嵌入式系统及其操作系统移植.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,嵌入式系统及其操作系统移植,嵌入式系统及其操作系统移植嵌入式系统及其操作系统移植Chapter嵌入式系统1,Chapter,嵌入式系统,1,嵌入到特定对象体系中的专用计算机系统,什么是嵌入式系统？,集成度高,非标准化,接口复杂多样,工控,飞控,机控,监测,服务业,导航终端,S,marthome,远程呼叫,PDA,所有的智能手机,PAD,小米手环,机器人,四旋翼飞机,扫地机器人,机械义肢,典型应用,硬件构成及运行原理,2,Chapter,2.0,01,CPU,03,INTERFACE,05,WORKING PRINCIPLE,02,MEM,04,DEVICE,2.1 CPU,CPU,是一个嵌入式系统的核心，对系统的性能有很大的影响。,ARM/MIPS:,S3C24xx,STM32,Raspberry Pi,MCU:,AT89xx,STC89xx,FPGA:,Cyclone,DSP:,EPM7128,2.2 MEM,RAM:,SRAM,DRAM,ROM:,EPROM,EEPROM,FLASH:,Nor FLASH,Nand FLASH,寄存器,高速缓存,SRAM,主存储器,DRAM,本地存储器,Flash,、,ROM,、磁盘,网络存储器,Flash,、,ROM,、磁盘,时钟周期,0,110,50100,2.3 INTERFACE/BUS,BUS,三总线解构,:,Dbus:,数据总线,Abus:,地址总线,Cbus:,控制总线,容量：,512K,字节；,数据宽度：,16,位；,工作电压：,3.3V,；,SRAM,接口电路,IS61LV25616,IS61LV25616,2.4 DEVICE,传感器是直接与物理世界接触的感知器件，连接了片内数字世界与外部的物理世界。是嵌入式系统的,“,感官,”,。,地磁传感器,温度传感器,湿度度传感器,加速度传感器,2.5,运行原理,2.5.1 cpu,内部运行原理,注意：,（,1,）这幅图使用于,CISC,解构的冯洛伊曼机。,（,2,）此时的程序是编译后的机器码，可以理解为汇编指令。,（,3,）微程序控制方式,2.5.2,微程序控制的指令运行,微程序是计算机里面的,“,第一推动力,”,。,流程是解释任务的；,程序（高级语言）是解释流程的；,指令是解释程序的；,微程序是解释指令的；,而门电路直接反映了微程序的意志。,2.5.3,接口技术,/,三总线的应用,这是一个,8086,利用,3-8,译码器控制,DA,芯片输出特定波形的系统。从图中可以看出，,74LS138,对于,8086,来说，端口地址是,C0HC3H,（地址线）。,控制线,IO/M,参与地址译码，地址线,A0,，,A1,悬空，导致地址复用。（,C0HC3H,都对应,74LS138,）,将,74LS138,的地址改为,C0H,A1,A0,软件构成,3,Chapter,2026/10/18,3.1,嵌入式系统结构,有时也叫板级支持包，是一个介于硬件与软件之间的中间层次。硬件抽象层通过特定的上层接口与操作系统进行交互，向操作系统提供底层的硬件信息，并根据操作系统的要求完成对硬件的直接操作,Hardware Abstraction Layer,：,BSP&Device Driver,SCSIDriver,Flash,Driver,MMUDriver,CacheDriver,SerialDriver,EthernetDriver,DeviceDrivers,支持嵌入式系统应用的操作系统软件,它是嵌入式系统（包括硬、软件系统）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、通信协议、图形界面、标准化浏览器,Browser,等,Hardware Independent Software,TCP/IP Stack,I/O System,RTOS libraries,RTOS Kernel,File System,Boot Loader,中间件位于操作系统和应用软件之间，屏蔽了各种操作系统提供不同应用程序接口的事实，向应用程序提供统一的接口，从而便于用户开发应用程序，同时也使应用程序具有跨平台的特性。,嵌入式应用程序运行于操作系统之上，利用操作系统提供的机制完成特定功能的嵌入式应用，不同的系统需要设计不同的嵌入式应用程序。它是整个系统功能的体现，系统的能力总是通过应用程序表现出来。,一个嵌入式系统可简单的没有支撑软件，甚至没有操作系统，但却不能没有应用软件，否则它就不能成为一个系统。,3.2,嵌入式操作系统的演变,*,Percent of total software supplied by RTOS vendor in a typical embedded device,10%*,Kernel,30%*,Kernel,Networking,File System,75%*,Kernel,Networking,File System,Multiprocessing,Memory Management,Networking Utility,Windows API,Application,Application,Application,Application,90%*,Kernel,Networking,File System,Multiprocessing,Fault Tolerance,Distributed Objects,Advanced Networking,Advanced Interconnect,Java,Browser/GUI,3.3,嵌入式操作系统分类,从应用领域来分,面向信息家电的嵌入式操作系统,面向智能手机的嵌入式操作系统，如,SymbianOS,、,MS Mobile OS,、,PalmOS,、,Embedded Linux,等,面向汽车电子的嵌入式操作系统,面向工业控制的嵌入式操作系统,.,从实时性的角度来分,实时嵌入式操作系统,：具有强实时特点，如,VxWorks,、,QNX,、,Nuclear,、,OSE,、,DeltaOS,、各种,ITRON OS,等。,非实时嵌入式操作系统,：一般只具有弱实时特点，如,WinCE,、版本众多的嵌入式,Linux,、,PalmOS,等。,从嵌入式系统的商业模式来分类,商用型,：功能稳定、可靠，有完善的技术支持和售后服务，,开发费用,+,版税,。,开源型,：开放源码，只收服务费，没有版税。如,Embedded linux,，,RTEMS,，,eCOS,。,3.4,主流嵌入式操作系统,嵌入式操作系统的选择,免费,实时性好,过于简单,价格昂贵,实时性好,价格较贵,实时性一般,免费,实时性较差,性能稳定,硬件需求小,可剪裁,MV-Linux,KURT,Red-Linux,RT-Linux,WinCE,Vxworks,C/OS-,Linux,进行实时性改进,单内核改进方案,双内核改进方案,RTAI-Linux,价格较贵,实时性好,不方便移植,不免费,实时性好,方便移植,免费,实时性好,方便移植,开源,免费,支持剪裁,BLOB,引导程序,Linux,内核,Rootfs,根文件系统,用户应用程序,(GUI),嵌入式,Linux,系统软件平台结构图,设备驱动的编写,JFFS2,YAFFS,TMPFS,QT,图形界面的建立,Vivi,Uboot,Redboot,Blob,支持串口下载功能,代码量小,支持串口,网络下载功能,代码量大,支持串口,网络下载功能,代码量最大,支持串口,网络下载功能,代码量小,BootLoader,BLOB,引导程序,Linux,内核,Rootfs,根文件系统,用户应用程序,(GUI),嵌入式,Linux,系统软件平台结构图,设备驱动的编写,JFFS2,YAFFS,TMPFS,QT,图形界面的建立,Linux,内核的组成,BLOB,引导程序,Linux,内核,Rootfs,根文件系统,用户应用程序,(GUI),嵌入式,Linux,系统软件平台结构图,设备驱动的编写,JFFS2,YAFFS,TMPFS,QT,图形界面的建立,ARM,上,Linux,的文件系统设计,根文件系统,:CRAMFS,用户文件系统,:YAFFS,临时文件系统,:Ramfs,移植概述,4,Chapter,4.1,准备阶段,linux kernel,linux-2.6.14.1.tar.gz,Skyeye,skyeye-1.2-RC8-3.tar.bz2,toolchain,cross-2.95.3.tar.bz2,，也可以使用,gcc,，,gdb,，,glibc,，,binutils,等工具自己编译产生。,binuils,binutils-2.16.tar.gz,gcc,gcc-3.4.4.tar.bz2,glibc,glibc-2.3.5.tar.gz glibc-linuxthreads-2.3.5.tar.gz,gdb,gdb-5.2.tar.bz2,u-boot,u-boot1.1.4.tar.bz2,Batch,（补丁）,ioperm.c.diff,作用：打修正,ioperm(),函数,flow.c.diff,作用：该补丁用于产生,crti.o,和,crtn.o,文件,t-linux.diff,作用：修改,gcc,一处,bug,其他工具,busybox-1.1.3.tar.gz,01,BootLoader,03,rootFS,02,Kernel,4.2,移植三部曲,BootLoader,是系统加电启运行的第一段软件代码，,PC,机中的引导加载程序由,BIOS,（其本质就是一段固件程序）和位于硬盘,MBR,中的引导程序一起组成。,BIOS,在完成硬件检测和资源分配后，将硬盘,MBR,中的引导程序读到系统的,RAM,中，然后将控制权交给引导程序。引导程序的主要运行任务就是将内核映象从硬盘上读到,RAM,中,然后跳转到内核的入口点去运行，也即开始启动操作系统。,每种不同的,CPU,体系结构都有不同的,BootLoader,。,启动加载（,Boot loading,）模式,下载（,Downloading,）模式,01,BootLoader,03,rootFS,02,Kernel,修改,Makefile,设置,PATH,环境变量，使其可以找到交叉编译工具链,设置,flash,分区,。,配置内核产生,.config,文件,。,makemenuconfig,。,编译内核，生成,zImage,。,下载,zImage,到开发板,01,BootLoader,03,rootFS,02,Kernel,建立一个目标板的空根目录,建立,Linux,目录树,创建,linuxrc,文件,挂载,/etc,为,ramfs,并从,/mnt/etc,下拷贝文件到,/etc,目录当中,挂载,/proc,为,proc,文件系统,挂载,/sys,为,sysfs,文件系统,。,挂载其他文件系统,。,相关配置文件的创建,创建帐号及密码文件,创建,profile,文件,创建,fstab,文件,。,谢谢大家！,结 语,