1 Uclinux和Blackfin簡介

1. 1 UcLinux簡介

Uclinux是當前廣泛應用的一種嵌入式Linux操作系統(tǒng)，是一個完全符合GNU/GPL公約的項目，與UNIX完全兼容，完全開放源碼。英文單詞中u表示Micro，c表示control，所以Uclinux的意思是“微控制領域的Linux系統(tǒng)”。

Uclinux針對嵌入式應用的特點，對Linux的內核(所用版本為linux2.6)進行了修改和重新編譯，其大小遠小于原來。它包含Linux常用的API，保留了原來Linux操作系統(tǒng)具有的高穩(wěn)定性、強大的網絡功能和卓越的文件系統(tǒng)支持功能等優(yōu)點。

1. 2 Blackfin簡介

Blackfin 系列DSP是ADI公司推出的高性能，低功耗的新一代DSP處理器，融合了Analog Devices/Intel的微信號結構(MSA)，其應用范圍廣泛，包括汽車圖像系統(tǒng)，寬帶無線系統(tǒng)，多媒體消費電子產品，數字視頻錄像機，安防與監(jiān)控，機頂盒和視頻會議等。

對下一代的數字通信和消費多媒體應用來說，Blackfin處理器是高度集成的片上系統(tǒng)解決方案。通過將工業(yè)標準接口與高性能的信號處理內核相結合，用戶可以快速開發(fā)出節(jié)省成本的解決方案，而無需昂貴的外部組件。

筆者使用的是BF533，其結構如圖1：

BF533包括一個UART口、一個SPI口、兩個串行口(SPORTs)、四個通用定時器(其中三個具有PWM功能)、一個實時時鐘、一個看門狗定時器，以及一個并行外設接口。

1.3 Blackfin+Uclinux的優(yōu)越性

(1) 使用方便

(2) 支持網絡

(3) 源碼開放

(4) 方便程序開發(fā)移植

系統(tǒng)結構如圖2所示。

2 在Blackfin中嵌入Uclinux操作系統(tǒng)

2.1 建立開發(fā)環(huán)境

要在Blackfin上嵌入Uclinux操作系統(tǒng)，首先應建立相應的開發(fā)環(huán)境。筆者所用的主機系統(tǒng)和開發(fā)平臺如下：

Windows XP與REDHAT 9.0雙操作系統(tǒng)

P4 1.8GHz，512 MB內存

Blackfin533 EZ-KIT 開發(fā)板

Linux環(huán)境下的程序通過GNU的一系列工具完成編譯工作，其中包括預處理、編譯、匯編和連結4個互相關聯的步驟，每一步由相關工具完成。

(1)GCC：是GNU編譯器的前端程序，負責完成預處理和編譯過程，生成以.O為后綴的目標文件。

(2)AS：是GNU編譯器的匯編器，負責把后綴為.S的匯編文件編譯成以.O為后綴的目標文件。

(3)LD：是GNU 編譯器的連結器，負責把目標文件和庫文件連結起來，重定位它們的數據，把所有符合連結起來。

筆者用的是bfin-gcc-3.4-2005R3.1.tar.gz。

在REDHAT中打開terminal，將目錄轉換到工作目錄(根目錄)，鍵入以下命令：

tar –xzf bfin-gcc-3.4-2005R3.1.tar.gz

在/opt下會出現/uclinux/bfin-elf和/uclinux/bfin-uclinux兩個新文件夾，此時Blackfin所用的交叉編譯器已建立成功。

2.2 在EZ-KIT上植入U-BOOT

從網上下載u-boot_1.1.3.tar.bz2,在terminal下鍵入：

bunzip2 u-boot_1.1.3.tar.bz2

tar -xzf u-boot_1.1.3.tar.bz2

此時會出現名為u-boot_1.1.3的文件夾，將當前目錄轉為此文件夾下，鍵入以下命令：

make clean

make mrproper

make ezkit_533_config

make

以上步驟完成后，會出現以下文件：

u-boot：這是elf文件，可以用它生成其它格式的文件。

u-boot.bin：這是二進制文件，可以用來升級u-boot。

在terminal下鍵入：

/opt/Uclinux/bfin-ucLinux/bfin-uclinux-objcopy –I binary –O ihex u-boot.bin u-boot.hex

此時在u-boot文件夾下生成u-boot.hex。

將主機系統(tǒng)轉換為Windows XP下，打開VDSP++開發(fā)軟件，點開TOOL下的flash programmer

2.3 編譯Uclinux

將主機系統(tǒng)轉為REDHAT9.0，打開terminal，當前目錄應為Uclinux所在目錄，輸入以下命令：

export PATH=/opt/uclinux/bfin-elf/bin: /opt/uclinux/bfin-uclinux/

bin:$PATH

make menuconfig

此時出現選擇參數界面，包括廠商，器件型號等，選好參數后繼續(xù)。過一段時間后，將出現兩個模塊選擇介面，這里不更改任何選項，直接選擇exit。

在terminal中鍵入：make ，開始編譯Uclinux，這個過程大概需要幾分鐘左右，當編譯成功后，在uclinux文件夾下的image文件夾中將生成名為linux的文件。

2.4 嵌入Uclinux

將主機系統(tǒng)轉為Windows XP系統(tǒng)。

將ezkit板和主機用串口連接起來，打開hyperterminal，選COM1，確定后進入設置參數界面，如圖4所示。

設置好參數后，按確定。給板子上電后，自動啟動U-boot。

在ezkit>后鍵入：“ loadb” ，點擊“傳送”，“發(fā)送文件”，出現如圖5的界面：

按上圖設置好參數后，點擊發(fā)送，則出現傳送文件的界面，并顯示進度。由于linux文件有5.1M，而BF533 ezkit沒有以太網接口，只能用串口進行傳輸，速度較慢，這個過程約1小時。為了縮短傳輸時間，筆者在Linux系統(tǒng)下將linux文件進行壓縮，壓縮后的文件大約1M左右，這樣整個傳輸時間將縮短為10多分鐘。

壓縮的指令為：

/tools/mkimage –A blackfin –O linux –T kernel –C gzip –a 0x1000 –n “uclinux kernel Image” –d linux.bin.gz uImage[!--empirenews.page--]

這條指令將生成名為uImage的壓縮文件。

當傳輸完成后，在ezkit>后輸入：

bootelf 0x01000000(未經壓縮)

bootm 0x01000000 (壓縮)

此時將啟動Uclinux，如果啟動成功，將出現welcome畫面。

到此，Uclinux已成功的嵌入到BF533 ezkit中。

3 在Uclinux中加入自己的應用程序

筆者用了一個最簡單的程序“hello.c”來介紹如何在嵌入式操作系統(tǒng)中加入自己的程序。

(1)在/uclinux-dist/user/下建立一個新的文件夾shello，將源程序放到里面。

(2)修改/uclinux-dist/user/Makefile。加入：

dir_$(CONFIG_USER_SHELLO_HELLO)+=hello

(3)修改/uclinux-dist/config/configure.help。加入：

CONFIG_USER_SHELLO_HELLO

This is my program

這里需要注意一點：第二行的開頭字母“T”離第一行的開頭字母“C”兩個字母的距離，同時每行不要超過70個字母。

(5) 修改/Uclinux-dist/config/config.in。加入：

bool ‘hello’CONFIG_USER_SHELLO_HELLO

(6)在/ucLinux-dist/user/shello/中加入makfile文件，此文件內容如下：

EXEC=hello

OBJS=hello.o

All:$(EXEC)

$(EXEC):$(OBJS)

$(CC) $(LDFLAGS) –O $ @ $ (OBJS) $ (LDLIBS)

romfs:

$(ROMFSINST) /bin/$ (EXEC)

clean:

rm –f $ (EXEC) *.elf *.gdb *.o

(7)做完以上步驟后，重新編譯內核。此時hello應用程序會被加入內核中，注意在選擇模塊時選中hello。編譯結束后，將內核下到板子上，啟動Uclinux，在root>后鍵入hello，會出現“hello，world”。

4 結語

嵌入式操作系統(tǒng)是當今最熱門的研究課題，本文詳細介紹了怎樣在Blackfin中嵌入Uclinux以及如何加入自己的應用程序，該系統(tǒng)已廣泛應用到我們開發(fā)的項目中。