嵌入式Linux在Blackfin處理器上的應(yīng)用

? ? ? 1? Uclinux和Blackfin簡介

1. 1? UcLinux簡介

Uclinux是當前廣泛應(yīng)用的一種嵌入式Linux操作系統(tǒng)，是一個完全符合GNU/GPL公約的項目，與UNIX完全兼容，完全開放源碼。英文單詞中u表示Micro，c表示control，所以Uclinux的意思是“微控制領(lǐng)域的Linux系統(tǒng)”。

Uclinux針對嵌入式應(yīng)用的特點，對Linux的內(nèi)核（所用版本為linux2.6）進行了修改和重新編譯，其大小遠小于原來。它包含Linux常用的API，保留了原來Linux操作系統(tǒng)具有的高穩(wěn)定性、強大的網(wǎng)絡(luò)功能和卓越的文件系統(tǒng)支持功能等優(yōu)點。

1. 2? Blackfin簡介

Blackfin 系列DSP是ADI 公司推出的高性能，低功耗的新一代DSP處理器，融合了Analog Devices/Intel的微信號結(jié)構(gòu)（MSA），其應(yīng)用范圍廣泛，包括汽車圖像系統(tǒng)，寬帶無線系統(tǒng)，多媒體消費電子產(chǎn)品，數(shù)字視頻錄像機，安防與監(jiān) 控，機頂盒和視頻會議等。

對下一代的數(shù)字通信和消費多媒體應(yīng)用來說，Blackfin處理器是高度集成的片上系統(tǒng)解決方案。通過將工業(yè)標準接口與高性能的信號處理內(nèi)核相結(jié)合，用戶可以快速開發(fā)出節(jié)省成本的解決方案，而無需昂貴的外部組件。

筆者使用的是BF533，其結(jié)構(gòu)如圖1：

BF533包括一個UART口、一個SPI口、兩個串行口(SPORTs)、四個通用定時器（其中三個具有PWM功能）、一個實時時鐘、一個看門狗定時器，以及一個并行外設(shè)接口。

1.3? Blackfin＋Uclinux的優(yōu)越性

（1）使用方便

（2）支持網(wǎng)絡(luò)

（3）源碼開放

（4）方便程序開發(fā)移植

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2? 在Blackfin中嵌入Uclinux操作系統(tǒng)??

2.1? 建立開發(fā)環(huán)境

要在Blackfin上嵌入Uclinux操作系統(tǒng)，首先應(yīng)建立相應(yīng)的開發(fā)環(huán)境。筆者所用的主機系統(tǒng)和開發(fā)平臺如下：

Windows XP與REDHAT 9.0雙操作系統(tǒng)

P4 1.8GHz，512 MB內(nèi)存

Blackfin533 EZ-KIT 開發(fā)板

Linux環(huán)境下的程序通過GNU的一系列工具完成編譯工作，其中包括預處理、編譯、匯編和連結(jié)4個互相關(guān)聯(lián)的步驟，每一步由相關(guān)工具完成。

（1）GCC：是GNU編譯器的前端程序，負責完成預處理和編譯過程，生成以.O為后綴的目標文件。

（2）AS：是GNU編譯器的匯編器，負責把后綴為.S的匯編文件編譯成以.O為后綴的目標文件。

（3）LD：是GNU 編譯器的連結(jié)器，負責把目標文件和庫文件連結(jié)起來，重定位它們的數(shù)據(jù)，把所有符合連結(jié)起來。

筆者用的是bfin-gcc-3.4-2005R3.1.tar.gz。

在REDHAT中打開terminal，將目錄轉(zhuǎn)換到工作目錄（根目錄），鍵入以下命令：

tar? –x***? bfin-gcc-3.4-2005R3.1.tar.gz

在/opt下會出現(xiàn)/uclinux/bfin-elf和/uclinux/bfin-uclinux兩個新文件夾，此時Blackfin所用的交叉編譯器已建立成功。

2.2? ??在EZ－KIT上植入U-BOOT

從網(wǎng)上下載u-boot_1.1.3.tar.bz2,在terminal下鍵入：

bunzip2? u-boot_1.1.3.tar.bz2

tar －x***? u-boot_1.1.3.tar.bz2

此時會出現(xiàn)名為u-boot_1.1.3的文件夾，將當前目錄轉(zhuǎn)為此文件夾下，鍵入以下命令：

make? clean

make? mrproper

make? ezkit_533_config

make

以上步驟完成后，會出現(xiàn)以下文件：

u-boot：這是elf文件，可以用它生成其它格式的文件。

u-boot.bin：這是二進制文件，可以用來升級u-boot。

在terminal下鍵入：

/opt/Uclinux/bfin-ucLinux/bfin-uclinux-objcopy? –I? binary? –O? ihex? u-boot.bin? u-boot.hex

此時在u-boot文件夾下生成u-boot.hex。

將主機系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為Windows XP下，打開VDSP++開發(fā)軟件，點開TOOL下的flash programmer，打開如圖3所示的選項環(huán)境：

按圖中所示設(shè)置好參數(shù)后，點擊load file即可。

2.3? ??編譯Uclinux

將主機系統(tǒng)轉(zhuǎn)為REDHAT9.0，打開terminal，當前目錄應(yīng)為Uclinux所在目錄，輸入以下命令：

export? PATH＝/opt/uclinux/bfin-elf/bin: /opt/uclinux/bfin-uclinux/

bin:$PATH

make? menuconfig

此時出現(xiàn)選擇參數(shù)界面，包括廠商，器件型號等，選好參數(shù)后繼續(xù)。過一段時間后，將出現(xiàn)兩個模塊選擇介面，這里不更改任何選項，直接選擇exit。

在terminal中鍵入：make ，開始編譯Uclinux，這個過程大概需要幾分鐘左右，當編譯成功后，在uclinux文件夾下的image文件夾中將生成名為linux的文件。

2.4? ??嵌入Uclinux

將主機系統(tǒng)轉(zhuǎn)為Windows XP系統(tǒng)。

將ezkit板和主機用串口連接起來，打開hyperterminal，選COM1，確定后進入設(shè)置參數(shù)界面，如圖4所示。

設(shè)置好參數(shù)后，按確定。給板子上電后，自動啟動U-boot。

在ezkit>后鍵入：“ loadb”? ，點擊“傳送”，“發(fā)送文件”，出現(xiàn)如圖5的界面：

按上圖設(shè)置好參數(shù)后，點擊發(fā)送，則出現(xiàn)傳送文件的界面，并顯示進度。由于linux文件有5.1M，而BF533 ezkit沒有以太網(wǎng)接口，只能用串口進行傳輸，速度較慢，這個過程約1小時。為了縮短傳輸時間，筆者在Linux系統(tǒng)下將linux文件進行壓縮，壓縮后的文件大約1M左右，這樣整個傳輸時間將縮短為10多分鐘。

壓縮的指令為：

/tools/mkimage –A blackfin –O linux –T kernel –C gzip –a 0x1000 –n “uclinux kernel Image”? –d? linux.bin.gz? uImage

這條指令將生成名為uImage的壓縮文件。

當傳輸完成后，在ezkit>后輸入：

bootelf? 0x01000000（未經(jīng)壓縮）

bootm?? 0x01000000 （壓縮）

此時將啟動Uclinux，如果啟動成功，將出現(xiàn)welcome畫面。

到此，Uclinux已成功的嵌入到BF533 ezkit中。

3? 在Uclinux中加入自己的應(yīng)用程序

筆者用了一個最簡單的程序“hello.c”來介紹如何在嵌入式操作系統(tǒng)中加入自己的程序。

（1）在/uclinux-dist/user/下建立一個新的文件夾shello，將源程序放到里面。

（2）修改/uclinux-dist/user/Makefile。加入：