如何以低成本將Linux 內(nèi)核移植到嵌入式處理系統(tǒng)

隨著基于 Linux 的嵌入式系統(tǒng)得到日益廣泛的應(yīng)用，人們不禁要問(wèn)，類(lèi)似 Linux 這樣的免費(fèi)開(kāi)放源代碼操作系統(tǒng)的真正成本到底是多少？要將 Linux 內(nèi)核移植到定制嵌入式處理系統(tǒng)，您必須對(duì)產(chǎn)品所需要的內(nèi)核功能、這些功能對(duì)其他內(nèi)核服務(wù)的依賴(lài)程度以及您的工程團(tuán)隊(duì)的技能都有深入的了解。

　　
我們很多人都看過(guò)為如何使用 Linux 源代碼提供指導(dǎo)的 GNU 通用公共許可證 (GPL)。要確定在系統(tǒng)中使用 Linux 的成本，一般來(lái)說(shuō)，第一步是了解 Linux 的哪些部分是真正免費(fèi)且不受法律約束的，哪些部分是需要小心保護(hù)的。這有點(diǎn)類(lèi)似于通過(guò)評(píng)估商業(yè)操作系統(tǒng)或 RTOS（實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）提供商來(lái)確定其產(chǎn)品中所包含的功能和費(fèi)用。
　　
顯然，需要做出的一個(gè)決定,是購(gòu)買(mǎi)商業(yè) Linux 發(fā)行版,還是設(shè)法解決免費(fèi) Linux 發(fā)行版移植的問(wèn)題。很多工程師使用 Linux 只是為了利用其現(xiàn)有服務(wù)的一小部分，如文件系統(tǒng)、TCP/IP 和 HTTP 或 THTTP 等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。如果您只需要很少的服務(wù)，移植自己的 Linux 內(nèi)核可能不那么耗時(shí)，價(jià)格也不那么昂貴。
　　
商用操作系統(tǒng) 已將其產(chǎn)品移植到許多最常用的處理器中，并提供可在各種標(biāo)準(zhǔn)硬件平臺(tái)上運(yùn)行的板支持包 (board support package, BSP)，這正是商業(yè)操作系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在。遺憾的是，如果要設(shè)計(jì)定制嵌入式處理系統(tǒng)，商業(yè)操作系統(tǒng)可能產(chǎn)生為嵌入式硬件系統(tǒng)創(chuàng)建定制 BSP 服務(wù)的其它費(fèi)用，除非能將BSP 的生成自動(dòng)化。而這就是榮獲大獎(jiǎng)的 Xilinx Platform Studio (XPS) 工具套件的眾多功能之一：在賽靈思 嵌入式處理設(shè)計(jì)中，BSP 和庫(kù)的生成都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。
　　
為了更好地了解這一過(guò)程，讓我們來(lái)看看構(gòu)建一個(gè)完整的操作系統(tǒng)所需要的各種軟件和硬件層。圖 1 是對(duì) Linux 系統(tǒng)中多個(gè)層次的圖解。最底層是微處理器及其外設(shè)，這代表硬件層。要與這些外設(shè)進(jìn)行通訊，需要能與 Linux 內(nèi)核兼容的軟件驅(qū)動(dòng)程序。該內(nèi)核還包括啟動(dòng)功能和中斷處理等非常重要的服務(wù)，這些功能高度依賴(lài)于系統(tǒng)的架構(gòu)，通常針對(duì)特定處理器和系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行定制。

　　圖1： Linux 系統(tǒng)軟件和硬件層分布

圖2：在 XPS 軟件平臺(tái)設(shè)置窗口進(jìn)行 μClinux 設(shè)置XPS 還會(huì)生成“auto-conf.in”文件，自動(dòng)配置過(guò)程會(huì)使用該文件為 micro;CLinux 內(nèi)核構(gòu)建 makefile。無(wú)需重新設(shè)計(jì)內(nèi)核配置文件，就可以自動(dòng)重新構(gòu)建內(nèi)核；考慮到一個(gè)“auto-config.in”文件的條款內(nèi)容大約有 380 行之多，這一功能節(jié)省的時(shí)間就頗為可觀。逐個(gè)手動(dòng)更新這些文件既容易出錯(cuò)，又耗費(fèi)時(shí)間。此文件的一小部分如圖 3 所示。