基于Linux的无线传感器网络引导程序的设计.pdf

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针对无线传感器网络的结构特点及对无线可移动终端的需求,分析了Linux操作系统的启动过程,提出了无线传感器网络可移动终端引导
Oeek电子工程网 操作系统、文件系统和应用程序构成的映像文件有两种装载模式: Flash- resident Image和 Flash- based image.前一利是引导程序,仅仅把 Image 文件中的数据段(data+bss)复制到系统内存中,代码段(texL)在 Ramdisk 中直接运行;后一种则是引导程序把 Image完全复制到系统内存中执行,包括 Image中的代码段(text)和数据段(data+bs)。 1.4内核的引导及系统初始化上述步骤完成之后,程序计数器指针(PC)跳 转到内核起始地址处,完成内核解压、安装及其环境参数配置。设置体系结构环 境,进行命令参数的解析,设置中断和异常向量表,进行进程调度器、定时器 控制台的配置, Cache初始化、内存页面初始化、设备初始化等。操作系统的初 始化还包含文件系统的安装,如Ext2文件系统、管理 Nand flash的JFFS2文 件系统 1.5 Linux内核的启动 引导程序引导完成后释放对硬件系统的控制权,转交给Linuⅹ操作系统, 并释放清除使用过的临时内存,然后跳转到操作系统内核( kernel)的第Ⅰ条 指令地址,启动 Linux操作系统,执行/etc目录下的用户系统配置信息,准备 系统应用程序的使用环境 2引导程序设计实现 引导程序的实现包括个关键环节的配置:内存规划,堆栈分型,中断向 量配置及 Nand flash读写操作。 2.1内存规划 内存规划包括两个方面:第是内核映像所占用的内存范围;第二是根文件 系统所用的内存范围以及应用程序和程序申请的缓冲区所占用的内存。对于内 核文件,将其拷贝到从 RAM BASE( MEM START+0×8000)这个基地址开始的大 约1MB的内存范围内,以 MEM START为基址的前32KB内存需要空出,让 Linux 内核放置一些全局数据结构,如启动参数和内核页表等信息。根文件系统映像文 件则将其拷贝到以 MEM START+0×100000基址的内存中(采用 Ramdisk作为 根文作的系统映像,其解压后的人小一般为1MB) 2.2堆栈分配 ARM有7种工作执行状态,每一种状态的堆栈配置都是独立的,所以,对 程序中需要用到的每一种模式都要为堆栈指针SP( Stack pointer)定义一个 堆栈地址,使其指向该运行模式的栈空间。这样,当程序的运行进入异常模式时, 可以将需要保护的寄存器放入SP所指向的堆栈,而当程序从异常模式返回时, 则从对应的堆栈中恢复,采川这种方式可以保证异常发生后程序的正常执行。改 变程序状态寄存器(CSR)内的状态位(低5位)可使处理器切换到不同的 工作状态,根据系统使用中断和昇常的情况,可能需要初始化部分或仝部堆栈指 Oeek电子工程网 针寄冇器。本文的堆栈配置包括外部中断模式、快速中断模式、系统调试模式、 未定义指令模式、系统模弌和用户模式。其屮,外部屮断模式栈配置程序如下: Ini tstack MOy RO LR MSP CPSR C,#0xd2/设置外部中所模式堆找 LDR SP, Stacking MoV PC RO st a cksvc DCD Vest a ckSpa cc+ (SVC STAcK ZEGTH-1)*4 St akira dco r gst a k sp acet(IRQ STACK LEGTH-1)水4 SrCStack space SPACE SVC s7 ACK LEGTHA!管理模式堆线空间 gStackspace SPACE IRQ STACK LEGT4少断模式雄找空问 对管理模式堆栈而言,SP的值由 SveSlackspace的地址加上 SVC STACK LEGTH的人小而定。系统所有的堆栈均位于系统运行空间 PSRAM中。 可通过外部输入命令的方式切换工作模式,并通过查看特殊寄存器的内容帮助诊 断系统运行状态。 3结语 木文提出无线传感器网络可移动终端引导程序的设计方法,从实际调试看 Linux版本号、CPU以别信息、时钟型置、内存空间巸置以及外设初始化信息等 显示全部正确,表明了采用该方法设计的引导程序能够成功地运行于自主设计的 无线移动终端硬件平台上,完成了映像文件的加载、解压,操作系统能够开始止 常运行。

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2019-09-05
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