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对AT91RM9200Bootloader的移植,Linux内核的建立,串口、液晶、网络驱动程序的编写,以及文件系统的建立
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2009-05-16
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对AT91RM9200Bootloader的移植,Linux内核的建立,串口、液晶、网络驱动程序的编写,以及文件系统的建立
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目 录
1 嵌入式系统基础.....................................................................................................................................3
1.1 嵌入式系统概述.............................................................................................................................. 3
1.2 嵌入式系统组成.............................................................................................................................. 3
1.2.1 嵌入式处理器................................................................................................................... 3
1.2.2 外围设备........................................................................................................................... 4
1.2.3 嵌入式操作系统............................................................................................................... 4
1.2.4 应用软件........................................................................................................................... 4
1.3 嵌入式系统特点.............................................................................................................................. 4
1.4 嵌入式系统发展前景...................................................................................................................... 5
1.5 嵌入式操作系统概述...................................................................................................................... 5
1.5.1 操作系统的概念和分类....................................................................................................6
1.5.2 嵌入式操作系统的特点....................................................................................................7
1.5.3 常见的嵌入式操作系统....................................................................................................7
1.6 研究目标....................................................................................................................................... 9
2 ARM920T硬件平台设计......................................................................................................................10
2.1 ARM体系结构............................................................................................................................... 10
2.2 AT91RM9200微处理器简介..........................................................................................................11
2.2.1 ARM920T处理器的特点................................................................................................12
2.2.2 AT91RM9200微处理器的特点.......................................................................................12
2.3 嵌入式系统平台的硬件设计.........................................................................................................13
3 嵌入式Linux系统平台的构建..............................................................................................................15
3.1 建立嵌入式LINUX 交叉编译环境.................................................................................................15
3.2 引导转载程序的移植.................................................................................................................... 16
3.2.1 引导装载程序简介..................................................................................................................... 16
3.2.2 AT91RM9200芯片的引导机制.......................................................................................17
3.2.3 第一级引导RomBoot的分析..........................................................................................17
3.2.4 U-BOOT移植与分析....................................................................................................19
3.3 剪裁、配置和编译内核................................................................................................................ 26
4 Linux系统设备驱动程序概述..............................................................................................................32
4.1 LINUX设备驱动程序分类..............................................................................................................32
4.2 编写驱动程序的一些基本概念.....................................................................................................32
4.3 LINUX系统网络设备驱动程序......................................................................................................33
5 文件系统的建立................................................................................................................................... 36
5.1 各种文件系统的简介.................................................................................................................... 36
5.2 CRAMFS文件系统........................................................................................................................36
5.3 JFFS2文件系统..............................................................................................................................37
5.4 RAMDISK文件系统......................................................................................................................37
6 ARM Linux中断处理分析....................................................................................................................39
6.1 ARM LINUX 底层中断处理程序...................................................................................................39
i
6.1.1 ARM处理器模式与异常处理.........................................................................................39
6.1.2 ARM Linux中断处理向量..............................................................................................40
6.2 ARM LINUX高层中断处理程序....................................................................................................40
6.3 ARM LINUX中断处理的实时性分析............................................................................................40
6.3.1 禁用和使能中断............................................................................................................. 40
6.3.2 ARM Linux中断处理的特性..........................................................................................41
6.3.2.1 ARM Linux的中断延迟.......................................................................................41
6.3.2.2系统负载对ARM Linux中断处理实时性的影响................................................42
6.4 分析结论........................................................................................................................................ 42
7 总结与展望........................................................................................................................................... 43
7.1项目成果与工作总结.................................................................................................................. 43
7.2后续工作展望.............................................................................................................................. 45
.................................................................................................................................................................. 49
ii
嵌入式系统基础
嵌入式系统概述
随着电子技术的快速发展,特别是大规模集成电路的产生而出现的微型机,使现
代科学研究得到了质的飞跃,而嵌入式微控制器技术的出现则给现代工业控制领域
带来了一次新的技术革命。由嵌入式微控制器组成的系统,最明显的优势就是可以
嵌入到任何微型或小型仪器、设备中。
嵌入式系统被定义为:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、
适应应用系统,对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统
。
嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术、电子技术和各个行业的具体应用
相结合后的产物,这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、
不断创新的知识集成系统。
嵌入式系统是以嵌入式计算机为技术核心,面向用户、面向产品、面向应用,软
硬件可裁减的,适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专
用计算机系统
。和通用计算机不同,嵌入式系统是针对具体应用的专用系统,目的
就是要把一切变得更简单、更方便、更普遍、更适用;它的硬件和软件都必须高效
率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能
。
嵌入式系统组成
嵌入式系统通常由嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统和应用软件等极大
部分组成。
嵌入式处理器
嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件。嵌入式处理器与通用处理器的最大不同
在于其大多工作在为特定用户群设计的系统中。它通常把通用计算机的许多由板卡
完成的功能集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化,并具有高效
率、高可靠性等特点。
嵌入式系统主要应用领域有:工业控制、机、网络设备、图像处理、手机、
等。目前主要使用、、、等~位处理器,以
位为主。各种类型的处理器都有其一定的应用针对性。例如,对数字信号处理
技术中用到常用运算、算法作了优化设计,主要用于运算量较大的实时信号处理领
域,如实时音频、视频处理,电机控制等。处理器性能好,但功耗大,适合于
固定应用,如固定的网络设备、机顶盒等。处理器性能高、功耗低,适合于电
池便携、手持设备。由于其高性能低功耗的特点,处理器已经成为位处理器
的主力产品。本文将介绍公司的,这款基于的外设
3
丰富的、功能强大的、非常适合工控领域的微处理器,并在该处理器上进行的嵌入
式的开发
。
外围设备
外围设备是指在一个嵌入式系统中,除了嵌入式处理器以外,用于完成存储、
通讯、显示等辅助功能的其他部件。根据外围设备的功能可以分为如下类:
存储设备:静态易失性存储设备()、动态存储设备()和非易
失存储器( !)。其中, "#$可以擦写次数多、存储速度快、容量大
价格低等特点,在嵌入式系统中得到广泛的应用。
通讯接口设备:应用广泛的包括并口,串口,串行外围设备,总线接
口、%&接口和以太网接口等等。
人机交换设备:、键盘和触摸屏等。
嵌入式操作系统
在大型的嵌入式应用系统中,为了使嵌入式开发更为方便、快捷,需要具备
一种稳定完全的软件模块集合,用以管理存储设备、中断处理、任务间通讯和定
时器响应,以及提供多任务处理器等,即嵌入式操作系统。嵌入式系统的引入大
大提高了嵌入式系统的功能,方便了应用软件设计,但同时占用了嵌入式系统的
宝贵资源。一般在比较大型或者需要多任务的应用场合,才考虑嵌入式操作系统
'(
。
'应用软件
嵌入式应用软件是针对特定的实际专业领域,基于相应的嵌入式硬件平台,
并能完成用户任务的计算机软件。由于嵌入式系统自身的特点要求嵌入式应用软
件有高可靠性,高代码密度,高度优化等特点,以适应嵌入式系统的实时性和成
本敏感的特性要求,另外嵌入式应用软件需要在特定的编译环境下编译。
嵌入式系统特点
由于嵌入式系统是应用于特定的环境下,面对专业领域的应用系统,所以与通用
计算机的多样化和适用性不同。它与通用计算机系统相比具有如下特点:
嵌入式系统通常是面向特定应用的。
嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体工艺、电子技术和通信网络技术
与各个领域的具体应用相结合的产物。这一特点决定了它必然是一个技术密
集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
嵌入式系统的硬件软件都必须高效率的设计,在保证稳定、安全、可靠的基
础上量体裁衣,去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。这样,
4
才能最大限度的降低应用成本。在具体的应用中,对处理器的选择决定了其
市场竞争力。
嵌入式系统常常有低功耗的要求。
可靠性和稳定性对与嵌入式系统有着特别重要的意义。
嵌入式系统本身不具有自举开发能力。既使设计完成后,用户也通常不能对
其中的程序进行修改,必须有一套交叉开发工具和环境才能开发。
嵌入式系统有时要求实时性较高,特别是对于特定的应用。
嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的,它必须与具体用于相结合才会
具有生命力,才会更具有优势。嵌入式系统必须根据应用要求对软硬件进行裁减,
满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。
'嵌入式系统发展前景
后时代是一个真实的阶段,而且是一个可以预测的时代。嵌入式系统就是与
这一时代紧密相关的产物,它将拉近人与计算机的距离,形一个人机和谐的工作与
生活环境。从某一个角度来看,嵌入式系统可应用于人类工作与生活的各个领域,
具有极其广阔的应用前景。嵌入式系统在传统的工业控制和商业管理领域已经具有
广泛的应用空间,如智能工控设备、)机、卡等;在家庭领域更具有广
泛的应用潜力,如机顶盒、数字电视、*+,、网络冰箱、网络空调等众多消费类
和医疗保健类电子设备等;此外还有在媒体手机、袖珍电脑、掌上电脑、车载导航
器等方面应用,将极大地推动嵌入式技术深入到生活和工作的方方面面
-'
。它在
娱乐、军事方面的应用潜力也是巨大的,而且是有目共睹的。
(嵌入式操作系统概述
早期的嵌入式系统很多都不采用操作系统,它们只是为了实现某个控制功能,使
用一个简单的循环控制对外界的控制请求进行处理。当应用系统越来越复杂、应用
的范围愈来愈广泛的时候,每添加一项新的功能,就能需要从头开始设计,所以没
有操作系统已经是一个最大的缺点。嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的
操作系统软件,它是嵌入式系统(包括软、硬件系统)极为重要的组成部分,通常
包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通讯协议、图形界面
等。嵌入式操作系统既有通用操作系统的基本特点,如能够有效的管理越来越复杂
的系统资源;能够把硬件虚拟化,使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解
脱出来;能够提供库函数、驱动程序、工具集以及应用程序。与通用操作系统相比
较,嵌入式操作系统的系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用
的专用性等方面具有较为突出的特点。
嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、调度、控制、协调
并发活动;它必须体现其所在系统的特征,能够通过装卸某些模块来达到系统所要
求的功能
(-'
。
5
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资源评论
- lishengqiang19882012-08-29只讲了uboot和文件系统,简单讲了下内核,我需要看的lcd和串口的驱动都没怎么提,哎
- haisi052015-08-11然而没什么用,,,都是文字,都没有源代码。。。
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