### Linux下的ARM移植与构建知识点详解
#### 一、前言
在嵌入式系统开发领域，ARM架构因其低功耗、高性能等特性而被广泛采用。本篇内容旨在详细介绍如何构建一个基于ARM架构的嵌入式系统，涵盖从U-Boot到Linux操作系统再到BusyBox文件系统的全过程。
#### 二、构建嵌入式系统的硬件与软件环境
**1. 硬件环境**
- **主机硬件环境**：通常为主流PC，需具备足够的处理能力和存储空间，以便支持复杂的编译任务。
- **目标板硬件环境**：包括处理器（如ARM9、ARM11等）、内存、闪存等关键组件。
- **工具介绍**：涉及的工具有编译器、调试器等，用于构建和调试嵌入式软件。
**2. 软件环境**
- **主机软件环境**：
- **Windows操作系统**：用于部分非核心开发任务，如文档编辑等。
- **Linux操作系统**：作为主要开发环境，支持交叉编译和调试工具。
- **目标板最终运行环境**：即嵌入式Linux系统，包括内核、文件系统等。
**2.2 Linux下工作用户及环境**
- **交叉工具的安装**：包括交叉编译器、链接器等，用于生成适用于目标平台的代码。
- **U-Boot移植工作目录**：组织U-Boot相关的源代码、配置文件等。
- **内核及应用程序移植工作**：创建相应的工作目录，存放Linux内核和应用程序的源代码。
**2.3 配置系统服务**
- **TFTP服务器的配置**：用于将U-Boot、内核等文件传输到目标板上。
- **其他服务配置**：可能还包括NFS等服务，用于共享文件系统等目的。
#### 三、U-Boot的编写与移植
**1. 工具介绍**
- **ADS命令行命令介绍**：
- **armasm**：ARM汇编器，用于编译汇编源代码。
- **armcc/armcpp**：ARM C/C++编译器，用于编译C/C++源代码。
- **armlink**：ARM链接器，负责将多个对象文件链接成可执行文件或库文件。
**2. 基本原理**
- **可执行文件组成及内存映射**：
- **可执行文件的组成**：包括.text（代码段）、.data（初始化数据段）和.bss（未初始化数据段）等部分。
- **装载过程**：解释如何将可执行文件加载到目标板的内存中。
- **启动过程的汇编部分**：涉及启动时的低级初始化任务，如设置CPU模式、关闭看门狗等。
- **启动过程的C部分**：涉及更高级的初始化任务，如初始化内存管理单元等。
**3. AXD的使用以及源代码说明**
- **源代码说明**：
- **汇编源代码说明**：详细解释了汇编语言源代码的功能和作用。
- **C语言源代码说明**：介绍了C语言源代码的主要功能和结构。
- **源代码下载**：提供了获取源代码的方式。
- **AXD的使用**：
- **配置仿真器**：设置仿真器以模拟目标板的行为。
- **启动AXD配置开发板**：使用AXD进行调试和测试。
#### 四、GNU交叉工具链
**1. 设置环境变量，准备源码及相关补丁**
- **设置环境变量**：确保编译器和其他工具能够正确找到相应的文件。
- **准备源码包**：
- **binutils**：用于处理目标文件。
- **gcc**：用于编译C/C++源代码。
- **glibc**：提供标准C库功能。
- **Linux kernel**：用于编译内核。
- **准备补丁**：用于修复源码中的错误或添加新功能。
**2. GNU交叉工具链的下载**
- **ARM官方网站**：提供官方支持的工具链版本。
- **本文档提供的下载**：包含预编译好的工具链文件。
**3. GNU交叉工具链的介绍与使用**
- **常用工具介绍**：
- **arm-linux-gcc的使用**：用于编译C/C++源代码。
- **arm-linux-ar和arm-linux-ranlib的使用**：用于创建静态库。
- **arm-linux-objdump的使用**：用于查看目标文件的信息。
- **arm-linux-readelf的使用**：用于查看ELF文件的详细信息。
- **arm-linux-copydump的使用**：用于复制和备份目标文件。
**4. ARM GNU常用汇编语言介绍**
- **ARM GNU常用汇编伪指令介绍**：例如`.word`、`.align`等。
- **ARM GNU专有符号**：用于特定功能的符号。
- **操作码**：解释ARM指令集中的常见操作码。
**5. 可执行生成说明**
- **lds文件说明**：
- **主要符号说明**：如`.entry`、`.text`等。
- **段定义说明**：定义不同类型的内存段及其属性。
#### 五、U-Boot的移植
**1. U-Boot的介绍及系统结构**
- **U-Boot介绍**：概述U-Boot的功能和特点。
- **获取U-Boot**：提供获取U-Boot源代码的方式。
- **U-Boot体系结构**：
- **U-Boot目录结构**：解释U-Boot源代码的组织方式。
**2. U-Boot的启动过程及工作原理**
- **启动模式介绍**：解释不同的启动方式。
- **阶段1介绍**：
- **定义入口**：设置U-Boot的入口点。
- **设置异常向量**：定义异常处理程序的位置。
- **设置CPU的模式为SVC模式**：进入系统模式。
- **关闭看门狗**：防止意外重启。
- **禁掉所有中断**：确保系统稳定。
- **设置以CPU的频率**：配置CPU的工作频率。
- **设置CP15**：配置性能监控单元。
- **配置内存区控制寄存器**：管理内存区域。
- **安装U-BOOT使用的栈空间**：分配栈空间。
- **BSS段清0**：初始化未初始化的数据段。
- **搬移NandFlash代码**：将代码从NAND Flash移动到RAM。
- **进入C代码部分**：完成从汇编到C语言的转换。
**3. U-Boot的移植过程**
- **环境**：描述所需的硬件和软件环境。
- **步骤**：
- **修改Makefile**：调整编译选项。
- **在board子目录中建立crane2410**：创建适用于目标板的配置文件。
- **在include/configs/中建立配置头文件**：定义特定于目标板的配置。
- **指定交叉编译工具**：选择合适的交叉编译器。
通过以上内容，我们不仅了解了如何构建一个完整的嵌入式系统，还深入探讨了其中的关键技术和工具。这对于从事嵌入式系统开发的专业人士来说是非常有价值的参考资料。
