王維　陳偉　鄒燕飛

摘要：該文介紹了ARM-Linux嵌入式系統(tǒng)平臺的構(gòu)建過程，并基于該平臺實現(xiàn)了繪圖板，經(jīng)測試，能正常運行。

關(guān)鍵詞：ARM；Linux；嵌入式系統(tǒng)

中圖分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）22-0158-01

Abstract： In this paper，the process of building ARM-Linux embedded system platform，and on this platform the drawing board is developed. It is tested correctly.

Key words： ARM；Linux；Embedded Systems

1 簡介

嵌入式系統(tǒng)是以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可剪裁，適用于特定應(yīng)用，并且對功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)[1]。目前，嵌入式系統(tǒng)已成為近年來發(fā)展很快的計算機方面的學(xué)科方向，并迅速滲透到控制、自動化、儀器儀表等學(xué)科，主要應(yīng)用于信息家電、移動計算設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、工業(yè)控制、仿真、醫(yī)療儀器等領(lǐng)域。

嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)包括硬件和軟件兩大部分，其中硬件部分包括嵌入式處理器及外圍設(shè)備，軟件部分包括嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用軟件。

2 ARM-Linux嵌入式系統(tǒng)平臺構(gòu)建

嵌入式系統(tǒng)平臺的構(gòu)建包括硬件平臺和軟件平臺兩部分，其構(gòu)建過程如下：

1）嵌入式微處理器的選擇

嵌入式微處理器的種類很多，由于ARM處理器具有體積小、功耗和成本低但性能高，同時支持Thumb/ARM指令集，指令長度固定等特點[1]，最終選定了博創(chuàng)創(chuàng)科技有限公司的經(jīng)典ARM9開發(fā)板UP-TECH2410，其核心是三星公司的32位ARM920T處理器S3C2410，非常適合嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用。

2）嵌入式操作系統(tǒng)的選擇

現(xiàn)在，應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)中的操作系統(tǒng)很多，如Linux、Windows CE、VxWorks等。嵌入式Linux有著源碼開放、支持多種體系結(jié)構(gòu)并支持多種硬件平臺的移植、內(nèi)核可定制、占用資源少、運行穩(wěn)定且速度快等優(yōu)勢，成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的首選。

3）交叉編譯器的構(gòu)建

由于嵌入式系統(tǒng)硬件上存在存儲空間小、處理器頻率低、缺少存儲、輸入輸出設(shè)備等局限性，一般嵌入式開發(fā)采用交叉編譯環(huán)境， 由宿主機（平時使用的桌面計算機）和目標(biāo)板（嵌入式開發(fā)板）兩部分構(gòu)成。在宿主機上編寫代碼，并通過交叉編譯工具編譯出能夠在目標(biāo)板上運行的程序，然后下載到目標(biāo)板上測試執(zhí)行，最后利用宿主機上的調(diào)試工具對目標(biāo)板上運行的程序進行遠程調(diào)試。目標(biāo)板通過串口、并口或以太網(wǎng)接口和宿主機通信。

4）BootLoader的移植

BootLoader的作用是引導(dǎo)和加載內(nèi)核。目前BootLoader的版本很多，如vivi、Redboot、U-boot[2]等，不同的BootLoader支持的體系結(jié)構(gòu)有所不同。由于U-boot支持Arm體系結(jié)構(gòu)和Linux操作系統(tǒng)的引導(dǎo)，同時具有一定的通用性，因此選擇U-Boot作為引導(dǎo)程序。

5）內(nèi)核移植

內(nèi)核移植是指將基于 x86體系的 Linux移植到基于 ARM體系的嵌入式 Linux。內(nèi)核是嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件，占有非常重要的地位。進行內(nèi)核移植時先根據(jù)硬件體系結(jié)構(gòu)配置內(nèi)核，然后通過交叉編譯器編譯內(nèi)核，最后通過Windows平臺的超級終端或Linux平臺的Minicom將內(nèi)核燒寫到開發(fā)板 [3]。

6）根文件系統(tǒng)的移植

Linux操作系統(tǒng)啟動時需要掛載根文件系統(tǒng)才能正常工作，常見的根文件系統(tǒng)有Cramfs、RomFSJFFS2、NFS等。通常選擇根文件系統(tǒng)需從是否可寫、保存、壓縮等方面去選取。由于Cramfs具有簡單、壓縮只讀的特點，非常適合嵌入式系統(tǒng)，因此選擇構(gòu)建Cramfs根文件系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)的平臺已經(jīng)基本搭建起來。如果在開發(fā)過程中需要使用外圍設(shè)備，還需開發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動程序；如不需要，即可進行上層應(yīng)用程序的開發(fā)。

3 基于ARM-Linux平臺繪圖板的實現(xiàn)

基于ARM-Linux嵌入式系統(tǒng)平臺開發(fā)了繪圖板，主要包括以下三個模塊：鼠標(biāo)繪圖模塊：可以使用鼠標(biāo)在畫板上自由繪圖；工具選擇模塊：包括畫筆的顏色，畫筆的線寬，畫筆的風(fēng)格的選擇及清除功能；文件選擇模塊：包括圖像文件的打開、保存、退出。 首先在PC機上基于Windows平臺使用Qt Windows開發(fā)調(diào)試繪圖板程序，然后將程序移植到Linux操作系統(tǒng)使用Qt/X11重新編譯，然后使用Linux平臺的Qt/E進行交叉編譯生成可執(zhí)行程序，通過串口或網(wǎng)口下載到ARM平臺，重新運行程序。經(jīng)過測試，在開發(fā)板上能夠成功運行，畫筆顏色選擇功能

如圖1所示。

4 總結(jié)

通過構(gòu)建ARM-Linux嵌入式系統(tǒng)平臺，并基于該平臺借助Qt開發(fā)環(huán)境實現(xiàn)了繪圖板程序，經(jīng)測試程序運行正常，對于從事嵌入式應(yīng)用開發(fā)，具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1] 陳文智，王總輝.嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[2] 友善之臂.U-boot使用及移植詳細手冊[EB/OL].2010.http：//www.armq.net

[3] 孫天澤.嵌入式Linux操作系統(tǒng)[M].北京：人民郵電出版社，2009.