基于MPC850上的嵌入式Linux实现

    完成上述工作后，就可以配置并交叉编译Glibc了。在配置时应当注意：如果使用Linux为目标板的操作系统，则应该打开-enable-add-ons=linuxthreads(需要下载glibe-linuxthreads-2.2.4源码包）选项开关以使glibc库支持Linux多线程。
　　

    1．6　重新构造完整的gcc
　　编译完Glibc后，就可以使用生成的头文件和库回过头重新构造完整的gcc了。
　　

    以上步骤完成后，就可以用自己的交叉编译工具来编译内核及应用程序了。如果还需要调试器的话，可以下载gdb和gdbserver源码编译生成gdb调试器。

    2　裁剪Linux内核
　　Linux内核的可裁剪性使我们能够方便地将内核通过修改、裁剪、编译移植到一个嵌入式系统中。这里以Linux-2.4.4为例（可从从www.kernel.org下载源码）介绍如何对内核进行裁剪和修改，嵌入到MPC850 Rpxliteboard上。

    2．1　内核启动顺序
　　对Linux内核进行移植，必须对内核的布局及其启动过程有所了解。从内核的布局上看，分为特定于体系结构的部分和与体系结构无关的部分。在内核源码树下，Linux把特定于体系结构的代码放在arch目录下，而所需的头文件放在include目录下。例如arch／ppc目录下就是特定于PowerPC体系结构的代码。
　　内核启动时总是特定于体系结构的部分首先执行，设置硬件寄存器、配置内存映射、执行特定于体系结构的初始化，然后将控制转给内核中与体系结构无关的部分，内核启动流程如图2所示。

　　

    （1）CPU复位后，调用存储在ROM中的初始化代码完成对片上设备的必要初始化。
　　（2）Bootloader把内核解压到RAM中的指定位置，之后从内核入口地址处调用内核初始化程序（arch／ppc／kernel／head＿8xx．S）并传递内核启动参数。
　　（3）内核得到系统控制权后，完成特定于体系结构的初始化如：设置中断向量，MMU，BSS等，接着跳转到start＿kernel（）（init／main．c）开始进行与体系结构无关的内核初始化工作。
　　（3）start＿kernel（）首先完成对硬件相关部分的初始化，然后初始化定时器、中断、控制台以及内核内部数据结构（VFS，IPC…）等，最后创建一个init线程。
　　（4）init（）函数（init／main．c）对设备进行初始化后，挂入root文件系统，最后执行系统调用exec（＂／sbin／init＂）创建第一个用户进程。

    2．2　裁剪内核

    当然可以根据自己的需要和硬件配置情况，增加对网络、NFS等的支持。内核配置完成后，menuconfig将在include／linux／下生成autoconf．h宏定义文件，这样就可以根据该文件的定义来交叉编译内核了。

    2．3　修改内核源文件
　　完成内核配置后，还需要对内核源码中与特定于硬件和体系结构的部分进行修改，通常需要修改如下几方面的代码：
　　（1）与体系结构及硬件相关的代码（arch／ppc，include／asm／ppc）。
　　（2）内存映射地址。
　　（3）设备驱动（／driver、arch／ppc／8xx＿io）。修改内核代码时，应注意几点：
　　（1）内存映射基地址IMAP＿ADDR（include／asmppc／rpxlite．h）应该和bootloader中的定义值相同。
　　（2）内核启动程序的入口地址应和bootloader中定义相同。
　　（3）bootloader传递给内核启动程序的参数地址及顺序应该相同。
　　（4）根据SMCs和以太网口的配置，修改arch／ppc／8xx＿io／uart．c和enet．c。

    2．4　交叉编译内核
　　在源码树根目录下的Makefile文件中，输出如下环境变量：

    修改完成后，依次使用make clean，dep，zImage生成压缩内核映像文件vmlinux．gz。

    3　root文件系统
　　在Linux内核启动后，内核需要挂入一个文件系统作为其root文件系统。在嵌入式系统中通常采用Ramdisk（initrd）和NFS作为Linux的root文件系统。如果使用Ramdisk，则需要制作一个压缩文件系统映像文件。如果使用NFS，就需要在主机上输出包含文件系统的目录。这里简要介绍一下Linux文件系统的基本结构以及如何制作压缩文件系统映像。

    3．1　Linux文件系统的基本结构
　　文件系统必须包括支持完整Linux系统的全部东西，因此他至少应包括：基本文件系统结构，至少含有目录／dev，／proc，／bin，／etc，／lib，／usr；最基本的应用程序，如sh，ls，cp，mv等；最低限度的配置文件，如rc（系统启动脚本），inittab（包含启动过程参数），fstab（要登录的文件系统）等；设备：／dev／console，／dev／ttyS＊，／dev／tty＊等；基本程序运行所需的函数库。

    3．2　制作压缩文件系统映像
　　（1）建立linuxfs目录将所需的文件系统的目录和文件copy到里面。
　　（2）dd if＝／dev／zero of＝ramdisk bs＝1k count＝6144，建立一个6144 k大小的空文件。
　　（3）losetup／dev／loop0 ramdisk，将该文件绑定到一个loopback设备上，形成一个虚拟盘。
　　（4）mke2fs－m 0／dev／loop0，在该虚拟盘上建立ext2文件系统。
　　（5）mount－o loop／dev／loop0／mnt／loop，把虚拟盘挂到／mnt／loop目录。
　　（6）把linuxfs下的文件和目录copy到／mnt／loop目录下，然后卸下这个挂接点。
　　最后，用gzip对ramdisk文件进行压缩后，就形成了Linux所需的文件系统的压缩文件。

    4　PPCBOOT
　　有了Linux内核和文件系统，现在需要一个Bootloader来初始化MPC850 CPU和周边硬件并引导操作系统。PPCBOOT是一种与Linux紧密结合的嵌入式Power　PCBootloader具有强大的功能、便捷的操作和良好人机界面。PPCBOOT主要完成对系统硬件资源（CPU，SDRAM，通信接口等）的初始化，下载并启动Linux内核。这里以PPCBOOT1．1．6为例介绍如何使用PPCBOOT来引导内核：
　　（1）在主机服务器上配置并开启TFTPServer。
　　（2）使用PPCBOOT的mkimage工具将内核和文件系统压缩文件转换成PPCBOOT可识别的映像文件。
　　（3）在PPCBOOTShell提示符下设置主机和目标板的IP及内核启动参数等，环境变量如下：

    bootargs是PPCBOOT传递给内核启动的参数，这里表示使用ramdisk作为内核的root文件系统。如果将bootargs设置为：

    则表示使用NFS方式将主机192．168．0．108上的目录／home／bcng／export作为输出的文件系统，挂入到内核作为其root文件系统。
　　在系统开发阶段，通常需要频繁修改文件系统中的文件，使用NFS作为root文件系统是非常方便的。选择NFS就必须在配置内核时设置对网络及NFS的支持，并且还要在主机服务器上开启NFSServer，在／etc／exports文件中输出与nfsroot变量相同的目录作为NFS文件系统目录。
　　（4）用tftp下载并引导内核。
　　如果能过在控制台终端上看到Linux内核启动的打印信息，最后出现Shell的命令提示符，那就说明内核已成功移植到MPC850上了。

    5　结　语
　　本文所介绍的基于MPC850的嵌入式Linux内核的移植过程，是笔者所做工作的总结，供读者参考。移植过程并不是千遍一律的，有可能会碰到许多新的问题，这就要求根据实际情况具体问题具体分析。根据出现问题的位置认真分析原因反复修改调试，从而实现内核的成功移植。

     参考文献

    ［1］Motorola Inc．MPC850 family user′s manual．2001．1． 
    ［2］Wolfgang Denk．DENXPPCBoot and Linux guide（TQM8xxL）．http：//www．denx．de/doc/TQM8xxL／2002．11．2． 
    ［3］Boas Betzle．Linux for PowerPC Embedded syst ems HOWTO．http：//penguinppc．org/embedded-/howto/PowerPC-Embedded-HOWTO.html2001．8．21．