
　　在Linux内核启动后，内核须要挂入一个文件体系作为其root文件体系。在嵌入式体系中通常采取Ramdisk（initrd）和NFS作为Linux的root文件体系。要是利用Ramdisk，则须要制作一个压缩文件体系映像文件。要是利用NFS，就须要在主机上输出包括文件体系的目次。这里扼要先容一下Linux文件体系的底子布局以及怎样制作压缩文件体系映像。

    3．1　Linux文件体系的底子布局
　　文件体系必须包括支持完备Linux体系的全部东西，因此他至少应包括：底子文件体系布局，至少含有目次／dev，／proc，／bin，／etc，／lib，／usr；最底子的应用步调，如sh，ls，cp，mv等；最低限度的配置文件，如rc（体系启动脚本），inittab（包括启动进程参数），fstab（要登录的文件体系）等；配置：／dev／console，／dev／ttyS＊，／dev／tty＊等；底子步调运行所需的函数库。

    3．2　制作压缩文件体系映像
　　（1）创建linuxfs目次将所需的文件体系的目次和文件copy到内里。
　　（2）dd if＝／dev／zero of＝ramdisk bs＝1k count＝6144，创建一个6144 k大小的空文件。
　　（3）losetup／dev／loop0 ramdisk，将该文件绑定到一个loopback配置上，形成一个假造盘。
　　（4）mke2fs－m 0／dev／loop0，在该假造盘上创建ext2文件体系。
　　（5）mount－o loop／dev／loop0／mnt／loop，把假造盘挂到／mnt／loop目次。
　　（6）把linuxfs下的文件和目次copy到／mnt／loop目次下，然后卸下这个挂接点。
　　着末，用gzip对ramdisk文件举行压缩后，就形成了Linux所需的文件体系的压缩文件。

    4　PPCBOOT
　　有了Linux内核和文件体系，如今须要一个Bootloader来初始化MPC850 CPU和周边硬件并引导利用体系。PPCBOOT是一种与Linux精密连合的嵌入式Power　PCBootloader具有强大的结果、便捷的利用和精夫君机界面。PPCBOOT紧张完成对体系硬件资源（CPU，SDRAM，通讯接口等）的初始化，下载并启动Linux内核。这里以PPCBOOT1．1．6为例先容怎样利用PPCBOOT来引导内核：
　　（1）在主机办事器上配置并打开TFTPServer。
　　（2）利用PPCBOOT的mkimage东西将内核和文件体系压缩文件转换成PPCBOOT可辨认的映像文件。
　　（3）在PPCBOOTShell提示符下设置主机和目标板的IP及内核启动参数等，环境变量如下：

    bootargs是PPCBOOT转达给内核启动的参数，这里表现利用ramdisk作为内核的root文件体系。要是将bootargs设置为：

    则表现利用NFS要领将主机192．168．0．108上的目次／home／bcng／export作为输出的文件体系，挂入到内核作为其root文件体系。
　　在体系开辟阶段，通常须要频繁修改文件体系中的文件，利用NFS作为root文件体系好坏常方便的。选择NFS就必须在配置内核时设置对网络及NFS的支持，并且还要在主机办事器上打开NFSServer，在／etc／exports文件中输出与nfsroot变量雷同的目次作为NFS文件体系目次。
　　（4）用tftp下载并引导内核。
　　要是能过在控制表面终端上看到Linux内核启动的打印信息，着末出现Shell的下令提示符，那就阐发内核已告成移植到MPC850上了。

    5　结　语
　　本文所先容的基于MPC850的嵌入式Linux内核的移植进程，是笔者所办变乱的总结，供读者参考。移植进程并不是千遍划一的，有大概会遇到很多新的标题，这就恳求根据实际环境细致标题细致阐发。根据出现标题标位置认真阐发缘故因由重复修改调试，从而实现内核的告成移植。

     参考文献

    ［1］Motorola Inc．MPC850 family user′s manual．2001．1． 
    ［2］Wolfgang Denk．DENXPPCBoot and Linux guide（TQM8xxL）．http：//www．denx．de/doc/TQM8xxL／2002．11．2． 
    ［3］Boas Betzle．Linux for PowerPC Embedded syst ems HOWTO．http：//penguinppc．org/embedded-/howto/PowerPC-Embedded-HOWTO.html2001．8．21．