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嵌入式系统课程设计

课题：嵌入式Linu*操作系统的移植与研究

一、简介

操作系统是用于管理计算机资源和控制应用程序运行的计算

程序，充当计算机用户和计算机硬件之间的一个中介。本次课程学习

主要了解嵌入式系统技术根本概念、特点、分类，掌握嵌入式系统软

硬件设计的根本方法。

随着微电子技术的开展，嵌入式系统的硬件功能越来越强大，嵌

入式软件开场使用C、c++等高级语言编写，调试手段也越来越多和成

熟。在体系构造上，也由最初的单一控制流程，逐渐引入嵌入式操作

系统等技术。嵌入式操作系统首先从技术上解决了嵌入式系统标准化、

层次化的问题，其次基于嵌入式操作系统，我们可以形成有效的技术

积累和资源积累，比方在嵌入式操作系统根底上的各种硬件驱动程序、

专家库函数、行业库函数、产品库函数和通用性的应用程序等。嵌入

式操作系统作为嵌入式系统的根底，是嵌入式系统重要的运行环境和

开发平台，它的集成度和可用性直接关系到嵌入式系统的效率，历来

是嵌入式系统设计和开发的重点。

二、系统总体设计

关于嵌入式Linu*操作系统的移植主要包括移植环境的搭建，

Bootloader的移植和内核的移植，构建linu*根文件系统，驱动设备的

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移植。在这里主要介绍Bootloader的移植和内核的移植，比拟PC机上

的Linu*与嵌入式Linu*的内核，安装过程及模块的区别。

三、原理概述

Linu*是一个用于多种硬件体系构造的操作系统，目前可以在

i386、MIPS、ARM等硬件体系构造上运行，但是实际工作到特定的硬

件环境上方方面面都需要修改，这就是具体的移植。例如根本操作系

统移植包括文件系统、存储管理、设备驱动等，在原有系统的根底上

根据系统构造的特点进展如下修改或开发：修改系统引导和初始化；

去掉引导过程中多余代码，如：解压缩、移动核心代码等，以加速系

统的引导和系统存储空间的充分利用；去掉swap，优化文件系统的

物理布局，将常修改的文件定位在SDRAM中，不常修改的文件定位

Flash中：修改外围初始化，简化系统文件的配置和文件属性、模式

的设置，以便于平安管理；修改存储管理，使特定程序能在位执行，

并增强内存空间的保护机制；开发所需驱动程序、设备状态监视程序：

本章将从Bootloader移植、内核移植等方面来分析讲解一个完整的

LiFlU*移植和优化的过程。

四、系统实现：

4.1移植环境的搭建

〔1〕获取内核源码

〔2〕构建穿插编译环境

搭建穿插编译环境是嵌入式开发的第一步，也是很关键的一步。

不同的体系构造、不同的操作内容设置是不同的版本的内核，都会用

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到不同的穿插编译器。选择穿插编译器非常重要，有些穿插编译器经

常会有局部的bug，都会导致最后的代码无法正常运行。建立穿插编

译环境的目的在于使用普通的PC机作为宿主机来调试目标开发板。建

立ARM的穿插编译环境主要用到的开发工具有:binutils、gcc、glibc。

其中binu2tils是二进制文件的处理工具,它主要包含了一些辅助开

发工具,例如objdump显示反汇编码、nm列出符号表、readelf显示

elf文件信息及段信息、strip将不必要的代码去掉以减少可执行文

件大小等。这些工具在嵌入式开发初期,尤其硬件平台存储器的地

址安排是移植调试操作系统时非常有用;gcc是编译工具,用来编译

内核代码的工具,使用它可以编译汇编语言和c语言的程序,生成

ARM的代码;glibc是和运行库,它的编译需要指定编译器为刚刚做

好的ARM穿插编译器;否则编译出的glibc代码将会是同时有ARM和

*86代码的混和体。所有需要用到的工具可以下载源码自行编译,

然后在宿主机上进展安装,就可以建立起ARM的穿插编译环境。

4.2BootLoder引导程序的移植

在嵌入式系统中，BootLoader的作用与PC机上的BIOS类似，通