摘要：本文討論了基于ARM的嵌入式操作系統uClinux及其應用開發設計及實現。在32位ARM核的微處理器S3C4510B的硬件平臺上結合嵌入式實時操作uClinux． 完成了系統的硬件設計uClinux的編譯、移植，最后實現了應用程序的添加。

關鍵詞：ARM；實時操作系統uClinux；S3C4510B；ARM7TDMI

1 嵌入式操作系統uClinux及其應用開發

    嵌入式軟件平臺由以下部分組成：系統引導程序、嵌入式操作系統內核、文件系統。系統引導程序通常也稱為BootLoad—er ，代碼量雖少，但是作用非常大，相當于PC上的BOIS，負責將操作系統內核固化到Flash中和系統初始化工作．然后將系統控制權交給操作系統。文件系統是嵌入式軟件平臺占用存儲量最大的一部分，也是與用戶開發最相關的一部分，它存儲了系統配置文件、系統程序、用戶應用程序和必需的驅動程序。

1．1 BootLoader程序

    系統引導程序BootLoader是嵌入式系統加電后執行的第一個程序，一般應寫入Flash存儲器中并從起始物理地址0x0開始。在應用實際中BootLoader的功能主要有：① 將uCLinux內核和文件系統燒寫到目標板中；②系統初始化；③系統的內存映射；④加載uClinux內核

1．2 嵌入式操作系統uCiinux

    uClinux就是Micro—Control—Linux，是針對控制領域的嵌入式linux操作系統，它是從Linux 2．0／2．4內核派生而來，沿襲了主流Linux的絕大部分特性，適合不具備內存管理單元(MMU)的微處理器／微控制器(例如ARM7TDMI)，它也是一個完全符合GNU／GPL公約的操作系統，完全開放代碼。和主流的Linux相比，uClinux有以下特點：① 簡化了內核加載方式，uClinux的內核可以在Flash上直接運行；② 采用romfs文件系統作為root文件系統，相對于一般的ext2使用更少的存儲空間；③ 使用了Flat可執行文件格式替代elf格式；④ 使用應用程序庫uClibc替代libc。

1．3 uClinux的編譯與移植

I-3．1 uClinux系統針對硬件的改動

    目前．uClinux已被成功移植到多款微處理器芯片上．但由于嵌入式操作系統的運行是與嵌入式系統的硬件密切相關的．而硬件的設計則會因為使用場合的不同而千差萬別，因此，在uClinux內核源代碼中和硬件緊密相關的部分就應該針對特定的硬件作出適當的修改。

    本文中所涉及的對uClinux操作系統源代碼的裁剪修改主要有以下幾個地方：

uClinux內核源代碼中對S3C4510B片內特殊功能寄存器以及其他相關硬件信息的定義文件hardware．h首先要定義系統工作的主時鐘頻率，本系統的為50MHz。

／********************************／

define$3C4510b CPU master clock

／********************************／

#define MHz l0o0000

#define fMCLK_ MHz (50 MHz)

#define fMCLK (fMCLK_MHz／MHz)

#define MCLK2 (fMCLK_MHz／21

    此外對系統SYSCFG寄存器也進行了相關的設置。如Cache操作使能、寫緩沖使能以及設置了特殊功能寄存器組的基指針等。最后即定義系統存儲器控制寄存器。

1．3．2 編譯uClinux內核

    在準備好uClinux的內核源代碼后．利用交叉編譯器就可以編譯生成運行在硬件目標板上的uClinux內核。首先將U—Clinux內核源代~uClinux—Samsung一20031005．tar．gz保存到宿主機的用戶目錄，解壓完畢后。就會在用戶目錄下生成uClinux—Samsung目錄。

以下是編譯uClinux的具體過程：

使用make menuconfig或者make xconfig命令進行內核配置：

輸人命令：make dep

輸入命令：make clean：

輸入命令：make lib_only：

輸入命令：make romfs：

輸入命令：make image：

輸入命令：make。

    至此整個uClinux源碼的編譯工作就完成了．最后會在／u—Clinux—Samsung／image目錄下生成兩個內核文件：image．ram和image．rom。image．rom~-3"借助~JTAG仿真器直接將其燒寫到目標板上的FLASH存儲單元，I~image-ram則可通過以太網接口。將其下載至目標板上就可直接運行了。

1．4 嵌入式操作系統uCfinux的應用開發

     下面通過本系統的一個具體實例來描述如何將應用程序添加~UuClinux，主要的標準方法有如下幾點：

(1)編寫自己的源程序代碼和相應Makefile文件。uClinux／Linux的應用程序通常放在OS—HOME／user目錄下，我們在該目錄下創建一個XDQ目錄．且在該目錄下創建源文件xdq．c及它相應的Makefile文件。

(2)修改uClinux—Samsung／config／config．ink件。在該文件合適的位置增加如下內容：

mainmenu_ option   next comment

comment ‘xdq’

bool  ‘xdq’  CONFIG_ USER_ XDQ_XDQ

endmenu

目的是在Make menuconfig時，uCLinux就會提示你是否需要編譯這個新的應用程序。

(3)修改uClinux—Samsung／user／Makefile 件。在該文件合適的位置增加下面一句：

dir-$(CONFIG_USER—XDQ—XDQ)+=xdq

加上這句后，如果你在Make menuconfig時選擇了這個新應用程序。則編譯時就會編譯這個新的應用程序。

把修改工作完成后要進行內核的編譯工作，按照以前編譯uClinux內核的步驟進行就可以了。

值得注意的一點是在第一步make menuconfig進行內核配置的時候．在Target Platform Selection，要選中Customize Vendor／User Settings fNEW)，選中了該選項后，與最初我們配置內核過程不同的是．它還會在make menuconfig的最后出現一個對話框，在此進行用戶應用程序的配置，在對話框里出現的文字是在config．in文件中添加的文字，選中要編譯的應用程序所在路徑，就會出現另一個對話框，選中要編譯的文件名，保存好內核配置后退出。用這種方法生成的可執行文件在romfs／bin目錄下。

    選擇完要編譯的源文件后．接下來就進行make dep，makeclean等內核編譯的后幾步。以上介紹的是一種基本的添加用戶應用程序的方法，在將用戶應用程序添加uClinux內核運行時，都需要對內核進行部分或全部的編譯，每次對內核編譯完成后，都要先將FLASH存儲器中的內容擦除，然后重新燒寫新編譯好的內核到FLASH存儲器中去。

2 結束語

    ARM內核處理器具有體積小、高性能、低功耗、低成本等一系列優點，是嵌入式電子產品設備由8位機升級到32位機的理想選擇。uClinux因具有穩定良好的移植性、優秀的網絡功能、完備的對各種文件系統的支持以及標準豐富的API等優點，被廣泛應用于嵌入式領域應用前景廣闊。