嵌入式powerpc硬核环境下的操作系统移植

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1、万方数据·数字教育·嵌入式PowerPC硬核环境下的操作系统移植刘尧王彤周天然李峭(北京航空航天大学电子信息工程学院北京海淀100191)摘要：在FPGA芯片中嵌入处理器的硬核或软棱，构成片上可壕程系统(SoPC)。对于专门的处理器体系结构，为了能够在源代码摄删上对操作系统进行定翻，以提供实时服务，一麓采用WI。inux内核进行剪裁井移植的方法。本文给出了在XilinxVirtex4的PowerPc硬棱环境下移植I。innx内桉的过程。井通过VirtexMI。403开发板进行原型验证，以展示操作系统内核移植的整体思路以及

2、各环节的关冀步骤。关键词：嵌入式系统Linux内柱交叉鳊译中图分类号：TP3l6．5文献标识码：A文章编号：1007--9416(2010)08—0139—03Absvsct：AFPGAchipembeddedwithhardwareOrintelligentpropertyprocessorsarecalledsystemOffaprogrammablechip(SoPC)．LinuxkerneltatIoringandtransplantingintoflspecificprocessorarecommonlyuse

3、dtocustomizesnoperatingsystemforaspecificarchitecturalprocessorinthesourcecodelevelmodificationstoprovidereal--timeservicesete．．TheprocesstotransplantaLinuxkerneItothehardwareenvironmentofPowerPCprocessorinsideXilinxVirtex4isproposedinthispaper．Andtheprocesswaspr

4、acticedbytheimplementationonaVirtexML403developmentboardtodemonstratethewholeideaandthekeydetailsalongthetailoringandtransplantingprocess．Keywords：Embeddedsystem，Lieuxkernel，crosscompile1号I富与运行桌面操作系统的通用计算机不同，在对体积、重量、功耗有很高苛刻要求的军用或民用领域一一如：航空、航天、移动设备等，嵌入式系统显示m其特有的优势

5、。在FPGA芯片中嵌入处理器的硬核或软核，构成片上可编程系统(SoPC)，使之能够更灵活地适用于嵌入式系统环境。针对SoPC中处理器的特殊体系结构，需要专用的嵌入式操作系统。一些公司提供了相应的操作系统．但是由于需求量较少，往往不提供源代码且价格昂贵。这一点对使用PowerPC的SoPC尤为突出。因此，采用。D—I—Y”的方法向嵌入式平台中移植操作系统成为嵌入式开发者需要解决的关键问题之一。Linux操作系统由于内核的免费开源、设计的成热稳定，成为被剪裁和移植的首选对象。可以通过对标准内核的裁剪、编译，获得特定环境下满足

6、需求的“最小”系统。本文结合在XilinxVirtex4系列FPGA硬核上移植Linux操作系统的实际工作，并以VirtexML403开发板作为实现和验证原型，在Xilinx公司的EDK，XPS等开发工具的支持下，介绍如何在这一类嵌入式系统上移植Linux操作系统。并归纳总结操作系统内核移植的整体思路以及各环节的注意事项。2嵌入式环境下Linux移檀的整体思路与通用计算机的处理和存储能力相圈1移植操作系统的流程N比，嵌入式系统资源有限，并且是为了完成某一个特定的任务，通用计算机上的标准Linux内核许多服务对于它来说是冗

7、余的。为了提高嵌入式系统完成任务的效率，移植工作是针对满足设计的“最小内核”，在内核移植前应对其进行裁剪。⋯Linux是多任务操作系统，它一方面担当着应用程序的进程的调度和资源管理的职责，内核按照规定好的调度算法，对可调度实体的执行进行合理排序。另一方面，它是应用程序到硬件外设的桥梁，嵌入式系统用户态的应用程序，无论是视频还是数据处理等，最终要对硬件进行驱动。从操作系统“向下看”，底层外设被抽象成了二进制的数据流，根据上层进程的要求，交互式地通过这些二进制数与底层外设进行通信。不同的外设的这些二进制数有不同的含义，操作系

8、统为了能够正确地控制这些设备需要理解这些二进制数代表的外设的特定的操作，也就是和外设进行通信的“规则”。在嵌入式操作系统的移植工作中，以能够描述、驱动硬件环境的比特流文件体现。将裁剪过的内核与硬件的比特流文件进行联合编译，生成的镜像文件就是可以操纵底层硬件的专用操作系统。【21图l是向一块嵌入式裸机移植操作系统的流程