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1、單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,第,7,章嵌入式操作系統(tǒng)及其移植,嵌入式操作系統(tǒng),CLinux,3,7.1,嵌入式系統(tǒng)的,BootLoader,3,7.3,嵌入式操作系統(tǒng),C,/OS-II,3,7.2,7.1,嵌入式操作系統(tǒng),CLinux,1.CLinux,背景,Clinux,從,Linux2.0/2.4,內(nèi)核派生,而來，沿襲了主流,Linux,的絕大部分特性；,專門針對,沒有,MMU,的,CPU,運(yùn)行,Clinux,操作系統(tǒng)的用戶可以使用幾乎所有的,Linux,API,函數(shù),返回,CLinux,概述,2.,CLinux,特點(diǎn)
2、,(1),通用,Linux API,(2),內(nèi)核體積,512 KB,(3),內(nèi)核,+,文件系統(tǒng),900 KB,(4),完整的,TCP/IP,協(xié)議棧,(5),支持大量其它的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,(6),支持各種文件系統(tǒng)，包括,NFS,、,ext2,、,ROMfs,and JFFS,、,MS-DOS,和,FAT16/32,Micro(,微小,),的意思,C,是,Control,的縮寫,CLinux,是為微控制領(lǐng)域量身定做的,Linux,版本,CLinux,體系結(jié)構(gòu),內(nèi)核采用的是單一內(nèi)核結(jié)構(gòu),非搶占式的,控制,CPU,資源的分配,基于優(yōu)先級的搶占式多任務(wù),管理計算機(jī)的內(nèi)存資源,VFS,，邏輯文件系統(tǒng)，設(shè)備驅(qū)動程
3、序,通信方式有：管道,(pipe),、文件鎖、,System V IPC,、,信號（,signal,）及共享內(nèi)存,內(nèi)核源代碼的絕大部分是各種驅(qū)動程序,支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如,IP,、,IPV6,、,IPX,、,Apple talk,及,Bluetooth,；并且支持路由、防火墻過濾等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能；提供標(biāo)準(zhǔn)的,BSD socket,編程接口,CLinux,的移植,1.CLinux,內(nèi)核的移植可以分為：,2.,CLinux,發(fā)行版本中已經(jīng)包含,S3C44B0X ARM7TDMI,處理器的移植包，因此，只需進(jìn)行,CLinux,板級移植,。,板級移植：,對于,CLinux,發(fā)行版本中已經(jīng)支持的嵌入式,處
4、理器通常只需要針對板級硬件進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷募纯桑?片級移植：,對于,CLinux,發(fā)行版本中沒有支持的處理器,則需要添加相應(yīng)處理器的內(nèi)核移植；,CLinux,內(nèi)核移植方法,(1),1,內(nèi)核移植的主要任務(wù),（,1,）,配置內(nèi)核,（,2,）,編譯內(nèi)核,（,3,）,下載、運(yùn)行、調(diào)試內(nèi)核,2,Clinux,調(diào)試手段,(1),通過串口將顯示信息發(fā)送到主機(jī)，由主機(jī)端超級 終端工具接收,;,同時在超級終端輸入數(shù)據(jù)，然后由,Clinux,接收,;,(2),通過串口將調(diào)試信息打印到超級終端,CLinux,內(nèi)核移植方法,(2),3.,CLinux,內(nèi)核移植主要過程,（,1,）內(nèi)核配置,（,2,）體系結(jié)構(gòu)相關(guān)代碼修改
5、,（,3,）連接腳本,（,4,）中斷處理,（,5,）加載文件系統(tǒng),（,6,）編寫驅(qū)動程序,（,7,）編譯,Clinux,文件系統(tǒng),7.2,嵌入式操作系統(tǒng),C,/OS-II,C/OS-,（,micro controller OS II,）是免費(fèi)的，源代碼是開放的，特點(diǎn)如下：,（,1),C/OS-II,是一個可裁減的、源碼開放的、結(jié)構(gòu)小巧、可剝 奪型的實(shí)時多任務(wù)內(nèi)核（一個進(jìn)程對處理器的使用權(quán)是否強(qiáng)制交權(quán)給其它進(jìn)程）,;,（,2),C/OS-II,中最多可以支持,64,個任務(wù)，分別對應(yīng)優(yōu)先級,063,，其中,0,為最高優(yōu)先級,;,（,3),C/OS-II,已成功移植到近,40,多種處理器體系上,;,
6、（,4),C/OS-II,結(jié)構(gòu)小巧，最小內(nèi)核可編譯至,2K;,（,5),C/OS-,實(shí)際上是一個實(shí)時操作系統(tǒng)內(nèi)核，沒有提供輸入輸出管理、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)之類的額外服務(wù)。,返回,7.2,嵌入式操作系統(tǒng),C,/OS-II,C,/OS-II,中任務(wù)狀態(tài)包括：,等待狀態(tài),、,休眠狀態(tài),、,就緒狀態(tài),、,運(yùn)行狀態(tài),、,中斷服務(wù),，之間可轉(zhuǎn)換。,C,/OS-II,的體系結(jié)構(gòu),應(yīng)用軟件,核心代碼（處理器無關(guān),）,OS_CORE.C,OS_MBOX.C,OS_MEM.C,OS_Q.C,OS_SEM.C,OS_TASK.C,OS_TIME.C,uCOS_II,.H,設(shè)置代碼（應(yīng)用相關(guān),）,OS_CFG .H,IN
7、CLUDES.H,核心代碼,消息隊列,存儲管理,消息管理,信號量,任務(wù)調(diào)度,定時管理,OS_CPU.H,OS_CPU_A.ASM,OS_CPU_C.C,CPU,定時器,軟件,硬件,7.2.2,C,/OS-II,的移植,要使,C,/OS-II,能正常運(yùn)行，處理器必須滿足以下要求：,處理器的,C,編譯器能產(chǎn)生可重入代碼；,處理器支持中斷，并且能產(chǎn)生定時中斷；,C,語言可以開,/,關(guān)中斷；,處理器支持一定數(shù)量的數(shù)據(jù)存儲硬件堆棧；,處理器有將堆棧和其他,CPU,寄存器讀出和存儲到堆棧或內(nèi)存的指令,。,移植,C/OS-II,只需修改,OS_CPU.H,，,OS_CPU_A.ASM,，,OS_CPU_C.
8、C,這三,個文件的相關(guān)函數(shù)。,7.3,嵌入式系統(tǒng)的,BootLoader,1.,含義,Boot Loader,就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核或用戶應(yīng)用程序運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序。（類似于,PC,的,BIOS,）,2.,功能,初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖。將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核或用戶應(yīng)用程序準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。,3.,任務(wù),如圖,7.1,所示。,概述,返回,BootLoader,與嵌入式系統(tǒng)的關(guān)系,每種不同的處理器體系結(jié)構(gòu)都有不同的,Boot Loader,；,Boot Loader,還依賴于具體的嵌入式板級設(shè)備的配置；,系統(tǒng)加電后，處理器將首先執(zhí)行,Boo
9、t Loader,程序。,存儲設(shè)備典型空間分配結(jié)構(gòu),Boot Loader,的操作模式,BootLoader,的啟動加載模式與下載模式,:,加載模式,：啟動時將,Flash,中的操作系統(tǒng)加載到中，,Boot Loader,的正常工作模式。,下載模式,：將主機(jī)中的應(yīng)用程序等下載到嵌入式系統(tǒng)的中，比如：下載應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)文件、內(nèi)核映像等，這種模式通常在系統(tǒng)更新時使用。,僅對于開發(fā)人員才有意義，對于最終用戶無此概念,BootLoader,的主要功能及典型結(jié)構(gòu),1.,主要功能,正確地調(diào)用內(nèi)核來執(zhí)行,。,2.,典型結(jié)構(gòu),(,分兩部分,),第一部分：,第二部分：,主要工作是硬件設(shè)備初始化，為加載,Boot
10、 Loader,的,第二部分準(zhǔn)備,RAM,空間，拷貝,Boot Loader,的第一部,分到,RAM,空間中，設(shè)置好堆棧后跳轉(zhuǎn)到第二部分的,C,程序入口點(diǎn)。通常都用匯編語言來實(shí)現(xiàn)。,主要作用是初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備，檢測,系統(tǒng)內(nèi)存映射，將,kernel,映像和根文件系統(tǒng)影響從,flash,上獨(dú)到,RAM,空間中，并為內(nèi)核設(shè)置啟動參數(shù)，最,后調(diào)用內(nèi)核，完成,Boot Loader,的所有任務(wù)。通常用,C,語言編寫。,Boot Loader,的第一部分,(1),1,基本的硬件初始化,2.,為加載第二部分準(zhǔn)備,RAM,空間,推薦將第二部分安排到整個,RAM,空間的最頂,1MB(,即,(Ram
11、End-1MB)-RamEnd),。,屏蔽所有的中斷,設(shè)置處理器的速度和時鐘頻率,RAM,初始化,初始化,LED,關(guān)閉處理器內(nèi)部指令數(shù)據(jù),cache,Boot Loader,的第一部分,(2),3,拷貝第二部分到,RAM,4,設(shè)置堆棧指針,sp,5,跳轉(zhuǎn)到第二部分的,C,入口點(diǎn),(1),第二部分的可執(zhí)行映象在,固態(tài)存儲設(shè)備的存放起始,地址和終止地址；,(2)RAM,空間的起始地址。,Boot Loader,在,FLASH,和,RAM,的系統(tǒng)布局,Boot Loader,的第二部分,(1),1,初始化本階段要使用的硬件設(shè)備,如初始化串口和計時器等。,2,檢測系統(tǒng)得內(nèi)存映射,內(nèi)存映射就是指在整個物理地址空間中有哪些地址范圍被分配用來尋址系統(tǒng)的,RAM,單元。,Boot Loader,的第二部分,(2),3,加載內(nèi)核影響和根文件系統(tǒng)映像,4,調(diào)用內(nèi)核,ldr,r0,=0 xc300000,；,0 x300000,是前面拷貝,kernel,函數(shù)中的目的地址,mov,pc,r0,；修改程序地址寄存器，完成跳轉(zhuǎn),規(guī)劃內(nèi)存占用的布局,從,Flash,上拷貝,內(nèi)核映像所占用的內(nèi)存范圍,根文件系統(tǒng)所占用的內(nèi)存范圍,本章結(jié)束,學(xué)習(xí)第章,
第7章 嵌入式操作系統(tǒng)及其移植(第二版)
