基于ARM的嵌入式linux内核裁剪及移植实战

2020年第8期信息与电脑China Computer & Communication软件开发与应用基于嵌入式ARM9的Linux 系统移植的研究和实现冯宁波 周 剑（苏州长风航空电子有限公司，江苏 苏州 215151）摘　要：笔者以ARM9处理器为硬件，对嵌入式系统展开分析，并对安装到嵌入式ARM9芯片开发板上的Linux 系统移植进行研究。

Linux 系统移植步骤如下：首先初始化随机存取存储器，设置堆栈，引导加载程序移植；然后下载Linux 内核，修改Makefile 文件，设计交叉编译环境；最后依据内核启动过程，指定启动初始值，控制后台，并执行制作菜单配置命令。

关键词：嵌入式ARM9；Linux 系统；移植；内核中图分类号：TP311.54；TP316.81 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2020）08-078-02Research and Implementation of Linux System Migration Based on EmbeddedARM9Feng Ningbo, Zhou Jian(Suzhou Changfeng Avionics Co., Ltd., Suzhou Jiangsu 215151, China)Abstract: The author takes ARM9 processor as hardware, analyzes the embedded system, and studies the Linux systemporting installed on the embedded ARM9 chip development board. The steps of Linux system porting are as follows: first, initialize random access memory, set stack, boot loader porting; then download Linux kernel, modify makefile file, and design cross compiling environment; finally, according to the kernel startup process, specify the initial startup value, control the background, and execute thecommand of making menu configuration.Key words: embedded ARM9; Linux system; transplantation; kernel０　引言微电子技术快速发展使计算机技术支持下的嵌入式系统得到广泛应用，该系统因软硬件可裁剪、使用性能良好，受到人们青睐[1]。

Linux在ARM上的移植摘要:本文是基于ARM的平台上进行嵌入式操作系统LINUX的移植，其中ARM选S3C2410。

文中首先对Linux操作系统内核进行了介绍，然后对系统引导程序(BootLoader)进行了设计，最后给出了Linux在ARM上的移植过程。

关键字：Linux、ARM、BootLoader、移植一、Linux操作系统内核Linux作为一种优秀的操作系统，近几年在嵌入式领域成为了极具潜力的嵌入式操作系统。

本文的主要内容是将Linux系统的内核移植到ARM(基于ARM9S3C2410)上。

Linux操作系统主要由内核、Shell、文件结构组成。

其中内核是系统的心脏,是运行程序和管理磁盘、打印机等硬件设备的核心程序。

(1)Linux内核结构Linux内核是整个Linux系统的灵魂，负责整个系统的内存管理、进程调度和文件管理。

Linux内核与大部分UNIX内核一样是单内核体系结构的，能够根据需要定制内核映像的尺寸，具有很大灵活性，不需要重新编译内核和引导就能检验新的内核组件，这个特性对于嵌入式而言是非常有好处的，方便用户构筑自己的个人内核。

Linux内核由5个主要的子系统组成：进程调度、内存管理、虚拟文件系统、网络接口和进程间通信。

(2)Linux内核代码组织结构本文将对LINUX进行内核移植，其内核代码分布如图所示。

下面分别对其进行说明:/arch目录包含了目前Linux支持的硬件结构，如i386、alpha、arm等的内核代码；/drivers目录包含了内核中所有的设备驱动程序；/fs目录包含了所有的文件系统的代码；/include目录包含了建立内核代码所需的大部分库文件，这个模块利用其它模块重建内核；/init目录包含了内核的初始化代码，内核从此处工作；/ipc目录包含了进程间通信代码；/kernel子目录包含了主内核代码；/mm目录包含所有独立于CPU体系结构的内存管理代码；/net目录包含了和网络相关的代码,如ipv4、ipv6等。

第节绪沦内核精小、效率高,并且具有,:百度的模块化和扩一展性:具备文件和日录针理、设备支持、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能;具有大量的应用程序接口(A川),开发应用程序简单;嵌入式应用软件丰富。

第四阶段是以基于Internet为标志的嵌入式系统,这是一个正在迅速发展的阶段。

目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet之外,但随着工nternet的发展以及工nternet技术与信息、家电、工业控制技术等结合日益密切,嵌入式设备与InteI'net的结合将代表着嵌入式技术的真正未来。

妇.2嵌入式操作系统的主要特点随着嵌入式系统的不断发展,可以看到嵌入式操作系统在嵌入式系统中的作用日显重要,它可以为嵌入式系统开发人员提供一个基本的软件开发和运行的支撑平台,从而大大减少了复杂嵌入式系统的开发难度和开发周期,增强了系统的稳定性,降低开发和维护成本。

本论文的工作也是针对特定的嵌入式通用操作系统一嵌入式L1nux展开的,故我们首先对嵌入式操作系统作进一步的阐述。

嵌入式操作系统并不是简单嵌入的操作系统,它与通常意义上的操作系统有一定的区别。

嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、调度工作,控制协调并发活动,它必须体现所在系统的特征,能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。

根据各文献的描述,嵌入式操作系统具有如下一些特征: 1.小巧。

一般嵌入式系统所能够提供的资源有限,所以嵌入式操作系统必须做到小巧以满足嵌入式系统硬件的限制。

2.实时性。

据统计,有许多嵌入式系统工作在实时性要求很高的环境中,这就要求嵌入式操作系统必须将实时性作为一个重要的指标来考虑。

在信息时代, 人们必须在有效的时间内对收到的信息进行处理,从而为进一步的决策分析争取时间如GSI客户端的信息处理。

所以,嵌入式操作系统必须体现一定的实时性。

3.可定制性。

由于嵌入式系统需要根据应用的要求进定制,所以嵌入式操作系统也必须能够根据应用的要求进行定制,去掉多余的部分,或者简化相应的模块。

linux3.0.35的内核裁剪的具体过程胡志鹏1、General setup ---->1.01 Prompt for development and/or incomplete code/drivers默认情况下是选择的，这将会在设置界面中显示还在开发或者还没有完成的代码与驱动。

当内核中含有不成熟的代码或驱动，需要选上，主要用在测试阶段。

（产品成熟后，再去掉此选项）。

这里选上1.02 Cross-compiler tool prefixCONFIG_CROSS_COMPILE=""交叉编译工具前缀。

这里不选1.03 Local version - append to kernel release在内核版本后追加的字符串，字符串不得超过64字节，也就是uname -r可以看到的版本，可以自行修改，这里我没有使用。

1.04 Automatically append version information to the version string自动在版本字符串后面添加版本信息，编译时需要有perl以及git仓库支持1.05 kernel compression mode (Gzip)1.06 ((none)) Default hostnameCONFIG_LOCALVERSION_AUTO=yCONFIG_DEFAULT_HOSTNAME="（none）"指定一个默认的主机名。

指定了这个以后，可以省去使用sethostname命令设置主机名称。

在制作最小系统时比较有用。

1.07 support for paging of anonymous memory(swap)CONFIG_SWAP=y是否支持交换分区，使用交换分区或者交换文件来作为虚拟内存，也就是让计算机好像拥有比实际内存更多的内存空间用来执行很大的程序。

Linux中的虚拟内存即SWAP分区，除非不需要SWAP分区，否则这里选择Y。

嵌入式Linux内核移植一、基于ARM的硬件BOOT程序的基本设计1．实验步骤本实验仅使用实验教学系统的CPU板。

在进行本实验时，LCD电源开关、音频的左右声道开关、AD通道选择开关、触摸屏中断选择开关等均应处在关闭状态。

基于ARM芯片的应用系统，多数为复杂的片上系统，该复杂系统里，多数硬件模块都是可配置的，需要由软件来预先设置其需要的工作状态，因此在用户的应用程序之前，需要由专门的一段代码来完成对系统基本的初始化工作。

由于此类代码直接面对处理器内核和硬件控制器进行编程，故一般均用汇编语言实现。

系统的基本初始化内容一般包括：（1）分配中断向量表（2）初始化存储器系统（3）初始化各工作模式的堆栈（4）初始化有特殊要求的硬件模块（5）初始化用户程序的执行环境（6）切换处理器的工作模式（7）呼叫主应用程序二、开发环境搭建实验1.实验原理绝大多数的Linux 软件开发都是以native 方式进行的，即本机（HOST）开发、调试，本机运行的方式。

这种方式通常不适合于嵌入式系统的软件开发，因为对于嵌入式系统的开发，没有足够的资源在本机（即板上系统）运行开发工具和调试工具。

通常嵌入式系统软件的开发采用交叉编译调试的方式。

交叉编译调试环境建立在宿主机（即一台PC 机）上，对应的开发板叫做目标板。

开发时使用宿主机上的交叉编译、汇编及连接工具形成可执行的二进制代码，（这种可执行代码并不能在宿主机上执行，而只能在目标板上执行。

）然后把可执行文件下载到目标机上运行。

调试时的方法很多，可以使用串口，以太网口等，具体使用哪种调试方法可以根据目标机处理器所提供的支持作出选择。

宿主机和目标板的处理器一般都不相同，宿主机为PXA270。

GNU 编译器提供这样的功能，在编译编译器时，可以选择开发所需的宿主机和目标机从而建立开发环境。

所以在进行嵌入式开发前第一步的工作就是要安装一台装有指定操作系统的PC 机作宿主开发机，对于嵌入式Linux，宿主机上的操作系统一般要求为Redhat Linux，在此，推荐使用Redhat 9.0 作为宿主机（开发主机）的操作系统。

嵌入式学院—华清远见旗下品牌：《嵌入式Linux系统开发标准教程》——第8章、基于ARM的Linux内核移植第8章基于ARM的Linux内核移植本章目标本章以ARM平台为例介绍内核移植的基本方法，并且详细分析了Linux内核启动过程。

通过本章学习，读者可以明确内核哪些代码是与平台相关的，在内核启动过程中代码的执行顺序。

只有掌握了这些代码，在内核移植过程中才能有的放矢地去修改代码。

内核源码移植《嵌入式Linux系统开发标准教程》——第8章、基于ARM的Linux内核移植8.1 移植内核源码所谓移植就是把程序代码从一种运行环境转移到另外一种运行环境。

对于内核移植来说，主要是从一种硬件平台转移到另外一种硬件平台上运行。

8.1.1 移植前的准备工作对于嵌入式Linux系统来说，有各种体系结构的处理器和硬件平台，并且用户需要根据需求自己定制硬件板。

只要是硬件平台有些变化，即使非常小，可能也需要做一些移植工作。

内核移植是嵌入式Linux系统中最常见的一项工作。

内核移植工作主要是修改跟硬件平台相关的代码，一般不涉及Linux内核通用的程序。

移植的难度也取决于两种硬件平台的差异。

Linux对于特定的硬件平台的软件就叫作BSP（Board Support Package）。

由于Linux内核具备可移植性的特点，并且已经支持了各种体系结构的很多种目标板，我们很容易从中找到跟自己硬件类似的目标板。

参考内核已经支持的目标板来移植BSP，就如同使用模板开发程序。

在开始移植开发板的BSP之前，需要做充分的准备工作。

（1）选择参考板。

选择参考板的原则如下。

n参考板与开发板具有相同的处理器，至少类似的处理器；n参考板和开发板具有相同的外围接口电路，至少基本接口相同；n Linux内核已经支持参考板，至少有非官方的补丁或者BSP；n参考板Linux设备驱动工作正常，至少已经驱动基本接口。

通常都可以找到相同处理器的参考板，并且可以获取到Linux内核源代码。

基于ARM的嵌入式linux内核的裁剪与移植前言嵌入式系统一直是计算机行业中的领域之一。

在许多应用程序中，嵌入式系统越来越流行。

嵌入式系统通常使用嵌入式芯片，如ARM芯片，并且它们通常运行Linux内核。

Linux内核是一个开放源代码的操作系统内核。

在嵌入式领域，Linux 内核可以被用于实现各种应用程序。

本文将重点介绍如何基于ARM平台的嵌入式Linux内核进行裁剪和移植。

ARM平台ARM处理器是一种RISC（Reduced Instruction Set Computer）处理器。

这种类型的处理器可用于嵌入式系统开发，因为它具有较低的功耗和高效的性能。

ARM处理器有许多版本，其中包括ARMv6和ARMv7。

ARMv6通常用于嵌入式系统，而ARMv7则用于智能手机和平板电脑等高端设备。

Linux内核的裁剪在嵌入式系统中，Linux内核需要进行裁剪，以适应嵌入式设备的需求。

与桌面计算机相比，嵌入式系统拥有更少的资源，包括RAM、闪存和存储空间。

因此，在将Linux内核移植到嵌入式系统之前，必须将内核进行裁剪。

在裁剪内核之前，您必须确定哪些内核模块是必需的。

一些模块可以从内核中移除，以减少内核的大小。

通常，将不必要的模块和其他功能从内核中移除可以使内核变得更小并具有更好的性能。

另外，裁剪内核时应确保其他组件与内核兼容。

例如，在新内核中可能需要更改驱动程序或实用程序以适应修改后的内核。

裁剪内核可能是一项比较困难的工作，需要深刻了解Linux内核的各个方面，以确保正确地裁剪内核。

移植Linux内核到ARM移植内核是将Linux内核适应新硬件的过程。

在开始移植内核之前，您必须了解嵌入式设备的硬件架构以及所需的内核组件。

移植Linux内核到ARM可以分为以下步骤：1.选择合适的ARM平台和处理器并确定所需的内核选项。

2.下载最新的内核源代码。

3.配置内核选项，并使其适应新硬件。

4.使用交叉编译器编译内核。

收稿日期:2004—12—01作者简介:英海燕(1962—),女,毕业于山东临沂师范学院,临沂师范学院图书馆馆员。

基于ARM 的嵌入式Linux 操作系统移植英海燕(山东临沂师范学院,临沂276005)〔摘　要〕　论述了基于ARM 微核的微处理器上的嵌入式Linux 操作系统的移植技术,结合具体实例给出了在特定硬件平台上的实现过程,并且详细说明了如何建立交叉开发环境的方法。

对其他嵌入式操作系统的开发同样具有参考意义。

〔关键词〕　操作系统;ARM;Linux〔Abstract 〕　P orting technique of embedded Linux operating system based on ARM is discussed in this paper.The porting process on the special hardware platform is implemented and cross 2compile environment is builded with the concrete examples.The embedded Linux porting is helpful to exploit other embeded operating system.〔K ey w ords 〕　operating system ;ARM ;Linux 〔中图分类号〕G 25017　〔文献标识码〕B 〔文章编号〕1008-0821(2005)05-0155-02 目前,在嵌入式系统里基于ARM 微核的嵌入式处理器已经成为市场主流。

随着ARM 技术的广泛应用,建立面向ARM 构架的嵌入式操作系统也就成为当前研究的热点问题。

目前已经涌现出了较多的嵌入式操作系统,例如T or 2nado 的VxW ork 、微软的Windows CE 等等。

在众多的嵌入式操作系统里,开发人员选择的却都是Linux ,这是因为它公开源代码,可以让任何人将其修改移植到自己的目标平台系统里使用。

基于ARM的嵌入式linux内核的裁剪与移植0引言微处理器的产生为价格低廉、结构小巧的CPU与外设的连接提供了稳定可靠的硬件架构，这样，限制嵌入式系统发展的瓶颈就突出表现在了软件方面。

尽管从八十年代末开始，已经陆续出现了一些嵌入式操作系统(比较著名的有Vxwork、pSOS、Neculeus与WindowsCE)。

但这些专用操作系统都是商业化产品，其高昂的价格使许多低端产品的小公司望而却步；而且，源代码封闭性也大大限制了开发者的积极性。

而Linux的开放性，使得许多人都认为Linu0 引言微处理器的产生为价格低廉、结构小巧的CPU与外设的连接提供了稳定可靠的硬件架构，这样，限制嵌入式系统发展的瓶颈就突出表现在了软件方面。

尽管从八十年代末开始，已经陆续出现了一些嵌入式操作系统(比较著名的有Vxwork、pSOS、Nec uleus与Windows CE)。

但这些专用操作系统都是商业化产品，其高昂的价格使许多低端产品的小公司望而却步；而且，源代码封闭性也大大限制了开发者的积极性。

而Linux的开放性，使得许多人都认为Linux非常适合多数Intemet设备。

Linux操作系统可以支持不同的设备与不同的配置。

Linux对厂商不偏不倚，而且成本极低，因而很快成为用于各种设备的操作系统。

嵌入式linux是大势所趋，其巨大的市场潜力与酝酿的无限商机必然会吸引众多的厂商进入这一领域。

1 嵌入式linux操作系统Linux为嵌入操作系统提供了一个极有吸引力的选择，它是个与Unix相似、以核心为基础、全内存保护、多任务、多进程的操作系统。

可以支持广泛的计算机硬件，包括X86、Alpha、Sparc、MIPS、PPC、ARM、NEC、MOTOROLA 等现有的大部分芯片。

Linux的程序源码全部公开，任何人都可以根据自己的需要裁剪内核，以适应自己的系统。

文章以将linux移植到ARM920T内核的s3c2410处理器芯片为例，介绍了嵌入式linux内核的裁剪以及移植过程，文中介绍的基本原理与方法技巧也可用于其它芯片。