嵌入式Linux在Blackfin處理器上的應用
出處:旋風羊 發布于:2007-11-28 15:02:56
1. 1 UcLinux簡介
Uclinux是當前廣泛應用的一種嵌入式Linux操作系統,是一個完全符合GNU/GPL公約的項目,與UNIX完全兼容,完全開放源碼。英文單詞中u表示Micro,c表示control,所以Uclinux的意思是“微控制領域的Linux系統”。
Uclinux針對嵌入式應用的特點,對Linux的內核(所用版本為linux2.6)進行了修改和重新編譯,其大小遠小于原來。它包含Linux常用的API,保留了原來Linux操作系統具有的高穩定性、強大的網絡功能和卓越的文件系統支持功能等優點。
1. 2 Blackfin簡介
Blackfin系列DSP是ADI公司推出的高性能,低功耗的新一代DSP處理器,融合了Analog Devices/Intel的微信號結構(MSA),其應用范圍廣泛,包括汽車圖像系統,寬帶無線系統,多媒體消費電子產品,數字視頻錄像機,安防與監控,和視頻會議等。
對下一代的數字通信和消費多媒體應用來說,Blackfin處理器是高度集成的片上系統解決方案。通過將工業標準接口與高性能的信號處理內核相結合,用戶可以快速開發出節省成本的解決方案,而無需昂貴的外部組件。
筆者使用的是BF533,其結構如圖1:
BF533包括一個UART口、一個SPI口、兩個串行口(SPORTs)、四個通用定時器(其中三個具有PWM功能)、一個實時時鐘、一個看門狗定時器,以及一個并行外設接口。
1.3 Blackfin+Uclinux的優越性
(1) 使用方便
(2) 支持網絡
(3) 源碼開放
(4) 方便程序開發移植
系統結構如圖2所示。
2 在Blackfin中嵌入Uclinux操作系統
2.1 建立開發環境
要在Blackfin上嵌入Uclinux操作系統,首先應建立相應的開發環境。筆者所用的主機系統和開發平臺如下:
Windows XP與REDHAT 9.0雙操作系統
P4 1.8GHz,512 MB
Blackfin533 EZ-KIT
Linux環境下的程序通過GNU的一系列工具完成編譯工作,其中包括預處理、編譯、匯編和連結4個互相關聯的步驟,每一步由相關工具完成。
(1)GCC:是GNU編譯器的前端程序,負責完成預處理和編譯過程,生成以.O為后綴的目標文件。
(2)AS:是GNU編譯器的匯編器,負責把后綴為.S的匯編文件編譯成以.O為后綴的目標文件。
(3)LD:是GNU 編譯器的連結器,負責把目標文件和庫文件連結起來,重定位它們的數據,把所有符合連結起來。
筆者用的是bfin-gcc-3.4-2005R3.1.tar.gz。
在REDHAT中打開terminal,將目錄轉換到工作目錄(根目錄),鍵入以下命令:
tar –xzf bfin-gcc-3.4-2005R3.1.tar.gz
在/opt下會出現/uclinux/bfin-elf和/uclinux/bfin-uclinux兩個新文件夾,此時Blackfin所用的交叉編譯器已建立成功。
2.2 在EZ-KIT上植入U-BOOT
從網上u-boot_1.1.3.tar.bz2,在terminal下鍵入:
bunzip2 u-boot_1.1.3.tar.bz2
tar -xzf u-boot_1.1.3.tar.bz2
此時會出現名為u-boot_1.1.3的文件夾,將當前目錄轉為此文件夾下,鍵入以下命令:
make clean
make mrproper
make ezkit_533_config
make
以上步驟完成后,會出現以下文件:
u-boot:這是elf文件,可以用它生成其它格式的文件。
u-boot.bin:這是二進制文件,可以用來升級u-boot。
在terminal下鍵入:
/opt/Uclinux/bfin-ucLinux/bfin-uclinux-objcopy –I binary –O ihex u-boot.bin u-boot.hex
此時在u-boot文件夾下生成u-boot.hex。
將主機系統轉換為Windows XP下,打開VDSP++開發軟件,點開TOOL下的flash programmer,打開如圖3所示的選項環境:
按圖中所示設置好參數后,點擊load file即可。
2.3 編譯Uclinux
將主機系統轉為REDHAT9.0,打開terminal,當前目錄應為Uclinux所在目錄,輸入以下命令:
export PATH=/opt/uclinux/bfin-elf/bin: /opt/uclinux/bfin-uclinux/
bin:$PATH
make menuconfig
此時出現選擇參數界面,包括廠商,器件型號等,選好參數后繼續。過一段時間后,將出現兩個模塊選擇介面,這里不更改任何選項,直接選擇exit。
在terminal中鍵入:make ,開始編譯Uclinux,這個過程大概需要幾分鐘左右,當編譯成功后,在uclinux文件夾下的image文件夾中將生成名為linux的文件。
2.4 嵌入Uclinux
將主機系統轉為Windows XP系統。
將ezkit板和主機用連接起來,打開hyperterminal,選COM1,確定后進入設置參數界面,如圖4所示。
設置好參數后,按確定。給板子上電后,自動啟動U-boot。
在ezkit>后鍵入:“ loadb” ,點擊“傳送”,“發送文件”,出現如圖5的界面:
按上圖設置好參數后,點擊發送,則出現傳送文件的界面,并顯示進度。由于linux文件有5.1M,而BF533 ezkit沒有以太網接口,只能用串口進行傳輸,速度較慢,這個過程約1小時。為了縮短傳輸時間,筆者在Linux系統下將linux文件進行壓縮,壓縮后的文件大約1M左右,這樣整個傳輸時間將縮短為10多分鐘。
壓縮的指令為:
/tools/mkimage –A blackfin –O linux –T kernel –C gzip –a 0x1000 –n “uclinux kernel Image” –d linux.bin.gz uImage
這條指令將生成名為uImage的壓縮文件。
當傳輸完成后,在ezkit>后輸入:
bootelf 0x01000000(未經壓縮)
bootm 0x01000000 (壓縮)
此時將啟動Uclinux,如果啟動成功,將出現welcome畫面。
到此,Uclinux已成功的嵌入到BF533 ezkit中。
3 在Uclinux中加入自己的應用程序
筆者用了一個簡單的程序“hello.c”來介紹如何在嵌入式操作系統中加入自己的程序。
(1)在/uclinux-dist/user/下建立一個新的文件夾shello,將源程序放到里面。
(2)修改/uclinux-dist/user/Makefile。加入:
dir_$(CONFIG_USER_SHELLO_HELLO)+=hello
(3)修改/uclinux-dist/config/configure.help。加入:
CONFIG_USER_SHELLO_HELLO
This is my program
這里需要注意一點:第二行的開頭字母“T”離行的開頭字母“C”兩個字母的距離,同時每行不要超過70個字母。
(5) 修改/Uclinux-dist/config/config.in。加入:
bool ‘hello’CONFIG_USER_SHELLO_HELLO
(6)在/ucLinux-dist/user/shello/中加入makfile文件,此文件內容如下:
EXEC=hello
OBJS=hello.o
All:$(EXEC)
$(EXEC):$(OBJS)
$(CC) $(LDFLAGS) –O $ @ $ (OBJS) $ (LDLIBS)
romfs:
$(ROMFSINST) /bin/$ (EXEC)
clean:
rm –f $ (EXEC) *.elf *.gdb *.o
(7)做完以上步驟后,重新編譯內核。此時hello應用程序會被加入內核中,注意在選擇模塊時選中hello。編譯結束后,將內核下到板子上,啟動Uclinux,在root>后鍵入hello,會出現“hello,world”。
4 結語
嵌入式操作系統是當今熱門的研究課題,本文詳細介紹了怎樣在Blackfin中嵌入Uclinux以及如何加入自己的應用程序,該系統已廣泛應用到我們開發的項目中。
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