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基于ARM-μCLinux嵌入式系統(tǒng)啟動引導的實現(xiàn)
摘要：介紹了ARM-μCLinux嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，重點分析了ARM--μCLinux嵌入式系統(tǒng)啟動引導的過程實現(xiàn)該系統(tǒng)啟動引導的技術(shù)難點，提出了一種有效的啟動引導方案。關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng) 引導 ARM μCLinux
32位ARM嵌入式處理器具有高性能、低軾耗的特性，已被廣泛應用于消費電子產(chǎn)品、無線通信和網(wǎng)絡通信等領域。ΜCLinux是專門為無MMU處理器設計的嵌入式操作系統(tǒng)，支持ARM、Motorola等微處理器。目前國內(nèi)外采用ARM-μCLinux作為嵌入式系統(tǒng)非常普遍。而嵌入式系統(tǒng)的啟動引導技術(shù)是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的一個難點。系統(tǒng)啟動引導的成功與否決定了應用程序的運行環(huán)境是否能正確構(gòu)建，即系統(tǒng)啟動成功是應用正確運行的前提。
常用的嵌入式系統(tǒng)啟動方法是先通過JTAG將嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核與進Flash，再由其帶的引導程序bootloader完成嵌放式系統(tǒng)的啟動引導工作。這種方法要借助昂貴的JTAG設備完成操作系統(tǒng)內(nèi)核 的燒寫工作，并且不能方便地更新嵌入式系統(tǒng)中的軟件平臺。本文提出一種基于ARM-μCLinux嵌入式系統(tǒng)的啟動引導方案，不但可以通過簡易的串口方便地更新嵌入式系統(tǒng)內(nèi)的軟件平臺，而且成功解決了這種架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)的啟動、初始化、操作系統(tǒng)內(nèi)核的固化和引導等問題。本文簡略說明ARM-μCLinux嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺和軟件平臺；描述系統(tǒng)引導程序bootloader的設計，闡述設計時考慮的因素和需解決的技術(shù)難點，給出一套可行的引導程序流程；針對μCLinux內(nèi)核的引導程序，說明μCLinux內(nèi)核的加載和初始化過程。
1 系統(tǒng)組成
典型的ARM嵌入式系統(tǒng)硬件平臺一般包括一個以ARM為內(nèi)核的處理器、存儲器和必要的外部接口與設備。在本系統(tǒng)中，采用內(nèi)嵌ARM7TDMI的Samsung公司的S3C4510處理器，存儲器使用2MB的Flash和16MB的SDRAM，外部接口除了用于下載和通信的串口，還配備了一個以太網(wǎng)接口，以支持S3C4510的網(wǎng)絡功能。
軟件平臺由以下部分組成：系統(tǒng)引導程序、嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核、文件系統(tǒng)。系統(tǒng)引導程序通常也稱為bootloader，代碼量雖少，但是作用非常大，相當于PC上的BIOS，負責將操作系統(tǒng)內(nèi)核固化到Flash中和系統(tǒng)初始化工作，然后將系統(tǒng)控制權(quán)交給操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核是嵌入式系統(tǒng)加電運行后的管理平臺，負責實時性任務和多任務的管理。ARM7TDMI是一款沒有MMU的處理器，因此采用μCLinux作為本系統(tǒng)的操作系統(tǒng)內(nèi)核。ΜCLinux是Linux是一個分支，專為無MMU的處理器設計，它繼承了Linux強大的網(wǎng)絡功能和多任務管理功能，并對內(nèi)存管理和進程管理進行了改寫，滿足無MMU處理器的開發(fā)要求。文件系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)軟件平臺占用存儲量最大的一部分，也是與用戶開發(fā)最相關(guān)的一部分。它存儲了系統(tǒng)配置文件、系統(tǒng)程序、用戶應用程序和必需的驅(qū)動程序。
軟件平臺固化在Flash中。通常根據(jù)軟件平臺的內(nèi)容 對Flash的地址空間進行分區(qū)，一般分三個區(qū)，分別豐放bootloader、μCLinux內(nèi)核和文件系統(tǒng)。分區(qū)的方式一般有兩種：一種是根據(jù)三個部分預定的存儲空量，允許bootloader、內(nèi)核和文件系統(tǒng)擁有自己固定的
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