南开大学
硕士学位论文
ARMLinux在嵌入式手持设备上的移植及驱动开发
姓名：杨威
申请学位级别：硕士
专业：计算机应用
指导教师：白刚
20040520
摘要
隧港诗算搬技寒懿发震，嵌入式系统己成为专｝冀掇领域熬一个璧簧缀残部分，劳或走近年来新兴的研究熟点。ＡＲＭ７２０Ｔ燧一种高效，低功耗的ＲＩＳＣ处理器。以此为核心的ＮＭＳ７２１０Ａ燕一获集成了谗多辨嚣设锯静芯片，适合麓雅嵌入式产品鹣楚理籍。ＡＲＭＬｉｎｕｘ由于代码开放憔以及强大的网络功能，在ＡＲＭ系列处理器中有着广泛的应用。ＡＲＭＬｉｎｕｘ和其他的嵌入式操作系统相魄，具有徽多优势。本文逸择ＡＲＭＬｉｎｕｘ作为嵌入式搡｛＃系统，ＮＭＳ７２１０Ａ作为嵌入斌处理器，天津嬲：球磁卡公司的ＧＭＣＣ．ＳＤＢ作为开发平螽，详细介绍了ＡＲＭＬｉｎｕｘ的移植过程及驱动程序开发概要。
繁一章摄括论述了嵌入式系统、嵌入式磷传平台、嵌入式Ｌｉｎｕｘ淤及ＡＲＭＬｉｎｕｘ瓣一些基本概念。
第二章详缀分爨了嵌入式擎台翡疆辞帮分，毽括审央楚臻器子豢绫、存镰器子系统、输入输出子系统和通信子系统四大模块。在中央处理器子系统中重点介绍了ＡＲＭ７２０Ｔ的体系鳐梅。
第三章主要介绍了ＡＲＭＬｌｉｎｕｘ的内核基本原理、腐动过稷，对ＡＲＭＬｉｎｕｘ的文件系统进行了分析；对文件系统中的嗣录组织方式也进行了扼要的阐述。
第四章详细阐述了硬件调试的基本过程以及ｌＲＭＬｉｉｌｕｘ移植的详细过程。
第五章概述了ＡＲＭＬｉｎｕｘ下驱动稷序的一般概念，并分析了一个简单的字符设备驱动程序的实铡。阕时还终会具体矮曩，分缀了足个实际驱动程廖熬牙发概要。
关键词：嵌入式系统ＡＲＭＬｉｎｕｘＮＭＳ７２１０Ａ嵌入式操作系统嵌入式处理器
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｃｏｍｅａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｆｏｃｕｓ．ＡＲＭ７２０Ｔｉｓａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｏｗ－ｐｏｗｅｒＲＩＳＣｃｏｒｅ．ＮＭＳ７２１０Ａ，ｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓｃｏｒｅａｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｗｉｔｈｍａｎｙｄｅｖｉｃｅｓ，ｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｉｎｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍ．ｈＲＭＬｉｎｕｘ，ａｓａｂｒａｎｃｈｏｆＬｉｎｕｘ，ｈａｓｂｅｅｎｐｏｒｔｅｄｔｏｍａｎｙＡＲＭｓｅｒｉｅｓＣＰＵｆｏｒｉｔｓｏｐｅｎｉｎｇｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｓｔｒｏｎｇｎｅｔｗｏｒｋｆａｃｔｉｏｎｓｉｎｅｍｂｅｄｄｅｄｎｅｔｗｏｒｋｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ．ＷｅｃｈｏｏｓｅＡＲＭＬｉｎｕｘａｓｅｍｂｅｄｄｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ＮＭＳ７２１０ＡａｓｅｍｂｅｄｄｅｄｐｒｏｃｅｓｓｏｒａｎｄＧＭＣＣ—ＳＤＢａｓｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｂｏａｒｄ．ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｐｏｒｔｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅｏｆＡＲＭＬｉｎｕｘｔｏＮＭＳ７２１０Ａａｎｄｔｈｅｐｒｏｃｅｄｕｒｅｏｆｄｅｖｉｃｅｄｒｉｖｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．
Ｉｎｃｈａｐｔｅｒｌ，ａｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｂｏｕｔｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎｏｆｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍ，ｈａｒｄｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ，ｅｍｂｅｄｄｅｄＬｉｎｕｘａｎｄＡｒｍＬｉｎｕｘｉｓｇｉｖｅｎ．Ｉｎｃｈａｐｔｅｒ２，ｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄｈａｒｄｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇＣＰＵｓｕｂｓｙｓｔｅｍ，ｍｅｍｏｒｙｓｕｂｓｙｓｔｅｍ，Ｉ／Ｏｓｕｂｓｙｓｔｅｍａｎｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｕｂｓｙｓｔｅｍｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．ＴｈｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｏｆＡＲＭ７２０Ｔｉｓｍｅｎｔｉｏｎｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．
Ｉｎｃｈａｐｔｅｒ３，ａｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂａｓｉｃｒｏｕｔｉｎｅｏｆＡＲＭＬｉｎｕｘｋｅｒｎｅｌａｎｄｔｈｅｓｔａｒｔｕｐｏｆＡＲＭＬｉｎｕｘｉｓｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅｆｉｌｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｉｔｓｄｉｒｅｃｔｉｏｎｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｓａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
Ｉｎｃｈａｐｔｅｒ４，ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｄｅｂｕｇａｎｄｔｈｅｐｏｒｔｉｎｇｐｒｏｃｅｄｕｒｅｏｆＡＲＭＬｉｎｕｘａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｄｅｔａｉ１．
Ｉｎｃｈａｐｔｅｒ５，ｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎｏｆｄｅｖｉｃｅｄｒｉｖｅｒｏｆＡＲＭＬｉｎｕｘｉｓｍｅｎｔｉｏｎｅｄｆｉｒｓｔ，ａｎｄａｓｉｍｐｌｅｃｈａｒａｃｔｅｒｄｅｖｉｃｅｄｒｉｖｅｒｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｓｅｖｅｒａｌｄｒｉｖｅｒｉｎｔｈｉｓｐｒｏｊｅｃｔａｒｅａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＥｍｂｅｄｄｅｄＳｙｓｔｅｍ，ＡＲＭＬｉｎｕｘ，ＮＭＳ７２１０Ａ，ＥｍｂｅｄｄｅｄＯＳ，ＥｍｂｅｄｄｅｄＰｒｏｃｅｓｓｏｒ
ＡＲＭＬｉｎｕｘ在嵌入式手持设备上的移植及驱动开发
第一章绪论
计算机经过短短几十年的发展，现在己经进入了后ＰＣ时代。人们对计算机的认识正随着各种新技术的出现而变得越来越深刻。计算正逐步从桌面走进设备里面，计算机系统也从各种有形的外观也变为无形。大到航天航空领域、小到手中的一个ＰＤＡ，都植入了计算机系统，人们把这样一个系统叫做嵌入式系统。随着ＣＰＵ以及存储器的大幅降价，这种把一个计算机系统植入设备的方法将变得更加普遍。这一类应用正是现在计算机领域研究的热点，也是我国ｒｒ行业扶植的重点。
１．１嵌入式系统及其发展现状
所谓嵌入式系统（ＥｍｂｅｄｄｅｄＳｙｓｔｅｍｓ）是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。这一类系统通常被植入设备里面，在外表看不出来，它里面运行的程序能够自动控制和管理设备，有的甚至具备自适应能力，有若高度的智能，因而这种技术具有极其广泛的应有价值。
随着计算机技术的发展，嵌入式系统己不仅仅属于计算机领域的一个研究热点，在电子、工业控制、航天等领域都有很广泛的应用。嵌入式设备是指具有计算机功能，但又不称为计算机的设备或器材，它几乎包括了我们周围的所有电器设备：ＰＤＡ、手机、机顶盒、汽车、微波炉、电梯、安全系统、自动售货机、医疗仪器、立体音响、自动取款机等。同样在通用计算机不适合应用的场合嵌入式系统也有很大的发展空间。和通用计算机不同，嵌入式系统是针对具体应用的专用系统。消费品中的嵌入式应用一般具有成本敏感性，它的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。但是在航天等高技术中应用的场合，嵌入式系统更需要安全可靠。好的嵌入式系统可以根据任务的具体情况灵活地增减硬件和软件。
１．１．１嵌入式系统硬件概述
嵌入式硬件系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器。目前据不完全统计，全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过１０００多种，流行体系结构有３０几个系列，其中８０５１
俸系的占裔多半。联入式鲶毽器静溥垃窒阏一般款６４ｋＢ搦６４ＭＢ，楚理速度麸ｅ．１ＭＩＰＳ到２００ＭＩＰＳ。根据其现状，嵌入式计算机可以分成下面几旋。
嵌入式锾处理器０９ｍｂｅｄｄｅｄＭｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒＵｎｉｔ，瑚㈣
嵌入式微处理器酶基础是通用计算枫中的ＣＰＵ。在应用中，将微处理嚣装配农专门设计的电路板上，只僳留和嵌入式应用有关的母板功能，这样可默大幅度减小系统体积和功裁。为了淡足嵌入戏应用蠡孽特殊要浓，嵌入式微处理器虽然在功辘上和振璨徽处理器基本是～样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。
嵌入式赴理器瓣蓠圭娶骞Ｘ８６，ＰｏｗｃｒＰＣ，６８０００，Ｍｎ，Ｓ，ＡＲＭ系歹ｌ等。
嵌入式微控制糕（Ｍｉｅｒｏ－ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＵｎｉｔ，ＭＣＵ）
嵌入式缀控审ｌ嚣又称革舜褪，鬏名恿义，就燕将整个诗算祝系统集成弼～块蕊片牵。嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成ＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ、总线、总线逻辑、定时／计数器、Ｗａｔｃｈｄｏｇ、Ｉ／Ｏ、串符口、脉宽调帚《输出、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ、ＦｌａｓｈＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等各种必要功能胸外设。为适应不同的皮用簧求，一般一个系列的单片机鼹有多种衍生产晶，每种衍生产鼯的处理器内核都是一样的，不同的是存储器ｊ｝珏外设的配爨及耋｝装。这样霹戳霞攀片枫最大限度她鄹应用游求援黩醚，功戆虿多不少，从露减少功耗和成本。
嵌入式缀控嘉ｌ器嚣蓠鹣鑫耪释数量最多，魄较毒代表毪懿遴鼹系列包摄８０５１，ＭＣＳ－９６／１９６／２９６，ＭＣ６８ＨＣ０５／ｌｌ／１２／１６，６８３００等。粥外还肖许多半通用系列如：支持ＵＳＢ餐掰髂ＭＣＵ８Ｘｅ９３Ｑ国３ｌ，Ｃ５４０，Ｃ５４１；支持１２Ｃ，ＣＡＮ－Ｂｕｓ，ＬＣＤ及众多专蘑ＭＣＵ葙兼容系列。目前ＭＣＵ占嵌入式系绕约７０％的市场份额。
嵌入式ＤＳＰ处理糨＿ａｎｂｅｄｄｅｄＤｉ萝嘲Ｓｉｇｎａｌ
Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ＥＤＳＰ）
ＤＳＰ处理爨对襞统结孛龟稠指令进行了特殊设计，使其邋合于执符ＤＳＰ爨法，编译效率较高，指令执行速殿也较高。在数字滤波、ＦＦＴ、谱分析等方面ＤＳＰ算法难在大爨进入嵌入建攫域，ＤＳＰ应爝芟放农遗趸摹片规孛以普逶搔令实理ＤＳＰ秘戆，过渡受｜采鼷嵌入式ＤＳＰ处理器。
嵌久式ＤＳＰ憝蓬器魄较有钱袋睡懿产熬是ＴｅｘａｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ豹ＴＭＳ３２０系舞霸Ｍｏｔｏｒｏｌａ的ＤＳＰ５６０００系列一ＴＭＳ３２０系列处理器包括用于控制的Ｃ２０００系列，移动通信懿Ｃ５０００系列，敬发经麓更高的Ｃ６０００鞍Ｃ８０００系残。ＤＳＰ５６０００目前已经发震成为ＤＳＰ５６０００，ＤＳＰ５６１００，ＤＳＰ５６２００和ＤＳＰ５６３００等几个不同系列的处瓒器。
嵌入式芹上系统（ＳｙｓｔｅｍＯｎＣｈｉＦ，ｓｏｃ）
随着ＥＤＡ的推广和ＶＬＳＩ设计的普及化，及半导体工艺的迅速发展，在一个硅片上实现一个更为复杂的系统的时代己来临，这就是ＳｙｓｔｅｍＯｎＣｈｉｐ（ＳＯＣ）。用户只需定义出其整个应用系统，仿真通过后就可以将设计图交给半导体工厂制作样品。这样除个别无法集成的器件以外，整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片中去，应用系统电路板将变得很简洁，对于减小体积和功耗、提高可靠性非常有利。
ＳＯＣ可以分为通用和专用两类。通用系列包括Ｓｉｅｍｅｎｓ的ＴｒｉＣｏｒｅ，Ｍｏｔｏｒｏｌａ的Ｍ—Ｃｏｒｅ，某些ＡＲＭ系列器件，Ｅｃｈｅｌｏｎ和Ｍｏｔｏｒｏｌａ联合研制的Ｎｅｕｒｏｎ芯片等。专用ＳＯＣ一般专用于某个或某类系统中，不为一般用户所知。一个有代表性的产品是Ｐｈｉｌｉｐｓ的ＳｍａｒｔＸＡ，它将ＸＡ单片机内核和支持超过２０４８位复杂ＲＳＡ算法的ＣＣＵ单元制作在一块硅片上，形成一个可加载ＪＡＶＡ或ｃ语言的专用的ＳＯＣ，可用于公众互联网如Ｉｎｔｃｒａｅｔ安全方面。
后两种的嵌入式处理器即嵌入式ＤＳＰ处理器（（ＥＤＳＰ）和嵌入式片上系统（ｓｏｃ）基本上算是专用的嵌入式平台，使用的广泛性不如前两个系统。
嵌入式微处理器（０ｉＭＰＵ）和工业控制计算机相比，具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。与嵌入式微控制器（ＭＣＯ）相比较，它在运行速度、所支持外设的广泛性以及寻址空间的大小上又占据了绝对的优势。从技术上看，ＭＣＵ代表的是八十年代的技术。ＥＭＰＵ则代表的是九十年代的技术。ＭＣＵ往往是８位，１６位的，而ＥＭＰＵ则往往是３２位和６４位的。
尽管ＭＣＵ在体积、功耗以及成本上比ＥＭＰＵ有很大的优势，但是，为开发一个实用而且功能强大的嵌入式系统，ＥＭＰＵ还是不错的选择。
在ＥＭＰＵ中，ＡＲＭ系列、ＭＩＰＳ系列属于ＲＩＳＣ；摩托罗拉的６８Ｋ，ＰＯＷＥＲＰＣ系列，Ｘ８６系列等属于ＣＩＳＣ。ＥＭＰＵ市场上，各类内核应用十分广泛，没有那一家可以一统天下。
在综合比较了多个嵌入式处理器内核以后，我们选择了ＡＲＭ内核作为项目的硬件内核。
１．１．２嵌入式操作系统概述
简单的嵌入式系统一般并不使用操作系统，只包含一些控制流程，但是当嵌入式系统所提供的功能复杂化之后（如：图形用户界面和网络支持等），简单的流程控制就不能满足Ｓｙｓｔｅｍ，ＥＯＳ）黼Ｔ。嵌入式操作系统的产生为应用程序的开发带来了方便，使开系统的要求，这时就必须考虑使用操作系统。这时，嵌入式操作系统门ＢｎｌｂｅｄｄｅｄＯｐｅｒａｔｉｏｎ
发人员不必关心硬件资漏所有的硬件资源都由嵌入式操作系统管理。
随着ＥＯＳ的广泛应用，业界已推出一些应用比较成功的ＥＯＳ产品。随着各种应用的出现，ＥＯＳ也从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。归纳起来ＥＯＳ应该有以下几个特点：小的系统内核；较强的实时性、多任务功能；能够提供各种设备驱动程序；提供图形界面：提供ＴＣＰ／ＩＰ，ＰＰＰ等网络协议支持。
作为硬件资源的管理者，嵌入式操作系统最小构成应包含下列各部分：
１）任务调度
在当前的嵌入式应用中，特别是对一个复杂的嵌入式应用而言，用单任务来实现是不可能的，而只能采用多任务实现，因此任务调度策略的优劣是至关重要的：虽然有各种各样的任务调度方法，但概括起来可以分为优先级调度、轮转调度、时间片调度三种。优先级调度又可以分为两种：优先级抢占和优先级不抢占。优先级抢占是指当有高的优先级进程被激活后，则立即终止当前运行的进程，使其抢占ＣＰＵ运行。优先级不抢占是指当有高的优先级进程被激活后，并不立即终止当前运行的进程使其抢占ＣＰＵ，而是将其放到进程就绪队列中，在当前运行的进程结束后，从进程就绪队列中选择优先级最高的进程运行。轮转调度是进程管理者按照一个固定的时间间隔让就绪进程轮流运行。时间片调度是根据每个进程各自的实际情况在不同数量的单位时间的时间片内运行。
在一般的操作系统中，固定采用其中的一种或几种方法进行任务调度。例如在Ｕｎｉｘ和Ｌｉｎｕｘ中，采用了优先级不抢占、轮转和时间片三种方法，而在实时操作系统中，优先级抢占则是必不可少的。
无论是在一般的操作系统中还是在嵌入式操作系统中，任务调度都是操作系统的核心。在嵌入式操作系统设计中，很难说哪一种方法最好，而是要根据被嵌入的实际系统的需求进行优化选择。由于线程的切换速度快于进程的切换速度，因此，在实时嵌入式应用中，多采用单进程多线程调度来提高实时性。在嵌入式操作系统中一般都配有上述三种调度算法的库函数，以满足不同用户的不同需求。在用户开发完自己的应用系统后，没有使用到的代码是不会被连接到最终系统中的，这一点是与一般的操作系统非常重要的区别。一般的操作系统则是将所有有关代码都加载到计算机系统中，而不论应用时是否会使用这些代码。
在实时嵌入式应用中还有一种调度方法，即期限（ｄ∞ｄｌｉ∞）调度法。这种调度方法是设法保证每一个进程（或线程）能在它的期限之前被调度执行完，这种方法目前正在研究之中。
２）存储管理
嵌入式操作系统的存储管理通常比较简单。在具体的嵌入式应用中，进程（或线程）的数量和各自可能使用的内存容量是可以在开发时预测的，因此嵌入式操作系统通常采用静态内存分配。尤其是在实时嵌入式应用中，如果采用虚拟存储技术，因为页交换的时间不可预测，所以是不可取的。对于动态内存分配通常的做法也是从缓冲区中动态分配一块固定大小的内存，在使用完毕后就释放。一般地说，嵌入式操作系统的存储管理没有垃圾收集的功能。在一个复杂的应用系统中，可能会有几种情况的组合，应视具体情况处理。例如，在一个有多个处理器，且既有硬实时应用，又有软实时应用和非实时应用的嵌入式系统中。设计时可以在硬实时部分采用静态内存分配，软实时部分采用动态内存分配，而在非实时部分采用虚拟存储技术，并且使这三种应用分别运行在不同的处理器上。
在内存分配的策略上，嵌入式操作系统强烈地依赖于实际的被嵌入系统。一个通用嵌入式操作系统可以提供几种分配策略，而用户在开发自己的实际系统时可以选择，这就再次强调了前文提到的嵌入式操作系统的可裁剪性。存储管理的另一个重要特性就是内存保护。在一般的操作系统中，每个应用程序都有自己的地址空间，不能任意访问其它应用程序的地址空间。这样，当一个应用程序崩溃时，不会对其它程序产生影响。尽管存储器芯片价格已经很便宜，但因受应用环境的限制，不能大量使用存储器，这时嵌入式操作系统的代码量就受到严格限制。例如有的嵌入式操作系统只有几ＫＢ，它在处理内存保护方面就非常薄弱；这样的嵌入式操作系统一般应用于一些即使系统崩溃，也不致造成重大损失的领域，例如手持式电话。但某些嵌入式应用则对内存保护有非常严格的要求，例如在武器系统中，就要求嵌入式操作系统具有内存保护的功能。
３）中断
计算机系统接受事件有二种方法：查询和中断。在多任务操作系统中，由于采用查询方式处理事件或Ｉ／Ｏ请求会消耗大量的系统资源一一ｃＰｕ时间。因此无论在一般的操作系统还是嵌入式操作系统中都采用中断方式来处理事件或Ｉ／Ｏ请求。
在操作系统中，中断是同中断处理程序联系在一起的。以Ｉ／Ｏ操作为例，一般的过程是：任务Ａ发出Ｉ／Ｏ请求后被挂起一操作系统切换到其它任务运行一№Ｉ设备完成相应的操作并发出中断请求一操作系统调用相应的中断处理程序一解挂任务。
在嵌入式操作系统中，对中断处理十分重视，可以说多数嵌入式操作系统都是事件驱动的。在嵌入式操作系统中，中断处理程序引发的任务切换如下所示：
任务Ａ运行一响应中断并执行中断处理程序，切换到任务Ｂ一任务Ｂ运行退出后，切换到任务Ａ一任务Ａ继续运行。在中断处理程序（ＩｓＲ）中仅执行一些必要的状态转换，对于
事件的真正处理则利用中断任务（如上述的任务Ｂ）完成。这样使得中断处理程序的运行时间尽可能短，以便系统可以处理其它中断事件。同时，在ＩＳＲ中不能执行有关信号量的操作。因为ＩＳＲ具有最高优先级，如果在ＩＳＲ中执行了信号量操作而被挂起，则整个系统将会死锁。在中断处理上，一般的操作系统与嵌入式操作系统的不同之处是现场保护。～般的操作系统的中断现场保护是由操作系统来完成的，在中断处理完成之后，也由操作系统恢复现场。在嵌入式操作系统中，有时由于受到代码量的限制，中断现场的保护往往由中断处理程序来完成。
在中断处理程序的入口要保护在中断处理程序中用到的寄存器，在中断处理完成后恢复。这样一方面减少了代码量，另一方面提高了中断响应时间，但是却损失了系统的安全性，同时也增加了调试的难度。这是在嵌入式操作系统的设计中应该予以关注的问题。
４）操作系统与用户的接口
操作系统提供给用户使用的有二类接口。一类是人机界面，无论是视窗形式还是命令行形式，这个接口确切地说并不能作为操作系统的一部分，而仅仅是操作系统的一个外壳。这个界面是为了方便用户使用操作系统，而这个接口在嵌入式操作系统中是不存在的。这里要讨论的是另一个接口，操作系统提供给用户开发自己的应用程序接口（ＡＰＩ），也就是系统调用。无论是一般的操作系统还是嵌入式操作系统都应具有这个接口。每一个操作系统提供的系统调用的功能和种类都不同。当然，对于一个操作系统来说，它提供的系统调用越多，则功能越强，对于应用程序的开发，也就越能提供高效而简单的支持，同时也会减少应用程序的维护量。相反，一个操作系统的系统调用越少越单一，那么应用程序相对就要做更多的工作，应用程序也就越复杂。为了适应不断复杂的应用程序开发的需求，操作系统中设计的系统调用也就越来越多，越来越复杂、功能越来越强大。但是这一规律并不适用于嵌入式操作系统。嵌入式操作系统的应用领域非常广，简单的可以应用在调制解调器上，复杂的可以应用在卫星地面通信接收站。这就决定了嵌入式操作系统所提供的系统调用的数量和功能是因应用不同而不同的。尽管可裁剪性是嵌入式操作系统的一个非常重要的特性，但是任何一个嵌入式操作系统都不可能从具有各种完善功能、代码达几百ＫＢ的操作系统，裁剪到只具有实时调度和信号量操作的几ＫＢ代码。所以嵌入式操作系统只能面向实际的被嵌入系统的具体需求，确定系统调用，以便达到在提供最有效的系统调用的同时具有最小的代码量。
最后，在系统调用的形式上要提到ＰＯＳＩＸ。由于各个操作系统提供自己的系统调用，其类型、功能和调用格式各不相同，这样给应用程序的移植带来了很大困难。ＰＯＳＩＸ标准
的提出正是试图解决这一问题的。ＰＯｓⅨ试图定义一些标准的系统调用接口和功能，尽管各个操作系统的实现方式各不相同。ＰＯＳＩＸ是以类Ｌｉｎｍｘ为基础开发的；同时，它试图将实时和非实时的情况统一化，这样就丧失了一定的效率和增加了代码量。所以有些操作系统在提供ＰＯＳＩＸ兼容的系统调用的同时，也提供了非ＰＯＳＩＸ兼容的系统调用。
１．１．３几种嵌入式操作系统的比较
目前市场上流行的，使用最多的ＥＯＳ产品包括ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ，ＬＹＮＸ，Ｖｘｗｏｒｋ，Ｎｕｃｌｅｕｓ，ＰａｌｍＯＳ，ｐＳＯＳｙｓｔｅｍ等。除了商业化的操作系统外还有一些非商业化的嵌入式操作系统可以使用，其中嵌入式Ｌｉｎｕｘ将成为完全可以和ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ等ＥＯＳ相抗衡的嵌入式操作系统。
ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ是一种３２位的多任务操作系统，它经过压缩，可以移植，能够开发多种企业和客户类设备。由于它是微软公司的“维纳斯计划”的核心，包含了ＩｎｔｅｒａｃｔＥｘｐｌｏｒｅｒ的版本，可以和Ｉｎｔｅｍｅｔ实现连接、同步交换信息。如果开发者熟悉Ｗｉｎｄｏｗｓ开发环境，就可以很快地开发出所需的基于ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ的应用程序。
Ｌｙｎｘ当今３２位微处理机均可用于台式机和工业计算机市场，将其电路的３０％．５０％都用于存储器管理部件（ＭＭＵ）。但是大部分实时操作系统产品并没有利用这个关键技术，导致在ＭＭＵ硅片以浪费功率而告终。Ｌｙｎｘ充分利用了这些ＣＰＵ提供的基于ＭＭＵ的存储器保护和虚拟寻址。另外它还具有很好的实时响应能力，因而具有非常优良的性能。
Ｖｘｗｏｒｋ是ＷｉｎｄＲｉｖｅｒＳｙｓｔｅｍ公司开发研制的一种高性能的嵌入式实时操作系统。它包括了操作系统本身和其集成开发环境。Ｖｘｗｏｒｋ以其优良的可靠性、开放性、实时性和易用性赢得了大量的客户。
ＰａｌｍＯＳ是一种专为掌上设备设计的３２位操作系统，它运行在一个抢占式的多任务内核之上。同一时刻用户界面仅仅允许一个应用程序被打开，这个被打开的程序将控制整个屏幕，应用程序始终运行在单用户界面进程上。也就是说，它们不允许所谓的ＭＤＩ（多文档接口）存在，所有的程序必须以ｓＤＩ（单文档接口）的形式存在。与ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ相比，ＰａｌｍＯＳ显然更为紧凑。
ｐＳＯＳ系统是一个模块化、高性能的实时操作系统，专门用来设计嵌入式微处理器。它提供了一个基于开放系统标准的，彻底的多任务环境。ｐＳＯＳ操作系统拥有集成的开发工具平台，这些开发工具可以驻留在ＵＮＩＸ或ＤＯＳ的计算机上，通过串行口或ＴＣＰ／ＩＰ网络
与其相连。它是一个多任务内核。它提供一种及时应答、高效的机制与用户的实时应用系统协调合作。现阶段，全世界范围内有超过二千万的嵌入式设备运行着ｐＳＯＳ。
ＱＮＸ是ＱｕａｎｕｍｍＳｏｆｔｗａｒｅＳｙｓｔｅｍ公司研制的基于Ｐｃ的实时多任务的、可扩展的操作系统，它具有微内核结构，用户可根据需要选择其中一些组件来定制操作系统。
国内开发的Ｈｏｐｅｎ是一个按嵌入式系统要求设计的操作系统，它是由一个很小的内核及一些根据需要进行定制的系统模块组成。该系统在处理中文及联网方面都很有特色。
Ｌｉｎｕｘ主要用作服务器操作系统，但它也逐渐应用于工作站及桌面ＰＣ。同样，Ｌｉｎｕｘ也因为它继承了服务器ＯＳ的特性而成为下一个智能型嵌入式设备的理想操作系统。
１．２嵌入式硬件平台概述
１．２．１硬件平台的选择
目前市场上有许多嵌入式芯片，如何选择一种芯片来设计开发调试平台非常重要。与全球ＰＣ市场不同的是，没有一种微处理器可以主导嵌入式系统市场。仅以３２位的ＣＰＵ而言，就有１００种以上嵌入式微处理器。嵌入式系统设计的差异性极大，这也因而成了１００余种微处理器存在的原因。
在微处理器市场上，某些公司很有名气如Ｍｏｔｏｒｏｌａ，Ｉｎｔｅｌ；而有一些小的公司如ＱＥＤ（ＳａｎｔａＣｌａｍＣＡ）虽然名气很小，但也生产很优秀的微处理器。另外有些公司，如ＡＲＭ，ＭＩＰＳ等，只设计而不生产ＣＰＵ，而把生产权授予世界各地的半导体制造商。
Ｍｏｔｏｒｏｌａ传统的６８Ｋ结构仍是３２位ＣＰＵ的主流。虽然它起源于８０年代初，但在１９９７年依然销售了８０００万个，并基本上是传统６８０ｘｘ芯片，另外就是６８３ｘｘ以及Ｃｏｌｄｆｉｒｅ。
６８Ｋ嵌入式微处理器最大的挑战者是ＭＩＰＳ的授权制造商。众所周知，ＭＩＰＳ属于ＳＧＩ公司，而ＭＩＰＳ主要做嵌入式系统，ＳＧＩ工作站只是ＭＩＰＳ芯片销售额的一部分；紧跟在ＭＩＰＳ后的另一个ＲＩＳＣ芯片制造商是Ｈｉｔａｃｈｉ的ＳＨ，ＳＨ主要在远东销售（日本最多），北美则很少有人使用。
ＡＲＭ是另外一种近年来在嵌入式系统有影响力的微处理器制造商，ＡＲＭ的设计非常适合于小的电源供电系统。Ａｐｐｌｅ在Ｎｅｗｔｏｎ手持计算机中使用ＡＲＭ，另外有几款数字无线电话也在使用ＡＲＭ。
除ＭＩＰＳ，ｓＨ和ＡＲＭ之外，就数ＰｏｗｅｒＰＣ和Ｘ８６了。这两款微处理器在桌面系统用
量极大，但在嵌入式系统中的影响却不够大。１９９７年，Ｉｎｔｅｌ，ＡＭＤ及其他Ｘ８６兼容厂商共生产了９００万个Ｘ８６嵌入式ＣＰＵ。实际上，在嵌入式Ｘ８６ＣＰＵ方面，ＡＭＤ的工作远比Ｉｎｔｅｌ多，如ＡＭＤｌ８６／１８８系统和ＡＭＤ基于３８６，４８６Ｅｌａｎ系统（把整个ＰＣ基成在单个芯片上）。
选择芯片要考虑芯片的性能，功耗，专业化水平。考虑到各种因素，我们选择了ＮｅｏＭａｇｉｅ公司的ＮＭＳ７２１０Ａ芯片，该芯片是一款基于ＡＲＭ７２０Ｔ的微处理器。ＡＲＭ７２０Ｔ集成了ＡＲＭ７１ＤＭＩ微处理器内核、８Ｋ的Ｃａｃｈｅ、写缓冲区及存储管理单元Ｍ讯，。ＡＲＭ７２０Ｔ在成本上比较便宜，比较适合作消费类产品，且功耗很低，是手机、ＰＤＡ的良好选择。ＮＭＳ７２１０Ａ芯片集成了许多外围设备接口，这对于快速开发是很有帮助的。
我们采用天津环球磁卡股份有限公司（ＧＭＣＣ）开发的嵌入式开发平台（以下简称ＧＭＣＣ—ＳＤＢ，ＧＭＣＣ—Ｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｂｏａｒｄ），它是一个具备无线通信技术、网络技术、图像采集技术、指纹识别技术、手写汉字识别技术和智能卡技术的高科技集成嵌入式系统。
１．２．２ＡＲＭ与ＡＲＭ７２０Ｔ处理器
ＡＲＭ即ＡｄｖａｎｃｅｄＲＩＳＣＭａｃｈｉｎｅｓ的缩写，ＡＲＭ系列芯片由英国ＡｄｖａｎｃｅｄＲＩＳＣＭａｃｈｉｎｅｓ（ＡＲＭ）Ｌｉｍｉｔｅｄ公司设计。ＡＲＭ公司是设计公司，本身不生产芯片，只提供知识产权（璩）。ＡＲＭ公司是３２位嵌入式Ｒ．ＩＳＣ微处理器领域的领先供应商，在世界范围有超过１００个盼合作伙伴—包括半导体工业的著名公司，从而导致了大量的开发工具和丰富的第三方资源，它们共同保证了基于删处理器核的设计可以很快投入市场。
ＡＲＭ处理器的出色性能使系统设计者可以得到完全满足其确切要求的解决方案。借助于来自第三方开发者广泛的支持，设计者可以使用丰富的标准开发工具和ＡＲＭ优化的应用软件。
ＡＲＭ３２位体系结构目前被公认为是业界领先的３２位嵌入式ＲＩＳＣ微处理器结构。所有ＡＲＭ处理器共享这一体系结构。这可确保当开发者转向更高性能的删处理器时，
在软件开发上可获得最大的回报。
当前删体系结构的扩充包括：
Ｔｈｗｎｂ：１６位指令集，用以改善代码密度。
ＤＳＰ：用于ＤＳＰ应用的算术运算指令集。
Ｊａｚｅｌｌｅ：允许直接执行Ｊａｖａ字节码的扩充。
ＡＲＭ处理器本身是３２位设计，但也配置Ｔｈｕｍｂｌ６位指令集，以允许软件编码为更短
的１６位指令。与等价的３２位代码相比，占用的存储器空间节省高达３５％，但仍然保留了３２位系统所有的优势（例如，访问一个全３２位地址空间）。Ｔｈｕｍｂ状态与正常的ＡＲＭ状态之间的切换是零开销的。ＡＲＭ的ＪａｚｅＵｅ技术提供了Ｊａｖａ加速，可得到比基于软件的Ｊａｖａ虚拟机（ＪＶＭ）高得多的性能。与同等的非Ｊａｖａ加速核相比，功耗降低８０％。
根据内核的不同，ＡＲＭ处理器分为ＡＲＭ７，ＡＲＭ９，ＡＲＭ９Ｅ，ＡＲＭｌ０，ＳｅｃｕｒＣｏｒｅ。
ＡＲＭ７系列为低功耗３２位核，最适用于对价位和功耗敏感的消费类应用。ＡＲＭ７具有嵌入式ＩＣＥ．ＲＴ逻辑、非常低的功耗、能提供０．９ＭＩＰＳ／ＭＨＺ的三级流水线和冯?诺依曼结构等特点。
ＡＲＭ７系列包括：ＡＲＭ７ＴＤＭＩ，ＡＲＭ７ＴＤＭ／．Ｓ，ＡＲＭ７ＥＪ．Ｓ，ＡＲＭ７２０Ｔ结构。其中的ＡＲＭ７２０Ｔ集成了ＡＲＭ７ＴＤＭＩ微处理器内核、８Ｋ的Ｃａｃｈｅ、写缓冲区及存储管理单元ＭＭＬＴ。
１．３嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统概述
嵌入式Ｌｉｎａｘ由于代码开放性以及强大的网络功能，在中、低端的嵌入式网络设备中的应用，比起ｐＳＯＳ，ＶｘＷｏｒｋｓ有许多优势。ＩＡｎｕｘ现在还支持蓝牙技术。开发嵌入式Ｌｉｎｕｘ产品，从产品上市时间到产品系列化，所需的投入比较少。相对于Ｗ＇ｍｄｏｗｓｃＥ＇ＱＮＸ以及国内的ＨＯＰＥＮ等嵌入式操作系统，嵌入式Ｌｉｎｕｘ以其特有的开放性、与生俱来的网络特性格成为嵌入式操作系统的主流之一。
１．３．１嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统的优势
ｌ、便于扩充实时性要求
操作系统实时性的决定因素与中断例程本身、内核中的驱动程序还有内核中任务调度程序有关：而响应延迟时间主要受中断的优先级和其他进程暂时地关闭中断响应的影响。因此管理和驱动中断的机制必须保证实时要求。根据这个要求，大多数嵌入式系统并不具备严格的实时性，而ｗｉｎｄｏｗｓｃＥ基本上不具备实时性的特点。但是，嵌入式Ｌｉｎｕｘ可以很好得满足实时性要求。对于Ｉｎｔｅｌｘ８６处理器，ＲＴＬｉｎｕｘ就是很好的实时扩充例子。它提供了一个精巧的实时性内核，并把标准Ｌｉｎｕｘ内核作为实时性内核的一个进程同用户的实时进程一起调度。因此实时性要求很高的任务不受非实时的Ｌｉｎｕｘ的干扰，从而实时性得以满足。，
２、具有很强的适应性和可靠性
嵌入式Ｌｉｎｕｘ不仅支持ｘ８６芯片，而且广泛支持多种平台，到目前为止可以支持二、三十种ＣＰＵ。很多ＣＰＵ包括家电业的芯片，都开始做Ｌｉｎｕｘ平台的移植工作，且移植的速度非常迅速。同时，嵌入式Ｌｉｎｕｘ在网络支持方面是非常完善的，提供了对十兆、百兆、干兆的以太网络以及无线网络、ＴｏｋｅｎＲｉｎｇ（令牌环）、光纤甚至卫星的支持。
此外，高可靠性是嵌入式Ｌｉｎｕｘ领先于其他嵌入式操作系统最明显的地方。Ｌｉｎｕｘ原先用于服务器领域，故有较高的可靠性。嵌入式Ｌｉｎａｘ中虽然对内核进行了一些裁减，但是仍然保持了原Ｌｉｎｕｘ高可靠性的特点。基于Ｌｉｎｕｘ应用的产品中一般很少会出现系统崩溃的现象。
３、具有成熟的开发工具
开发嵌入式系统的关键是需要一套好用的开发和调试工具，而且在开发不同阶段还需要不同的工具。
传统的开发调试工具是Ｉｃ卜即在线仿真器，它取代目标板的微处理器，给目标程序提供仿真环境，同时可以连接监视器，允许开发者调试和监视程序的运行。但这种设备价格非常贵。如果使用嵌入式Ｌｉｎｕｘ，不用ＩＣＥ也可以很好地开发和调试工作了，同时还降低了开发费用。
嵌入式Ｌｉｎｕｘ利用ＧＮＵ项目的Ｃ编译器来编译程序，使用ｇｄｂ调试器进行源代码级调试程序。它们提供了合适的手段来使客户能够开发嵌入式Ｌｉｎｕｘ的各种应用程序。开发时在Ｐｃ上交叉编译应用程序，调试时通过串口ｔｅｌｎｅｔ登陆硬件平台，利用ＮＦＳ调试程序。
４、可以灵活地配置内核
一般说来，需要使用嵌入式操作系统的存储容量都十分有限，不能像一般的计算机那样采用海量存储器来进行数据存储。一般是采用软件固化的方法，将程序和操作系统嵌入到整个产品里面。在此过程中减少操作系统的体积是关键。我们很难想象在一个紧凑的硬件设备外面再接一个通用的硬盘，或是将几十兆上百兆的操作系统输入到硬件的ＲＯＭ或者ＲＡＭ里面去。因此，对于嵌入式系统来讲，功能强和体积小常常是鱼和熊掌不能兼得的。
ｐＳＯＳ以及其他的一些操作系统，虽然内核只有几十Ｋ，但是要为相关的产品添加额外的功能才能使用，比如网络功能，及应用程序包；但这样一来总体积往往变大很多。嵌入式Ｌｉｎｕｘ除了本身体积较少以外，用户还可以根据不同的任务来选定特定内核模块，而将不用的部分去掉。这样就能减少体积，从而很好地解决了功能和体积之间的矛盾。
１．３．２嵌入式Ｌｉｎｕｘ的分支—一ＡＲＭＩ。ｉｎｎｘ
目前，国内外不少大学、研究机构和知名公司都加入了嵌入式Ｌｉｎｕｘ的研发工作，较成熟的嵌入式Ｌｉｎｕｘ产品不断涌现，ＡＲ＿ＭＬｍｕｘ便是嵌入式Ｌｉｎｕｘ的一个分支。ＡＲＭＬｉｎｕｘ项目开始于１９９４年的夏天。该项目计划将Ｌｉｎｕｘｌ．０．ｘ的内核移植到ＡｃｏｒｎＡ５０００上，但当时的Ｉ．．ｉｎｕｘ内核并没有可移植性，也还不支持诸如ＳＰＡＲＣ、ＭＩＰＳ、Ａｌｐｈａ和Ｍ６８Ｋ等体系结构的处理器，相应的交叉编译器ＧＣＣｆｏｒＡＲＭ也不具备，配置和编译内核都非常困难。１９９５年初，ＧｃＣ２．６．１开始支持ＡＲＭ处理器，之后ＡＲＭＬｉｎｕｘ获得了较快的发展。
目前，ＡＲＭＬｉｎｕｘ支持包括ＡＲＭ６１０、ＡＲＭ７１０、ＡＲＭ７２０Ｔｃｏｒｅｓ、ＡＲＭ９２０Ｔｃｏｒｅｓ、
ＳｔｒｏｎｇＡＲＭｌｌ０、Ｓ打ｏｎｇＡＲＭｌｌ００、ＸＳｃａｌｅ－等系列的ＡＲＭ处理器，这些处理器都是具有内存管理单元（ＭＭＵ，ＭｅｍｏｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＵｎｉｔ）的，与之相对应是ＮＯＭＭＵ的ｕＣｌｉｎｕｘ，
主要是支持ＡＩｔＭ７ＴＤＭＩ系列的微处理器。在ＡＲＭＬｉｎｕｘ的基础上，很多开发者将其移植到了自己的硬件平台上，并提交相应的ＭａｃｈｉｎｅＴｙｐｅ。从网站上得到的数据表明，目前移植成功的ＭａｃｈｉｎｅＴｙｐｅ已经多达三百余种。
ＡＲＭＬｉｎｕｘ官方网站是ｈｔｔ９：／／ｗｗｗ．ａｒｍ．１ｉｎｕｘ．ｏｒｇ．ｕｋ／，主要的负责人是ＲｕｓｓｅＵＫｉｎｇ，他目前在ＡＲＭ公司，从事将ＬｉｎｕｘＫｅｒｎｅｌ移植到最新的ＡＲＭ平台上，他同时也是ＡＲＭＬｉｎｕｘ的主要维护者。
ＩＡ．ＡＲＭＬｉｎｕｘ的移植
标准Ｌｉｎｕｘ的内核源码可以在ｆＩｐ：／／ｆＩｐ．ｋｅｒｎｅｌ．ｏｒｇ上下载，也可以在很多的镜像邱站点上下载，建议使用２．４以上版本的内核。ＡＲＭＬｉｎｕｘ是基于标准Ｌｉｎｕｘ内核为ＡＲＭ做的补丁，它可以从ｆＩｐ：／／ｆｔｐ．ｔｌｌ＇／ｎ．１ｉｎｕｘ．ｏｒｇ．ｕｋ上下载。下面介绍一下在移植ＡＲＭＺｉｎｕｘ中会遇到的一些关键问题。
１、交叉编译环境的建立
移植ＡＲＭＬｉｎｕｘ需要有一台安装了Ｌｉｎｕｘ操作系统的ＰＣ机，同时还要有一块开发板。开发板的体系结构ＡＲＭＬｉｎｕｘ必须支持。
对于不同体系结构，ＧＮＵ都提供了相应的开发软件包，这可以到网上查找。其中有些是源代码包，下载后要经过ＧＣＣ的编译才能应用；有些是应用程序包，安装后即可使用。安装完了工具包后，Ｉｊ删ｘ中就有了基于该体系结构的编译器，链接器，调试器以及一些
实用小工具，例如反汇编，反编译等，以后编译ＡＲＭＬｉｎｕｘ内核、制作文件系统和开发应用程序都要依赖交叉编译系统。
２、ＡＲＭＬｍｕｘ的内核加载方式的问题
ＡＲＭＬｉｎｕｘ的内核有两种可选的运行方式：可以在Ｆｌａｓｈ上直接运行，也可以加载到内存中运行。前者可以减少内存使用。
Ｆｌａｓｈ运行方式：把内核的可执行映像文件烧到Ｆｌａｓｈ上，系统启动时从Ｆｌａｓｈ的某个地址开始逐句执行。这种方法实际上是很多嵌入式系统采用的方法。
内核加载方式：把内核的压缩文件存放在Ｆｌａｓｈ上，系统启动时读取压缩文件在内存里解压，然后开始执行，这种方式相对复杂一些，但是运行速度可能更快（ｇＡＭ的存取速率要比Ｆｌａｓｈ高）。同时这也是标准Ｌｉｎｕｘ系统采用的启动方式。这里需要编写一个Ｂｏｏｆｌｏａｄｅｒ软件。Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ软件实现的功能包括开机寄存器的配置，内核与文件系统的加载，传递硬件与启动参数给内核。网上有许多Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ可以下载，但是都需要根据自己开发板硬件的信息进行改写。与Ｐｃ机上的加载过程做对比，Ｂｏｏｆｌｏａｄｅｒ的功能类似ＢＩＯＳ＋ＬｉｎｕｘＬ几Ｏ。
３、ＡＲＭＬｉｎｕｘ内核的编译
从网上下载一个标准Ｌｉｎｕｘ源代码和ＡＲＭＬｉｎｕｘ补丁的源代码，将标准Ｌｉｎｕｘ源代码上打上ＡＲＭＬｉｎｕｘ的补丁，根据自己的需要对内核进行裁减，用交叉编译器对内核进行编译。
４、ＡＲＭＬＩａｕ，ｘ的根（ｒａ００文件系统制作及其加载
ＡＲＭＬｉｎｕｘ采用ＲＡＭｄｉｓｋ的方式来装载根文件系统，所以在运行内核之前，需要先制作ＲＡＭｄｉｓｋ，将必须的文件和设备加入到ＲＡＭｄｉｓｋ中。
由于基于Ｌｉｎｕｘ的应用程序较多且源代码公开，因此基于ＡＲＭＬｉｎｕｘ的产品可以进行快速开发，只要能够找到相应的源代码，在制作文件系统时编译进去就可以了。
１．Ｓ研究工作及本论文内容
ＡＲＭＬｉｍｔｘ在具有ＭＭＵ的嵌入式系统中具有较好的技术优势，而ＡＲＭ７２０Ｔ又是一种高效，低功耗的ＫＩＳＣ处理器。基于此，本论文将ＡＲ＿ＭＬｉｎｕｘ嵌入式操作系统移植到了一款基于ＡＲＭ７２０Ｔ内核的嵌入式系统平台中，并在这个系统中实现了删Ｌｉｎ＿１１）【操作系
统的一些驱动的开发。在此基础上可以开发各类嵌入式应用程序，并可以在该平台上研究
嵌入式操作系统。
在本论文下面的篇章中将详细介绍以下内容：第二章介绍了嵌入式操作系统的硬件平台，包括处理器，及各种外设接口。第三章介绍了ＡＲＭＬｉｎｕｘ的基本原理及嵌入ＡＲＭＬｉｎｕｘ过程中所用到的基本知识。第四章按步骤详细描述了硬件调试、ＡＲＭＬｉｎｕｘ的嵌入式移植过程。第五章讲述了驱动开发的原理和过程。
本章小结
本章是绪论部分，着重介绍了嵌入式系统、嵌入式硬件平台、嵌入式Ｌｉｎｕｘ以及ＡＲＭＬｉｎｕｘ的一些基本概述。最后还提出了本文的主要内容。
ＡＲＭＬｉｍｕｘ在嵌入式警持设备上的穆挂及骧稿辩发
第＝章嵌入式系统硬件平舞
嵌入式嫒传平静包括孛央娥璎器、赡隧懿控制毫鼹、鼹读存鼹嚣、可读冀存德嚣翔终基泼蛰。京选耩上述瑟转蕊片辩要缘◇考纛它艇骢凌糍、秘载、体羧、成零、胃嚣赣、毫磁菠雾蛙等穷嚣特瞧，骧爱扶众多瓣蕊冀夺选择最逶会瑷瓣黢耀懿芯片。农逡择棼冀霹浚毒羧搿静蕊舞，只鸯簸逶会矮瓣静芯片。遂｛羹是免仟么嵌入式系统苍嚣分类镄纂，氆建硬锌乎惫帮纛藏Ａｆｌ熬原函。壅予酝入式产瑟垒产量和需求豢都缀大，激天姣蕊片成为务个半簿傣厂离之阕竞争静热点。秘通溺计算税不两，嵌入式采统的硬件必颓黼效率城设计，这弹方辘使产蕊更葵青竞争力。
窿我察矮嚣孛靛磁了天津强球磁卡公霹（ＧＭｅｅ）开发翡强入式开发平台ＧＭＣＣ－ＳＤＢ，其硬件系绕主癸包括率爽处灌嚣子系绫、存储予系统、通信予系统和输入输出予系统。如图２，１掰示。
熙２，ｌＧＭＣＣ—ＳＤＢ嵌入式羚发平台系筑溪始框鼹
ＡＲＭＬＪｎｕｘ在嵌入式手持设备上的移植及驱动开发
２．１中央处理器子系统一ＮＭＳ７２１０Ａ
在项目中我们选择了ＮｃｏＭａｇｉｃ公司的ＮＭＳ７２１０Ａ芯片。该芯片是一款基于ＡＲＭ７２０Ｔ的微处理器，适合使用在移动电话、个人数据助理、手持个人计算机和智能电话中。它的内部
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图２．２中央处理器ＮＭＳ７２１０Ａ内部结构框图
在ＮＭＳ７２１０Ａ内部采用ＡＲＭ高级微控制器总线体系结构ＡＭＢＡ（Ａｄｖ∞ｃｅｄＭｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＢｕｓＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）实现系统各个功能块之间的通信，利用这个体系结构存在着两种总线：高带宽多主设备总线——高级系统总线ＡＳＢ（ＡｄｖａｎｃｅｄＳ”ｔ咖Ｂ１１ｓ）和有效连接低功耗从设备的高级外围设备总线ＡＰＢ（ＡｄｖａｎｃｅｄＰｅｒｉｐｈ盯ａｌＢｕｓ），ＡＳＢ通过总线桥设备驱动ＡＰＢ。
ＡＲＭＬｉｎｕｘ在嵌入式手持设备上的移植及驱动开发
每个总线类型均允许多访问的并行进行，这些总线类型是：
ＭａｉｎＡＳＢ：该总线有两个主设备：ＡＲＭ７２０Ｔ和ＡＭＢＡ测试接口控制器。ＭａｉｎＡＳＢ总线连接静态存储器接口（ＳＭＩ）、片内静态存储器（ＳＲＡＭＯ，从设备接口连接ＳＤＲＡＭ控制器、ＳｙｓｔｅｍＡＰＢ和ＣｏｍｍｓＡＳＢ。
Ｃｏｍｍ５ＡＳＢ：该总线有三个主设备：从ＭａｉｎＡＳＢ引出的ＡＳＢ．ｔｏ．ＡＳＢ桥、支持电源管理特性的主设备和外匿设备ＤＭＡ控制器。ＣｏｍｍｓＡＳＢ连接片内启动ＲＯＭ、ＧＰＩｏＤＭＡ、存储器到存储器的ＤＭＡ控制器、智能卡接口和ＣｏｍｍｓＡＰＢ。
ＳｙｓｔｅｍＡＰＢ：该总线连接所有不支持ＤＭＡ访问的外围设备。当发生ＤＭＡ操作时，该总线允许处理器访问这些外围设备。
ＣｏｍｍｓＡＰＢ：这种总线连接所有支持ＤＭＡ访问的外围设备。它也连接控制ＬＣＤ控制器和ＤＭＡ控制器的寄存器接口。
Ｐｏｉｎｔ－ｔｏ—Ｐｏｉｎｔｂｕｓｅｓ：框图中也显示出三个其它总线。（１）ｇＡＭ和ＬＣＤ控制器之间的总线允许ＬＣＤ帧缓冲保留在片内静态存储器中；（２）外围设备ＤＭＡ控制器和ＳＤＲＡＭ控制器之间总线（ＤＭＡ是主设备，ＳＤＲＡＭ是从设备）；（３）ＳＤＲＡＭ控制器和ＬＣＤ控制器之间的总线允许尽可能有效的高带宽ＤＭＡ处理，不阻止ＣＰＵ访问片内的其它外围设备。
２．１．１中央处理器ＮＭＳ７２１０Ａ的特性【”１
中央处理器ＮＭＳ７２１０Ａ具有如下特性：
１．基于删７２０Ｔ的内置８ＫＢＣａｃｈｅ的低功耗、高性能、高代码密度的ＲＩＳＣ处理器：２．精密的电源管理；
３．片内启动ＲＯＭ和８０ＫＢ静态存储器；
４．支持ＲＯＭ、Ｆｌａｓｈ存储器和Ｐｃ卡（使用ＮＭＣｌｌ２１ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ＠／ＰＣＣａｒｄ接口芯片）的静态存储器接口；
５．分离的ＳＤＲＡＭ存储器控制器支持３２ＭＢ存储容量：
６．８通道ＤＭＡ控制器；
７．ＬＣＤ显示控制器支持连接单色和彩色ＬＣＤ：