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,(1),通用,Linux API,(2),內核體積,512 KB,(3),內核,+,文件系統(tǒng),900 KB,(4),完整的,TCP/IP,協(xié)議棧,(5),支持大量其它的網絡協(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,是為微控制領域量身定做的,Linux,版本,CLinux,體系結構,內核采用的是單一內核結構,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,管理計算機的內存資源,VFS,，邏輯文件系統(tǒng)，設備驅動程序,通信方式有：管道,(pipe),、文件鎖、,System V IPC,、,信號（,signal,）及共享內存,內核源代碼的絕大部分是各種驅動程序,支持多種網絡協(xié)議，如,IP,、,IPV6,、,IPX,、,Apple talk,及,Bluetooth,；并且支持路由、防火墻過濾等網絡設備功能；提供標準的,BSD socket,編程接口,CLinux,的移植,1.CLinux,內核的移植可以分為：,2.,CLinux,發(fā)行版本中已經包含,S3C44B0X ARM7TDMI,處理器的移植包，因此，只需進行,CLinux,板級移植,。,板級移植：,對于,CLinux,發(fā)行版本中已經支持的嵌入式,處理器通常只需要針對板級硬件進行適當?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,則需要添加相應處理器的內核移植；,CLinux,內核移植方法,(1),1,內核移植的主要任務,（,1,）,配置內核,（,2,）,編譯內核,（,3,）,下載、運行、調試內核,2,Clinux,調試手段,(1),通過串口將顯示信息發(fā)送到主機，由主機端超級 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),通過串口將調試信息打印到超級終端,CLinux,內核移植方法,(2),3.,CLinux,內核移植主要過程,（,1,）內核配置,（,2,）體系結構相關代碼修改,（,3,）連接腳本,（,4,）中斷處理,（,5,）加載文件系統(tǒng),（,6,）編寫驅動程序,（,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,）是免費的，源代碼是開放的，特點如下：,（,1),C/OS-II,是一個可裁減的、源碼開放的、結構小巧、可剝 奪型的實時多任務內核（一個進程對處理器的使用權是否強制交權給其它進程）,;,（,2),C/OS-II,中最多可以支持,64,個任務，分別對應優(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,;,（,4),C/OS-II,結構小巧，最小內核可編譯至,2K;,（,5),C/OS-,實際上是一個實時操作系統(tǒng)內核，沒有提供輸入輸出管理、文件系統(tǒng)、網絡之類的額外服務。,返回,7.2,嵌入式操作系統(tǒng),C,/OS-II,C,/OS-II,中任務狀態(tài)包括：,等待狀態(tài),、,休眠狀態(tài),、,就緒狀態(tài),、,運行狀態(tài),、,中斷服務,，之間可轉換。,C,/OS-II,的體系結構,應用軟件,核心代碼（處理器無關,）,OS_CORE.C,OS_MBOX.C,OS_MEM.C,OS_Q.C,OS_SEM.C,OS_TASK.C,OS_TIME.C,uCOS_II,.H,設置代碼（應用相關,）,OS_CFG .H,INCLUDES.H,核心代碼,消息隊列,存儲管理,消息管理,信號量,任務調度,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,能正常運行，處理器必須滿足以下要求：,處理器的,C,編譯器能產生可重入代碼；,處理器支持中斷，并且能產生定時中斷；,C,語言可以開,/,關中斷；,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?；騼却娴闹噶?。,移植,C/OS-II,只需修改,OS_CPU.H,，,OS_CPU_A.ASM,，,OS_CPU_C.C,這三,個文件的相關函數(shù)。,7.3,嵌入式系統(tǒng)的,BootLoader,1.,含義,Boot Loader,就是在操作系統(tǒng)內核或用戶應用程序運行之前運行的一段小程序。（類似于,PC,的,BIOS,）,2.,功能,初始化硬件設備、建立內存空間的映射圖。將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀態(tài)，以便為最終調用操作系統(tǒng)內核或用戶應用程序準備好正確的環(huán)境。,3.,任務,如圖,7.1,所示。,概述,返回,BootLoader,與嵌入式系統(tǒng)的關系,每種不同的處理器體系結構都有不同的,Boot Loader,；,Boot Loader,還依賴于具體的嵌入式板級設備的配置；,系統(tǒng)加電后，處理器將首先執(zhí)行,Boot Loader,程序。,存儲設備典型空間分配結構,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,：將主機中的應用程序等下載到嵌入式系統(tǒng)的中，比如：下載應用程序、數(shù)據(jù)文件、內核映像等，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構,1.,主要功能,正確地調用內核來執(zhí)行,。,2.,典型結構,(,分兩部分,),第一部分：,第二部分：,主要工作是硬件設備初始化，為加載,Boot Loader,的,第二部分準備,RAM,空間，拷貝,Boot Loader,的第一部,分到,RAM,空間中，設置好堆棧后跳轉到第二部分的,C,程序入口點。通常都用匯編語言來實現(xiàn)。,主要作用是初始化本階段要使用到的硬件設備，檢測,系統(tǒng)內存映射，將,kernel,映像和根文件系統(tǒng)影響從,flash,上獨到,RAM,空間中，并為內核設置啟動參數(shù)，最,后調用內核，完成,Boot Loader,的所有任務。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.,為加載第二部分準備,RAM,空間,推薦將第二部分安排到整個,RAM,空間的最頂,1MB(,即,(RamEnd-1MB)-RamEnd),。,屏蔽所有的中斷,設置處理器的速度和時鐘頻率,RAM,初始化,初始化,LED,關閉處理器內部指令數(shù)據(jù),cache,Boot Loader,的第一部分,(2),3,拷貝第二部分到,RAM,4,設置堆棧指針,sp,5,跳轉到第二部分的,C,入口點,(1),第二部分的可執(zhí)行映象在,固態(tài)存儲設備的存放起始,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備,如初始化串口和計時器等。,2,檢測系統(tǒng)得內存映射,內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,加載內核影響和根文件系統(tǒng)映像,4,調用內核,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,規(guī)劃內存占用的布局,從,Flash,上拷貝,內核映像所占用的內存范圍,根文件系統(tǒng)所占用的內存范圍,本章結束,學習第章,