ARM架构在Linux上的移植

1. ARM架构概述

ARM(Advanced RISC Machines)架构是英国公司ARM Holdings开发的一种精简指令集计算机(Reduced Instruction Set Computer,缩写 RISC)架构。ARM架构的特点是指令集精简、速度快、功耗低、集成度高、容易实现并行处理等。

ARM架构广泛应用于移动设备、嵌入式系统、智能家居、汽车电子等领域,如现在常见的智能手机、平板电脑等设备所使用的核心处理器大部分都是基于ARM架构。ARM架构最初用于嵌入式系统,ARM Holdings公司后来将其发展为应用于其它领域的通用处理器。

2. Linux操作系统

Linux是一种基于UNIX操作系统的自由软件。Linux是由由芬兰的林纳斯·托瓦兹(Linus Torvalds)开发创建的,它主要受到UNIX和MINIX操作系统的启发。

Linux操作系统具有开源、免费、稳定、安全等优点,因此在服务器领域和嵌入式领域都得到了广泛应用。Linux操作系统也是开源社区最活跃的开源项目之一,全球有数以万计的程序员和组织参与到了这一项目中。

3. ARM架构在Linux上的移植

ARM架构的处理器和Linux操作系统之间的组合,可以为诸如智能手机、平板电脑、网络设备、电视机顶盒等设备提供强大的性能。移植Linux操作系统到ARM架构的处理器上时需要考虑处理器的架构、系统的体系结构、设备驱动的移植等问题。

3.1 处理器架构

一般情况下,Linux操作系统需要针对不同的ARM处理器芯片进行优化。因为不同处理器芯片的指令集不同,各种处理器架构之间存在差异,因此需要对Linux系统进行适当的调整和编译。

ARM处理器的指令集主要分为ARM和Thumb两种,其中Thumb是一种被设计用于减小代码尺寸和提升代码密度的指令集。在ARM指令集和Thumb指令集之间进行切换,当前执行状态下的寄存器值、标志位等都可以被保留,这个过程被称为arm-state和thumb-state之间的切换。

void EXTI0_IRQHandler(void){

if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0)) {

static u16 dir=95;

if(dir == 95){

LED1=0; LED2=1; LED3=0; LED4=0; dir--;

}else if(dir<95&&dir>0){

LED1=0; LED2=0; LED3=1; LED4=0; dir--;

}else if(dir == 0){

LED1=0; LED2=0; LED3=0; LED4=1; dir--;

}else if(dir == -96){

dir = 95;

}else{

dir--;

}

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);

}

}

对于如何在ARM架构上移植Linux操作系统,最重要的是了解具体的ARM处理器芯片,根据具体情况进行编译,也可以参考一些支持广泛的参考移植方案。

3.2 系统的体系结构

Linux操作系统的移植过程中,还需要考虑系统的体系结构,包括启动过程、内存管理、文件系统、网络通信等方面。在移植Linux系统时,需要根据设备的特点进行相应的调整。

Linux启动过程一般从BIOS开始,BIOS会先读取启动设备上规定位置(硬盘第一个扇区或U盘的MBR扇区)的引导程序(bootloader),引导程序负责加载内核映像和启动内核。有关ARM架构的设备,常用的Bootloader包括U-Boot、RedBoot等。

内存管理方面,需要设置好ARM架构的页表、虚拟地址空间和物理地址空间等配置。针对ARM架构的Linux操作系统,还需要考虑内核态和用户态的切换。

针对嵌入式设备,文件系统需要精细的设计和优化。通常来说,嵌入式设备的磁盘空间比较小,所以要考虑在系统中最小化文件系统的大小。同时,还需要针对设备的特点进行相应的文件系统优化,以便更好地满足设备功能和处理器性能的要求。

3.3 设备驱动的移植

ARM架构的设备在Linux系统中需要与内核进行连接,才能够正常工作。在移植Linux操作系统时,需要针对设备的特点进行相应的设备驱动的移植和匹配。

嵌入式系统的硬件不同于传统个人电脑,其设备驱动一般需要经过精细的设计和编写。嵌入式设备的连接方式、硬件配置均需要事先研究清楚,在移植设备驱动时要加以考虑。

同时,嵌入式系统的开发中,很多设备驱动支持都是由芯片厂商提供的。在进行设备驱动的移植前,应该先去相关芯片厂商的官方网站上下载相应的驱动程序,并根据具体情况进行修改和调整。

4. 总结

ARM架构在Linux上的移植,对于嵌入式设备的开发具有非常重要的意义。在移植过程中需要考虑处理器架构、系统体系结构和设备驱动移植等问题,需要进行精细的设计和编写。

在嵌入式设备的开发中,需要坚持“为产品服务”的开发思路,注重实用性和用户体验,将硬件性能和软件性能相结合,以便获得更好的应用效果。

免责声明:本文来自互联网,本站所有信息(包括但不限于文字、视频、音频、数据及图表),不保证该信息的准确性、真实性、完整性、有效性、及时性、原创性等,版权归属于原作者,如无意侵犯媒体或个人知识产权,请来电或致函告之,本站将在第一时间处理。猿码集站发布此文目的在于促进信息交流,此文观点与本站立场无关,不承担任何责任。

操作系统标签