Linux内核分析及在S3C2440上移植过程

Linux内核分析及在S3C2440

Ｌｉｎｕｘ内核分析及在Ｓ３Ｃ２４４０上移植过程

ＬｉｎｕｘＡｎａｌｙｓｉｓＡｎｄＴｒａｎｓｐｌａｎｔＰｒｏｃｅｓｓＯｎＴｈｅＳ３Ｃ２４４０

曹王月ＣａｏＹｕｅ

（江西理工大学机电工程系，江西赣州

３４１０００）

（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＪｉａｎｇｘｉＧａｎｚｈｏｕ３４１０００）摘要：本文介绍了三星公司的基于ＡＲＭ９内核的Ｓ３Ｃ２４４０芯片嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统移植过程，构建出最基本的ＡＲＭ９的Ｌｉｎｕｘ开发环境。在已经移植Ｕ－Ｂｏｏｔ的基础上，裁剪并移植Ｌｉｎｕｘ内核。

关键词：Ｌｉｎｕｘ２．６．２２．６；ＡＲＭ；Ｓ３Ｃ２４４０中图分类号：ＴＰ３１６

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７１－４７９２－（２０１０）１－０１７３－０３

Abstract：ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓＳａｍｓｕｎｇ＇ｓＡＲＭ９－ｂａｓｅｄＳ３Ｃ２４４０ｃｈｉｐｅｍｂｅｄｄｅｄＬｉｎｕｘｓｙｓｔｅｍｔｒａｎｓｐｌａｎｔｐｒｏ－ｃｅｓｓ，ａｎｄｂｕｉｌｄｓｔｈｅｂａｓｉｃＡＲＭ９－Ｌｉｎｕｘｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．ＣｕｔｔｉｎｇａｎｄｔｒａｎｓｐｌａｎｔｉｎｇＬｉｎｕｘｋｅｒｎｅｌａｆｔｅｒＵ－Ｂｏｏｔｈａｓａｌｒｅａｄｙｂｅｅｎｔｈｅｂａｓｅｆｏｒｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ．

Keywords：Ｌｉｎｕｘ２．６．２２．６；ＡＲＭ；Ｓ３Ｃ２４４０

0引言

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软

可靠性、成本、体积、功耗严格要硬件可裁减，适应于对功能、

求的专用计算机系统。嵌入式设备在生活中随处可见，例如电子表、手机、ＭＰ３播放器、遥控器等，涵盖了生产、工业控

通信、网络、消费电子、汽车电子、军工等领域。ＡＲＭ是嵌制、

入式处理多种构架中的一种，是３２位嵌入式ＲＩＳＣ微处理器技术的领导者。基于ＡＲＭ的处理器以其高速度、低功耗、价格低等优点得到了非常广泛的应用。

随着技术的发展及人们需求的增加，各种消费类电子产品的功能越来越强大，随身携带的电子设备变得“等同于ＰＣ”。在工业控制领域，系统芯片（ＳｏＣ）以其更低廉的价格提供更丰富的功能，使得一个嵌入式系统可以同时完成更多的控制功能。当系统越来越大、应用越来越多，能够统一管理系统资源、为用户提供访问硬件的接口、调度多个应用程序、管理文件系统等的操作系统变得尤为重要，而嵌入式Ｌｉｎｕｘ以其开放源代码、易于移植、资源丰富、免费等优点脱颖而出。1嵌人式Linux开发平台

１．１硬件平台

本文使用的是ｍｉｎｉ２４４０，它采用ＳａｍｓｕｎｇＳ３Ｃ２４４０为微处理器，主频４００ＭＨｚ，最高５３３Ｍｈｚ，并采用专业稳定的ＣＰＵ内核电源芯片和复位芯片来保证系统运行时的稳定性。ＳＤＲＡＭ内存采用３２ｂｉｔ数据总线，时钟频率高达１００ＭＨｚ。ｍｉｎｉ２４４０的ＰＣＢ采用沉金工艺的四层板设计，专业等长布线，保证关键信号线的信号完整性。

ｍｉｎｉ２４４０开发板由ＣＰＵ处理器、ＳＤＲＡＭ内存、ＦＬＡＳＨ存储

器（包含一片６４Ｍ的ＮａｎｄＦｌａｓｈ和一片２Ｍ的ＮｏｒＦｌａｓｈ）、ＬＣＤ显示器组成。

１．２软件开发平台

本文介绍的开发平台ｍｉｎｉ２４４０选用资源丰富、性能优越的发行版本Ｒｅｄｈａｔ９．０作为开发平台操作系统，并在其上

本文是在已经移植了Ｕ－Ｂｏｏｔ建立ａｒｍ－ｌｉｎｕｘ交叉编译环境。

１．１．６的基础上，移植Ｌｉｎｕｘ，其内核版本是２．６．２２．６。2Linux内核分析

２．１内核源码结构

从网络上下载Ｌｉｎｕｘ－２．６．２２．６．ｔａｒ．ｂｚ２解压得到内核源码。Ｌｉｎｕｘ内核文件数目将近２万，除去其他架构ＣＰＵ的相关文件，支持Ｓ３Ｃ２４４０这款芯片的完整内核文件有１万多个。这些文件分别位于顶层目录下的１７个子目录，各个目录功能独立。

对于ＡＲＭ架构的Ｓ３Ｃ２４４０，其体系相关的代码在ａｒｃｈ／ａｒｍ／目录下，在Ｌｉｎｕｘ移植时，首要的工作就是修改这

如图一所示为内核代码目录名称及其层次个目录下的文件。

结构（不包含最后两个目录Ｄｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ及ｓｃｒｉｐｔｓ，它们不包含内核代码）。

２．２内核的Ｍａｋｅｆｉｌｅ分析Ｍａｋｅｆｉｌｅ的具体作用是：

（１）配置文件．ｃｏｎｆｉｎｇ中定义了一系列的变量，Ｍａｋｅ－ｆｉｌｅ将结合它们来决定哪些文件被编进内核、哪些文件被编成模块、涉及哪些子目录。

上

移植过程

１７３

科技广场

２０１０．１

图二内核配置界面

图一

所示为内核代码目录名称及其层次结构

（２）顶层Ｍａｋｅｆｉｌｅ和ａｒｃｈ／￥（ＡＲＣＨ）／Ｍａｋｅｆｉｌｅ决定将根目录下哪些子目录、ａｒｃｈ／￥（ＡＲＣＨ）目录下哪些文件和目录编译进内核。

（３）最后，各级子目录下的Ｍａｋｅｆｉｌｅ决定所在目录下哪些文件被编进内核，哪些文件被编成模块，进入哪些子目录继续调用它们的Ｍａｋｅｆｉｌｅ。

（４）顶层Ｍａｋｅｆｉｌｅ和ａｒｃｈ／￥（ＡＲＣＨ）／Ｍａｋｅｆｉｌｅ设置了可以影响所有文件的编译、连接选项：ＤＦＬＡＧＳ、ＡＦＬＡＧＳ、ＬＤ－ＦＬＡＧＳ、ＡＲＦＬＡＧＳ。

（５）各级子目录下的Ｍａｋｅｆｉｌｅ中可以设置能够影响当

连接选项，如ＥＸＴＲＡ＿ＣＦＬＡＧＳ等，前目录下所有文件的编译、

还可以设置能影响某个文件的编译选项如ＣＦＬＡＧＳ￥＠等。

（６）顶层Ｍａｋｅｆｉｌｅ按照一定的顺序组织文件，根据连接脚本ａｒｃｈ／￥（ＡＲＣＨ）／ｋｅｒｎｅｌ／ｖｍｌｉｎｕｘ．ｌｄｓ生成内核映像文件ｖｍｌｉｎｕｘ。

通过Ｍａｋｅｆｉｌｅ的管理，决定编译内核中的哪些文件、怎样编译这些文件、怎样连接这些文件以及它们连接时的顺序如何。

２．３内核的Ｋｃｏｎｆｉｇ分析

在内核目录下执行“ｍａｋｅｍｅｎｕｃｏｎｆｉｇＡＲＣＨ＝ａｒｍＣＲＯＳＳ＿ＣＯＭＰＩＬＥ＝ａｒｍ－ｌｉｎｕｘ－”时，就会看到如图二所示的菜单，这就是内核的配置界面。通过配置界面，可以选择芯片类型、选择需要支持的文件系统，去除不需要的选项等，这就成为“配置内核”。

所有配置工具都是通过读取ａｒｃｈ／￥（ＡＲＣＨ）／Ｋｃｏｎｆｉｇ文

件来生成配置界面的，这个文件是所有配置文件的总入口。

Ｋｃｏｎｆｉｇ文件包含ｃｏｎｆｉｇ条目（ｅｎｔｒｙ）、ｍｅｕｎ条目、ｃｈｏｉｃｅ条目、ｃｏｍｍｅｎｔ条目、ｓｏｕｒｃｅ条目。其中ｃｏｎｆｉｇ是基本条目，常被其他条目包含，用来生成菜单、进行多项选择等。．ｃｏｎｆｉｇ文件中可能出现下面３种配置结果中一个。

ＣＯＮＦＩＧ＿ＬＥＤＳ＿Ｓ３Ｃ２４４０＝ｙ＃对应的文件被编进内核ＣＯＮＦＩＧ＿ＬＥＤＳ＿Ｓ３Ｃ２４４０＝ｍ＃对应的文件被编成模块＃ＣＯＮＦＩＧ＿ＬＥＤＳ＿Ｓ３Ｃ２４４０＃对应的文件没被使用ｍｅｕｎ条目用于生成菜单，格式如下：“ｍｅｎｕ”＜ｐｒｏｍｐｔ＞＜ｍｅｎｕｏｐｔｉｏｎｇｓ＞＜ｍｅｎｕｂｌｏｃｋ＞“ｅｎｄｍｅｎｕ”

Ｃｈｏｉｃｅ条目将多个类似的配置选项组合在一起，供用户单选或多选，格式如下：

“ｃｈｏｉｃｅ”

＜ｃｈｏｉｃｅｏｐｔｉｏｎｓ＞＜ｃｈｏｉｃｅｂｌｏｃｋ＞“ｅｎｄｃｈｏｉｃｅ”

ｃｏｍｍｅｎｔ条目用于定义一些帮助信息，它在配置过程中出现在界面的第一行，其格式如下：

“ｃｏｍｍｅｎｔ”＜ｐｒｏｍｐｔ＞＜ｃｏｍｍｅｎｔｏｐｔｉｏｎｓ＞

ｓｏｕｒｃｅ条目用于读入另一个文件Ｋｃｏｎｆｉｇ，格式如下：“ｓｏｕｒｃｅ”＜ｐｒｏｍｐｔ＞3Linux内核移植

３．１修改内核以支持Ｓ３Ｃ２４４０

编译内核以确保内核可以正确编译。先修改首先配置、

Ｍａｋｅｆｉｌｅ顶层，修改步骤如下：

ＡＲＣＨ？＝￥（ＳＵＢＡＲＣＨ）ＣＲＯＳＳ＿ＣＯＭＰＩＬＥ？＝改为：ＡＲＣＨ？＝ａｒｍ

ＣＲＯＳＳ＿ＣＯＭＰＩＬＥ？＝ａｒｍ－ｌｉｎｕｘ－然后执行如下命令，使用ａｒｃｈ／ａｒｍ／ｃｏｎｆｉｇｓ／Ｓ３Ｃ２４４０＿

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ｄｅｆｃｏｎｆｉｇ文件来配置内核，生成．ｃｏｎｆｉｇ配置文件，就可以直接使用“ｍａｋｅｍｅｎｕｃｏｎｆｉｇ”修改配置了。

由于Ｌｉｎｕｘ２．６．２２．６目前还不支持Ｓ３Ｃ２４４０开发板，需在ａｒｃｈ／ａｒｎ／ｍａｃｈ－ｓ３ｃ２４４０／ｍａｃｈ－ｓｍｄｋ２４４０．ｃ中做如下修改：

ｓ３ｃ２４ｘｘ＿ｉｎｉｔ＿ｃｌｏｃｋｓ（１６９３４４００）；改为：

ｓ３ｃ２４ｘｘ＿ｉｎｉｔ＿ｃｌｏｃｋｓ（１２００００００）；

“ｍａｋｅｕＩｍａｇｅ”生成ｕＩｍａｇｅ。把ｕＩｍａｇｅ放到然后执行

ｔｆｔｐ服务器目录下或放到Ｌｉｎｕｘ中／ｗｏｒｋ／ｎｆｓ＿ｒｏｏｔ目录下，然后在Ｕ－Ｂｏｏｔ控制界面中使用如下命令下载ｕＩｍａｇｅ并启动。

ｔｆｔｐ０ｘ３２００００００ｕＩｍａｇｅ或ｎｆｓ０ｘ３０００００００１９２．１６８．１．１：／ｗｏｒｋ／ｎｆｓ＿ｒｏｏｔ／ｕＩｍａｇｅ

ｂｏｏｔｍ０ｘ３２００００００

可以看到内核启动信息，最后出现ｐａｎｉｃ信息。３．２修改ＭＴＤ分区

ＭＴＤ（ＭｅｍｏｒｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＤｅｖｉｃｅ），是Ｌｉｎｕｘ中对ＲＯＭ、ＮＯＲＦｌａｓｈ、ＮＡＮＤＦｌａｓｈ等存储设备抽象出来的一个设备层，它向上提供统一的访问接口，读、写、擦除等，屏蔽底层硬件的操作、各类存储设备的差别。通过ＭＴＤ设备作用，重新划分ＮＡＮＤＦｌａｓｈ的分区。

将ＮＡＮＤＦｌａｓｈ分为３个分区，前２ＭＢ用于存放内核，接下来的８ＭＢ用于存放ＪＦＦＳ２文件系统，剩下的用来存放ＹＡＦＦＳ文件系统。

ｓｍｄｋ＿ｄｅｆａｕｌｔ＿ｎａｎｄ＿ｐａｒｔ结构如下修改：

ｓｔａｔｉｃｓｔｒｕｃｔｍｔｄ＿ｐａｒｔｉｔｉｏｎｓｍｄｋ＿ｄｅｆａｕｌｔ＿ｎａｎｄ＿ｐａｒｔ［］＝｛

［０］＝｛．ｎａｍｅ＝”ｋｅｒｎｅｌ”，．ｓｉｚｅ＝ＳＺ＿２Ｍ，．ｏｆｆｓｅｔ＝０，｝，［１］＝｛．ｎａｍｅ＝”ｊｆｆｓ２”，

．ｏｆｆｓｅｔ＝ＭＴＤＰＡＲＴ＿ＯＦＳ＿ＡＰＰＥＮＤ，．ｓｉｚｅ＝ＳＺ＿８Ｍ，｝，［２］＝｛．ｎａｍｅ＝”ｙａｆｆｓ”，

．ｏｆｆｓｅｔ＝ＭＴＤＰＡＲＴ＿ＯＦＳ＿ＡＰＰＥＮＤ，．ｓｉｚｅ＝ＭＴＤＰＡＲＴ＿ＳＩＺ＿ＦＵＬＬ，｝｝；执行“ｍａｋｅｕＩｍａｇｅ”重新生成内核，在Ｕ－Ｂｏｏｔ控制界面中使用如下命令下载并启动ｕＩｍａｇｅ。

ｔｆｔｐ０ｘ３２００００００ｕＩｍａｇｅｂｏｏｔｍ０ｘ３０００００００

３．３移植ＹＡＦＦＳ文件系统取得源代码文件，解压后得到Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ目录，目录下有两个子目录：ｙａｆｆｓ和ｙａｆｆｓ２。使用ｙａｆｆｓ２目录下的代码，它向前兼容ＹＡＦＦＳ１。

移植ｙａｆｆｓ分为两个步骤：

（１）将ｙａｆｆｓ２代码加入内核。

下载解压后得到ｙａｆｆｓ２源码目录为／ｗｏｒｋ／Ｄｅｖｅｌｏｐ－ｍｅｎｔ／ｙａｆｆｓ２，内核源码目录为／ｗｏｒｋ／ｌｉｎｕｘ－２．６．２２．６，执行以下命令打补丁：

￥ｃｄ／ｗｏｒｋ／Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ／ｙａｆｆｓ２

￥．／ｐａｔｃｈ－ｋｅｒ．ｓｈｃ／ｗｏｒｋ／ｌｉｎｕｘ－２．６．２２．６

编译内核（２）配置、

Ｌｉｎｕｘ２．６．２２．６内核使用的是新的ｏｏｂｌａｙｏｕｔ，因此在内核配置界面选中“ＹＡＦＦＳ２ｆｉｌｅｓｙｓｔｅｍｓｕｐｐｏｒｔ”即可，其他配置项使用默认值。

最后执行“ｍａｋｅｕＩａｇｅ”编译内核。３．４编译、烧写、起动内核３．４．１编译内核

直接使用内核根目录下的配置文件ｃｏｎｆｉｇ＿ｏｋ，执行以下命令编译内核。

￥ｃｐｃｏｍｆｉｇ＿ｏｋ．ｃｏｎｆｉｇ￥ｍａｋｅｕＩｍａｇｅ３．４．２烧写内核

将上一步生成的ｕＩｍａｇｅ放入ｔｆｔｐ服务器，然后在Ｕ－Ｂｏｏｔ中执行以下命令、下载烧写。

ｔｆｔｐ０ｘ３２００００００ｕＩｍａｇｅｎａｎｄｅｒａｓｅ００ｘ２０００００

ｎａｎｄｗｒｉｔｅ．ｊｆｆｓ２０ｘ３２０００００００￥（ｆｉｌｅｓｉｚｅ）３．４．３启动内核

使用以下命令启动ＮＡＮＤＦｌａｓｈ上的内核。ｎｂｏｏｔ０ｘ３２００００００００ｂｏｏｔｍ０ｘ３２００００００4结束语

作为开放源代码的操作系统，Ｌｉｎｕｘ操作系统以其广泛

目前，基于ＡＲＭ技术的微处理器应用的使用，发展越来越好。

约占据了３２位ＲＩＳＣ微处理器７５％以上的市场份额。将一个Ｌｉｎｕｘ操作系统移植到具体的处理器硬件板ｓ３ｃ２４４０上相对复杂，涉及到更多的问题需要进一步的考虑。参考文献

［１］韦东山．嵌入式Ｌｉｎｕｘ应用开发完全手册［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００８．

［２］李亚锋，欧文盛．ＡＲＭ嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统开发从入门到精通［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００７．

［３］韩国三星Ｓ３Ｃ２４４０处理器用户手册［Ｓ］．Ｒｅｖｉｓｉｏｎ１．作者简介

曹王月（１９８７—），女，江西南昌人，硕士，所学专业：控制理论控制工程。

Linux内核分析及在S3C2440上移植过程

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/yzfq.html