苏ICP备112451047180号-6
基于skyeye的嵌入式开发平台搭建
摘 要
随着电子技术的不断更新，嵌入式已经深入到各行各业了，嵌入式系统的开发已成为热点了，在智能家电，数字移动终端等这些行业嵌入式软件开发的需求下，嵌入式集成开发环境已经成为目前嵌入式系统发展的趋势，嵌入式系统的核心是嵌入式操作系统，在此之上开发可以减少嵌入式开发的工作量，增强嵌入式应用软件的可移植性。
Linux作为优秀的开源操作系统软件被广泛应用到嵌入式操作系统中，它的实时性，可移植性，支持大容量的内存，MMU（微控制器），和I/O系统等。
本课题的研究内容主要分为以下几个方面：
研究嵌入式linux从模块到函数不同级别上的分析，硬件平台是基于CPU: 三星S3C2440A，核心ARM920T，典型主频400MHZ；SDRM: 64Mbyte，FLASH: NOR FLASH: 24M字节（用于存放skyeye）NAND FALSH: 64M字节；嵌入式系统的概念和现状；嵌入式系统的开发模式；介绍内核启动过程和内核的裁剪；skyeye 启动分析；嵌入式linux的移植；嵌入式linux系统的开发环境工具链的生成和集成开发环境的搭建。
关键词：嵌入式系统；linux内核；skyeye；开发环境
Embedded development platform based on SkyEye
Abstract
Demand, with the development of electronic technology, embedded systems have penetrated into all walks of life the, the development of embedded system has become a hot spot, in the smart home appliances, digital mobile terminals, etc. these industries the development of embedded software and embedded integrated development environment has become the trend of the development of embedded system, the core of embedded system is embedded operating system. On top of this development can reduce the workload of embedded development and enhance the portability of embedded application software.
Linux as open source software excellent operating system has been widely applied to the embedded operating system, its real-time, portability, support large capacity memory, MMU (micro controller) and I/O system, etc..
The main research contents of this subject is divided into the following areas:
Study of embedded Linux from the module to function at different levels of analysis, the hardware platform is based on CPU Samsung s3c2440a, the ARM920T core, typical clocked at 400MHz. SDRM: 64Mbyte, flash: nor flash: 24m bytes (for storing SkyEye) NAND FALSH: 64M bytes; the concept and present situation of embedded system; embedded system development model; the kernel boot process and kernel tailoring; SkyEye start analysis; porting embedded Linux; embedded Linux system development environment tools chain generation and integrated development environment to build.
Key words: embedded system; Linux kernel; SkyEye; development environment
第一章 绪论
1.1引言
随着计算机技术、通信技术以及Internet的飞速发展。嵌入式系统已得到越来越广泛的应用。与此同时，嵌入式系统的复杂性也在不断增加，嵌入式操作系统已经成为其中最重要的组成部分。目前，市场上存在着众多的嵌入式操作系统，而在这些系统之中，兼有Linux和嵌入式优点的嵌入式Linux操作系统，凭借其在结构清晰、源代码开放性、裁剪性好，开发与使用均易实现等方面的优势，拥有巨大的市场前景和商业机会。当前嵌入式Linux的一个热点应用就是将Linux内核移植到一些典型的微控制器和微处理器上，提供操作系统层面支持，以实现嵌入式系统用软件的开发。
此研究基于Linux 2.6内核的嵌入式Linux系统，分析了所面临的理论问题、关键技术，实现了Linux内核在ARM9平台上的运行。
1.2嵌入式系统的概述
嵌入式系统的出现最初是用于单片机的。随着单片机的出现，使得家电、工业仪器仪表、工业机器人、通信设备等产品可以通过内嵌集成的电子装置来获得的极佳的性能：更方便使用、速度更快、价格更便宜。这些装置虽然基本上具备了嵌入式的应用功能特点，但是这些的应用单一的使用八位的芯片，仅能执行一些单线程程序，根本说不上“system(系统)”的概念。
从20世纪80年代年代以后，软件规模大大提升，所以对实时性要求更高，嵌入式系统进入了用“操作系统”编写应用软件的时代，可以进一步缩短开发周期，降低开发成本，大大提高了效率，具有代表性的操作系统如：VxWorks,PalamOS,wince,UNIX等。就这样实时内核慢慢发展为现在很火的实时操作系统（RTOS Real Time Operating System）。
嵌入式系统开发就是对于所有电子设备除了电脑之外的上操作系统的开发，开发对象涉及领域包括手机，手持设备,机电，仪表仪器等。嵌入式系统围绕计算机技术为基础，以应用为中心，软硬件都可裁剪，适用于某些应用系统对可靠性、功能、体积、成本、功耗要求严格的专用的计算机操作系统。它一般由MPU(微处理器)、外围的硬件设备、用户的应用程序以及嵌入式操作系统等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、管理或监视等功能。嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的更新换代也是和具体产品基本同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。[3]
1.3嵌入式系统的开发前景
随着硬件性能的提高，嵌入式系统开发成为新的一个IT发展方向之一。嵌入式系统的出现可以实现多任务管理在硬件资源（如处理器、存储器等）有限的设备上，而且对控制成本很敏感，很高的实时响应要求等。随着家电终端的智能化，操作系统更显重要。手机、电子字典、PDA、可视电话、数字相机（DC）、游戏机（PSP）、DVD/MP3/MP5、U-Disk、机顶盒(Set Top Box)、数字摄像机(DV)、高清电视(HDTV)、智能机器人、网络设备、仪器仪表、GPS导航、家电控制系统、航天航空设备、医疗仪器等都是典型的嵌入式系统。
如今嵌入式系统带来的年工业产值已超过了1万亿美元，在国内，信息家电，物联网技术这几年更成了IT热点，而其实这些都是嵌入式操作系统在特定环境下的一个应用。据统计，目前国际上嵌入式操作系统多达两百多种，配套着各种各样的开发工具、用于嵌入式开发的辅助仪器设备几乎都通用且功能强大。在国内，虽然嵌入式应用很广，但该领域的自主知识却几乎还是空白。因此可见，嵌入式系统技术发展的空间难以想象，应用领域广泛。
(1) 消费类电子应用领域
(2) 智能仪器，仪表应用领域
(3) 通信信息应用领域
(4) 自动化领域
(5) 国防武器设备应用领域
(6) 生物微电子应用领域
1.4本文所要研究的任务和意义
本课题主要是基于智能家居,移动终端等电子消费产品的嵌入式软件开发的需求,在本文中以linux2.6.3内核为平台,硬件是基于arm9开发板,主要对内核的的启动过程和移植进行深入研究,相关的具体研究内容包含以下几个方面:
(1) 简单分析Linux2.6内核启动流程
研究内核的启动过程，skyeye的研究。
(2) 研究嵌入式linux内核移植
研究u-boot的启动过程，编译配置内核，烧写linux内核，烧写根文件系统rootfs。
(3 ) 嵌入式linux开发环境的建立
安装基于ARM平台的CROSS_COMPILE(交叉编译)，编译内核配置。
结 论
本文简单介绍了linux内核和嵌入式linux系统开发环境搭建；介绍了一个最基本的嵌入式系统的组成部分、内核移植和文件系统移植，嵌入式操作系统只针对哪些要求高的，实时性强的任务，多线程多进程，，为使其具有定时器管理、任务管理、事件管理、资源管理、存储器管理、消息管理、系统管理、提供多任务处理，队列管理和中断处理的能力，更好的分配系统资源的功能，很有必要针对特定的硬件平台和实际应用移植操作系统。鉴于Linux的源代码开放性，它成为嵌入式操作系统领域的很好选择。
本文详细介绍了嵌入式的目前的发展状况，嵌入式的概述，主要分析了linux的内核，重点是kernel 的启动过程详细分析skyeye的工作流程，u-boot的编译，映像文件系统的制作，包括相关的终端命令，建立交叉编译环境，简单配置和编译内核。
接下来的工作研究u-boot的源码，linux的内核源码，研究linux的最优裁剪方法，linux的设备的驱动程序，arm的体系架构，arm指令，C语言与汇编的交叉编程，对硬件知识的深入理解。
参考文献
[1] 张协国.嵌入式Linux在ARM9上的移植技术[M].西安：西北工业大学出版社，2001.
[2] 邱铁.ARM9嵌入式系统结构与编程[M].北京：电子工业出版社，2003.
[3] 魏忠，雷红卫.嵌入式开发详解[M].北京：电子工业出版社，2003.
[4] 秦蔚.ARM平台下linux内核移植技术的分析研究与应用.昆明理工大学，2004.
[5] 万水波，杨峰.ARM嵌入式系统skyeye启动流程分析.浙江大学，2005.
[6] 王学龙.嵌入式linux系统设计与应用[M].北京:清华大学出版社，2001.
[7] 林建民.嵌入式操作系统发展趋势.计算机过程，2001.11(7):40.
[8] 段群杰，霍艳忠，杜旭. ARM9嵌入式linux系统开发[M].北京:机械工业出版社，2010 .
[9] Advanced Programming in the unix Environment Second Edition [美].W.Richard Stevents Stephen A .Rago著：尤晋元，张亚英，戚正伟译.
[10]IAR System.8051 IAR Embeded workbench user guid for 8051 family microcontrolers(the first edition)，2001.
摘 要
随着电子技术的不断更新，嵌入式已经深入到各行各业了，嵌入式系统的开发已成为热点了，在智能家电，数字移动终端等这些行业嵌入式软件开发的需求下，嵌入式集成开发环境已经成为目前嵌入式系统发展的趋势，嵌入式系统的核心是嵌入式操作系统，在此之上开发可以减少嵌入式开发的工作量，增强嵌入式应用软件的可移植性。
Linux作为优秀的开源操作系统软件被广泛应用到嵌入式操作系统中，它的实时性，可移植性，支持大容量的内存，MMU（微控制器），和I/O系统等。
本课题的研究内容主要分为以下几个方面：
研究嵌入式linux从模块到函数不同级别上的分析，硬件平台是基于CPU: 三星S3C2440A，核心ARM920T，典型主频400MHZ；SDRM: 64Mbyte，FLASH: NOR FLASH: 24M字节（用于存放skyeye）NAND FALSH: 64M字节；嵌入式系统的概念和现状；嵌入式系统的开发模式；介绍内核启动过程和内核的裁剪；skyeye 启动分析；嵌入式linux的移植；嵌入式linux系统的开发环境工具链的生成和集成开发环境的搭建。
关键词：嵌入式系统；linux内核；skyeye；开发环境
Embedded development platform based on SkyEye
Abstract
Demand, with the development of electronic technology, embedded systems have penetrated into all walks of life the, the development of embedded system has become a hot spot, in the smart home appliances, digital mobile terminals, etc. these industries the development of embedded software and embedded integrated development environment has become the trend of the development of embedded system, the core of embedded system is embedded operating system. On top of this development can reduce the workload of embedded development and enhance the portability of embedded application software.
Linux as open source software excellent operating system has been widely applied to the embedded operating system, its real-time, portability, support large capacity memory, MMU (micro controller) and I/O system, etc..
The main research contents of this subject is divided into the following areas:
Study of embedded Linux from the module to function at different levels of analysis, the hardware platform is based on CPU Samsung s3c2440a, the ARM920T core, typical clocked at 400MHz. SDRM: 64Mbyte, flash: nor flash: 24m bytes (for storing SkyEye) NAND FALSH: 64M bytes; the concept and present situation of embedded system; embedded system development model; the kernel boot process and kernel tailoring; SkyEye start analysis; porting embedded Linux; embedded Linux system development environment tools chain generation and integrated development environment to build.
Key words: embedded system; Linux kernel; SkyEye; development environment
第一章 绪论
1.1引言
随着计算机技术、通信技术以及Internet的飞速发展。嵌入式系统已得到越来越广泛的应用。与此同时，嵌入式系统的复杂性也在不断增加，嵌入式操作系统已经成为其中最重要的组成部分。目前，市场上存在着众多的嵌入式操作系统，而在这些系统之中，兼有Linux和嵌入式优点的嵌入式Linux操作系统，凭借其在结构清晰、源代码开放性、裁剪性好，开发与使用均易实现等方面的优势，拥有巨大的市场前景和商业机会。当前嵌入式Linux的一个热点应用就是将Linux内核移植到一些典型的微控制器和微处理器上，提供操作系统层面支持，以实现嵌入式系统用软件的开发。
此研究基于Linux 2.6内核的嵌入式Linux系统，分析了所面临的理论问题、关键技术，实现了Linux内核在ARM9平台上的运行。
1.2嵌入式系统的概述
嵌入式系统的出现最初是用于单片机的。随着单片机的出现，使得家电、工业仪器仪表、工业机器人、通信设备等产品可以通过内嵌集成的电子装置来获得的极佳的性能：更方便使用、速度更快、价格更便宜。这些装置虽然基本上具备了嵌入式的应用功能特点，但是这些的应用单一的使用八位的芯片，仅能执行一些单线程程序，根本说不上“system(系统)”的概念。
从20世纪80年代年代以后，软件规模大大提升，所以对实时性要求更高，嵌入式系统进入了用“操作系统”编写应用软件的时代，可以进一步缩短开发周期，降低开发成本，大大提高了效率，具有代表性的操作系统如：VxWorks,PalamOS,wince,UNIX等。就这样实时内核慢慢发展为现在很火的实时操作系统（RTOS Real Time Operating System）。
嵌入式系统开发就是对于所有电子设备除了电脑之外的上操作系统的开发，开发对象涉及领域包括手机，手持设备,机电，仪表仪器等。嵌入式系统围绕计算机技术为基础，以应用为中心，软硬件都可裁剪，适用于某些应用系统对可靠性、功能、体积、成本、功耗要求严格的专用的计算机操作系统。它一般由MPU(微处理器)、外围的硬件设备、用户的应用程序以及嵌入式操作系统等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、管理或监视等功能。嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的更新换代也是和具体产品基本同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。[3]
1.3嵌入式系统的开发前景
随着硬件性能的提高，嵌入式系统开发成为新的一个IT发展方向之一。嵌入式系统的出现可以实现多任务管理在硬件资源（如处理器、存储器等）有限的设备上，而且对控制成本很敏感，很高的实时响应要求等。随着家电终端的智能化，操作系统更显重要。手机、电子字典、PDA、可视电话、数字相机（DC）、游戏机（PSP）、DVD/MP3/MP5、U-Disk、机顶盒(Set Top Box)、数字摄像机(DV)、高清电视(HDTV)、智能机器人、网络设备、仪器仪表、GPS导航、家电控制系统、航天航空设备、医疗仪器等都是典型的嵌入式系统。
如今嵌入式系统带来的年工业产值已超过了1万亿美元，在国内，信息家电，物联网技术这几年更成了IT热点，而其实这些都是嵌入式操作系统在特定环境下的一个应用。据统计，目前国际上嵌入式操作系统多达两百多种，配套着各种各样的开发工具、用于嵌入式开发的辅助仪器设备几乎都通用且功能强大。在国内，虽然嵌入式应用很广，但该领域的自主知识却几乎还是空白。因此可见，嵌入式系统技术发展的空间难以想象，应用领域广泛。
(1) 消费类电子应用领域
(2) 智能仪器，仪表应用领域
(3) 通信信息应用领域
(4) 自动化领域
(5) 国防武器设备应用领域
(6) 生物微电子应用领域
1.4本文所要研究的任务和意义
本课题主要是基于智能家居,移动终端等电子消费产品的嵌入式软件开发的需求,在本文中以linux2.6.3内核为平台,硬件是基于arm9开发板,主要对内核的的启动过程和移植进行深入研究,相关的具体研究内容包含以下几个方面:
(1) 简单分析Linux2.6内核启动流程
研究内核的启动过程，skyeye的研究。
(2) 研究嵌入式linux内核移植
研究u-boot的启动过程，编译配置内核，烧写linux内核，烧写根文件系统rootfs。
(3 ) 嵌入式linux开发环境的建立
安装基于ARM平台的CROSS_COMPILE(交叉编译)，编译内核配置。
结 论
本文简单介绍了linux内核和嵌入式linux系统开发环境搭建；介绍了一个最基本的嵌入式系统的组成部分、内核移植和文件系统移植，嵌入式操作系统只针对哪些要求高的，实时性强的任务，多线程多进程，，为使其具有定时器管理、任务管理、事件管理、资源管理、存储器管理、消息管理、系统管理、提供多任务处理，队列管理和中断处理的能力，更好的分配系统资源的功能，很有必要针对特定的硬件平台和实际应用移植操作系统。鉴于Linux的源代码开放性，它成为嵌入式操作系统领域的很好选择。
本文详细介绍了嵌入式的目前的发展状况，嵌入式的概述，主要分析了linux的内核，重点是kernel 的启动过程详细分析skyeye的工作流程，u-boot的编译，映像文件系统的制作，包括相关的终端命令，建立交叉编译环境，简单配置和编译内核。
接下来的工作研究u-boot的源码，linux的内核源码，研究linux的最优裁剪方法，linux的设备的驱动程序，arm的体系架构，arm指令，C语言与汇编的交叉编程，对硬件知识的深入理解。
参考文献
[1] 张协国.嵌入式Linux在ARM9上的移植技术[M].西安：西北工业大学出版社，2001.
[2] 邱铁.ARM9嵌入式系统结构与编程[M].北京：电子工业出版社，2003.
[3] 魏忠，雷红卫.嵌入式开发详解[M].北京：电子工业出版社，2003.
[4] 秦蔚.ARM平台下linux内核移植技术的分析研究与应用.昆明理工大学，2004.
[5] 万水波，杨峰.ARM嵌入式系统skyeye启动流程分析.浙江大学，2005.
[6] 王学龙.嵌入式linux系统设计与应用[M].北京:清华大学出版社，2001.
[7] 林建民.嵌入式操作系统发展趋势.计算机过程，2001.11(7):40.
[8] 段群杰，霍艳忠，杜旭. ARM9嵌入式linux系统开发[M].北京:机械工业出版社，2010 .
[9] Advanced Programming in the unix Environment Second Edition [美].W.Richard Stevents Stephen A .Rago著：尤晋元，张亚英，戚正伟译.
[10]IAR System.8051 IAR Embeded workbench user guid for 8051 family microcontrolers(the first edition)，2001.
目录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2嵌入式系统的概述 1
1.3嵌入式系统的开发前景 1
1.4本文所要研究的任务和意义 2
第二章 Linux的内核启动分析 3
2. 1内核 3
2. 2 Linux内核的特性 3
2. 3 内核启动过程分析 4
2.3.1 skyeye启动过程 4
2.3.2 Linux内核引导过程 5
第三章 总体设计 12
3.1 建立VMWARE虚拟机 12
3.2 安装Linux RHEL AS4操作系统环境 12
3.3 建立Windows操作系统与Linux操作系统的共享功能 19
3.4 建立交叉编译环境；安装SKYEYE仿真软件 22
3.5 配置并编译U-Boot-1.3.2软件 24
3.6 配置并编译Linux-2.6.14内核源代码 25
3.7 制作Linux根文件系统 26
3.8 使用SKYEYE仿真嵌入式系统的运行 30
结 论 30
参考文献 33
致 谢 34
