uClinux操作系統(tǒng)移植

l uClinux簡(jiǎn)介 
l 硬件體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 
l 編譯環(huán)境和編譯工具。 
l uClinux啟動(dòng)過(guò)程 
l 系統(tǒng)源碼的修改 

1. uClinux簡(jiǎn)介 

uClinux這個(gè)英文單詞中u表示Micro，小的意思，C表示Control，控制的意思，所以u(píng)Clinux就是Micro-Control-Linux，字面上的理解就是"針對(duì)微控制領(lǐng)域而設(shè)計(jì)的Linux系統(tǒng)"。 

uclinux是一個(gè)源碼開(kāi)放的操作系統(tǒng)，面向沒(méi)有MMU（Memory Management Unit）的硬件平臺(tái)。它是linux的一個(gè)變種，主要的區(qū)別在于兩者的內(nèi)存管理機(jī)制和進(jìn)程調(diào)度管理機(jī)制，同時(shí)為了適應(yīng)嵌入式應(yīng)用的需求，它的采用了romfs文件系統(tǒng)，并對(duì)linux上的c語(yǔ)言庫(kù)glibc做了簡(jiǎn)化。 

2. 硬件體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 

運(yùn)行uClinux的硬件平臺(tái)主要包括如下幾個(gè)部分：cpu(ARMv4指令集兼容)、uart、memory controller、定時(shí)器、flash存儲(chǔ)器，sdram存儲(chǔ)器，中斷控制器和DMA。 


3. 編譯環(huán)境和編譯工具 

uclinux操作系統(tǒng)源碼絕大部分是用c語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的，有一些與硬件直接相關(guān)的代碼則用特定于某一CPU體系結(jié)構(gòu)的匯編來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些源碼只能用GNU的gcc編譯工具來(lái)進(jìn)行編譯、鏈接。 

GNU gcc可以運(yùn)行于Linux/Unix操作系統(tǒng)上。如果要在Windows平臺(tái)上運(yùn)行g(shù)cc，則必須安裝Cygwin。Cygwin可以在Windows中安裝一個(gè)linux的運(yùn)行環(huán)境，這樣就可以在windows下運(yùn)行原本只能在linux下運(yùn)行的程序。 

為了在PC上編譯得到運(yùn)行于目標(biāo)CPU上的操作系統(tǒng)內(nèi)核，還必須安裝一個(gè)合適的交叉編譯器。Gcc 提供了現(xiàn)成的針對(duì)MIPS、ARM、M68K、Sharc、PowerPC的交叉編譯器。如果沒(méi)有現(xiàn)成的交叉編譯器，則需要自行設(shè)計(jì)。GNU網(wǎng)站提供了一些如何開(kāi)發(fā)新的交叉編譯器的文章。開(kāi)發(fā)一個(gè)新的編譯器，一般需要如下幾個(gè)步驟： 

(1)、編寫機(jī)器描述腳本。采用gcc的RTL(Register Tansfer Language)語(yǔ)言描述針對(duì)某一CPU體系結(jié)構(gòu)的機(jī)器指令與尋址方式、CPU浮點(diǎn)處理方式、endianess、c語(yǔ)言中各種數(shù)據(jù)類型的位寬、寄存器的個(gè)數(shù)和使用規(guī)則、堆棧和函數(shù)調(diào)用規(guī)則等體系結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。 
(2)、設(shè)計(jì)代碼生成器。Gcc在對(duì)c語(yǔ)言源文件進(jìn)行了詞法和語(yǔ)法分析后，將產(chǎn)生一種中間格式文件(intermediate representation)。為了把這種中間格式文件轉(zhuǎn)化為針對(duì)具體CPU體系結(jié)構(gòu)的機(jī)器碼，需要自行設(shè)計(jì)一個(gè)代碼生成器。 
(3)、設(shè)計(jì)匯編器 
(4)、設(shè)計(jì)鏈接器 


4. uClinux啟動(dòng)過(guò)程 

uClinux系統(tǒng)的啟動(dòng)可以分為兩個(gè)步驟： 
(1). 運(yùn)行bootloader初始化程序 

SRAM、SDRAM等存儲(chǔ)設(shè)備屬于揮發(fā)性的存儲(chǔ)器，掉電以后其中的內(nèi)容就會(huì)全部丟失，所以必須把操作系統(tǒng)的內(nèi)核鏡像存放在Flash等不揮發(fā)性存儲(chǔ)介質(zhì)上。但是操作系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，需要?jiǎng)討B(tài)的創(chuàng)建一些如數(shù)據(jù)段、堆棧、頁(yè)表（針對(duì)使用虛擬地址的操作系統(tǒng)）等內(nèi)容，所以需要在RAM中運(yùn)行操作系統(tǒng)。因此，就需要一個(gè)引導(dǎo)程序把操作系統(tǒng)的內(nèi)核鏡像從Flash存儲(chǔ)器拷貝到RAM中，然后再?gòu)腞AM中執(zhí)行操作系統(tǒng)的內(nèi)核。Bootloader就是可以完成這樣一種功能的程序。 

從本質(zhì)上來(lái)講，bootloader不屬于操作系統(tǒng)內(nèi)核。它采用匯編語(yǔ)言編寫，因此針對(duì)不同的cpu體系結(jié)構(gòu)，這一部分代碼不具有可移植性。在移植操作系統(tǒng)時(shí)，這部分代碼必須加以改寫。 

具體來(lái)講，bootloader在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)主要完成以下幾項(xiàng)工作：