1、 学校代码： 11059 学 号：0805070285Hefei University毕 业 论 文 （ 设 计 ）BACHELOR DISSERTATION论文题目： 基于 S3C2440 的嵌入式 LINUX 操作系统内核研究 学位类别： 工学学士 学科专业： 自动化 作者姓名： 郭辉 导师姓名： 干开峰 完成时间： 2012 年 5 月 12 号 I基 于 S3C2440 的 嵌 入 式 LINUX 操 作 系 统 内 核 研 究中 文 摘 要嵌 入 式 Linux 是 以 Linux 为 基 础 的 嵌 入 式 操 作 系 统 ， 可 应 用 于 多 种 硬 件 平 台 ，是 一 个
2、和 Unix 相 似 、 以 内 核 为 基 础 的 、 具 有 完 全 的 内 存 访 问 控 制 ， 支 持 大 量 硬件 等 特 性 的 一 种 通 用 操 作 系 统 。 它 能 够 适 应 对 工 业 控 制 领 域 高 实 时 性 的 要 求 ，被 广 泛 应 用 在 移 动 电 话 、 个 人 数 字 助 理 、 媒 体 播 放 器 、 消 费 性 电 子 产 品 以 及 航 空航 天 等 领 域 中 。本 课 题 是 以 GT2440 开 发 板 为 平 台 来 研 究 Linux 操 作 系 统 的 内 核 ， GT2440采 用 高 主 频 高 性 能 的 SamsungS
3、3C2440A 处 理 器 作 为 主 控 芯 片 ， 接 口 资 源 丰 富 ，具 有 通 用 性 。 主 要 完 成 Nand Flash 驱 动 、 LCD 驱 动 、 CS8900A 网 卡 驱 动 、UDA1341 声 卡 驱 动 、 触 摸 屏 驱 动 、 SD 卡 驱 动 、 RTC 驱 动 和 USB 驱 动 等 移 植 实现 。 最 后 把 移 植 的 内 核 文 件 下 载 到 GT2440 开 发 板 进 行 测 试 ， 测 试 结 果 验 证 了内 核 移 植 的 正 确 性 。关 键 词 ： 嵌 入 式 系 统 ； S3C2440； Linux 内 核 移 植 ； 驱
4、 动 移 植 IIStudy of Embedded Linux Operating System Kernel Based on S3C2440 AbstractEmbedded Linux is a embedded operating system based on Linux, which can be applied to a variety of hardware platforms, with full memory access control, supporting for a lot of hardware features. It can adapt to real-ti
5、me requirements on the field of industrial control, it is widely used in mobile phones, personal digital assistants, media players, consumer electronics, and aerospace and other fields.The kernel of the Linux operating system is studied based on the GT2440 in the topic, the GT2440 uses high frequenc
6、y and high-performance SamsungS3C2440A processor as the master chip, whose interface is rich in resources and versatile. Primarily the transplanting of NandFlash drive,LCD driver,CS8900A LAN Driver,UDA1341 sound card driver, touch screen driver, SD card driver, RTC driver and USB driver are finished
7、. Finally, the kernel file transplanted is downloaded to the GT2440 development board for testing, and the test results verify the correctness of the kernel transplantation.KEY WORD: Embedded system； S3C2440； Linux kernel porting； Drive transplantIII目 录第一章 前言 .11.1 嵌入式系统简介 .11.2 嵌入式操作系统概述 .21.3 章节安排
8、 .2第二章 开发环境搭建 .32.1 硬件平台 .32.2 交叉开发环境 .62.2.1 交叉开发环境简介 .62.2.2 交叉编译环境的建立 .6第三章 嵌入式 Linux 内核移植实现 .83.1 嵌入式 Linux 内核概述 .83.2 嵌入式 Linux 内核移植实现 .103.2.1 移植准备工作 .103.2.2 CS8900A 网卡驱动移植 .113.2.3 UDA1341 声卡驱动移植 .153.2.4 触摸屏驱动移植 .163.2.5 Nand Flash 驱动移植 .183.2.6 yaffs2 文件系统的支持 .203.2.7 LCD 驱动的移植 .213.2.8 RT
9、C 驱动移植 .223.2.9 USB 驱动移植 .22第四章 系统的功能测试 .244.1 测试准备 .244.2 CS8900A 网卡测试 .244.3 UDA1341 测试 .244.4 触摸屏测试 .254.5 LCD 测试 .254.6 RTC 实时时钟测试 .264.7 USB 驱动测试 .26IV第五章 总结 .28参考文献 .29致 谢 .301第 一 章 前 言1.1 嵌 入 式 系 统 简 介根 据 IEEE 的 定 义 ， 嵌 入 式 系 统 是 控 制 、 监 视 或 者 辅 助 装 置 、 机 器 和 设 备 运 行 的 装置 。 从 中 可 看 出 嵌 入 式 系
10、统 是 软 件 和 硬 件 的 综 合 体 ， 还 可 以 涵 盖 机 械 等 附 属 装 置 。 嵌 入式 系 统 是 与 应 用 紧 密 结 合 的 ， 具 有 很 强 专 用 性 ， 必 须 结 合 实 际 系 统 需 求 进 行 合 理 的 裁 减利 用 。 国 内 一 个 普 遍 被 认 同 的 定 义 是 ： 以 应 用 为 中 心 、 以 计 算 机 技 术 为 基 础 、 软 件 硬 件可 裁 剪 、 适 应 应 用 系 统 对 功 能 、 可 靠 性 、 成 本 、 体 积 、 功 耗 严 格 要 求 的 专 用 计 算 机 系 统1。嵌 入 式 系 统 有 以 下 一 些
11、特 点 ：1.系 统 内 核 小 。 由 于 嵌 入 式 系 统 一 般 是 应 用 于 小 型 电 子 装 置 的 ， 系 统 资 源 相 对 有 限 ，所 以 内 核 较 传 统 的 操 作 系 统 要 小 得 多 。 比 如 Enea 公 司 的 OSE 分 布 式 系 统 ， 内 核 只 有5K。2.专 用 性 强 。 嵌 入 式 系 统 的 个 性 化 很 强 ， 其 中 的 软 件 4 种 嵌 入 式 操 作 系 统 的 调 度机 制 和 硬 件 的 结 合 非 常 紧 密 ， 一 般 要 针 对 硬 件 进 行 系 统 的 移 植 ， 即 使 在 同 一 品 牌 、 同 一系 列
12、 的 产 品 中 也 需 要 根 据 系 统 硬 件 的 变 化 和 增 减 不 断 进 行 修 改 。 同 时 针 对 不 同 的 任 务 ，往 往 需 要 对 系 统 进 行 较 大 更 改 ， 程 序 的 编 译 下 载 要 和 系 统 相 结 合 ， 这 种 修 改 和 通 用 软 件的 升 级 是 完 全 两 个 概 念 。3.系 统 精 简 。 嵌 入 式 系 统 一 般 没 有 系 统 软 件 和 应 用 软 件 的 明 显 区 分 ， 不 要 求 其 功 能设 计 及 实 现 上 过 于 复 杂 ， 这 样 一 方 面 利 于 控 制 系 统 成 本 ， 同 时 也 利 于 实
13、 现 系 统 安 全 。4.高 实 时 性 的 系 统 软 件 是 嵌 入 式 软 件 的 基 本 要 求 。 而 且 软 件 要 求 固 态 存 储 ， 以 提 高速 度 ； 软 件 代 码 要 求 高 质 量 和 高 可 靠 性 。5.嵌 入 式 软 件 开 发 要 想 走 向 标 准 化 ， 就 必 须 使 用 多 任 务 的 操 作 系 统 。 嵌 入 式 系 统 的应 用 程 序 可 以 没 有 操 作 系 统 直 接 在 芯 片 上 运 行 ； 但 是 为 了 合 理 地 调 度 多 任 务 、 利 用 系 统资 源 、 系 统 函 数 以 及 和 专 家 库 函 数 接 口 ，
14、用 户 必 须 自 行 选 配 开 发 平 台 ， 这 样 才 能 保 证 程序 执 行 的 实 时 性 、 可 靠 性 ， 并 减 少 开 发 时 间 ， 保 障 软 件 质 量 。6.嵌 入 式 系 统 开 发 需 要 开 发 工 具 和 环 境 。 由 于 其 本 身 不 具 备 自 举 开 发 能 力 ， 即 使 设计 完 成 以 后 用 户 通 常 也 是 不 能 对 其 中 的 程 序 功 能 进 行 修 改 的 ， 必 须 有 一 套 开 发 工 具 和 环境 才 能 进 行 开 发 ， 这 些 工 具 和 环 境 一 般 是 基 于 通 用 计 算 机 上 的 软 硬 件 设
15、备 以 及 各 种 逻 辑分 析 仪 、 混 合 信 号 示 波 器 等 。 开 发 时 往 往 有 主 机 和 目 标 机 的 概 念 ， 主 机 用 于 程 序 的 开 发 ，2目 标 机 作 为 最 后 的 执 行 机 ， 开 发 时 需 要 交 替 结 合 进 行 2-3。1.2 嵌 入 式 操 作 系 统 概 述嵌 入 式 操 作 系 统 （ Embedded Operation System， EOS） 是 一 种 用 途 广 泛 的 系 统 软件 ， 过 去 它 主 要 应 用 于 工 业 控 制 和 国 防 系 统 领 域 。 EOS 负 责 嵌 入 系 统 的 全 部 软 、
16、 硬 件资 源 的 分 配 、 任 务 调 度 ， 控 制 、 协 调 并 发 活 动 。 它 必 须 体 现 其 所 在 系 统 的 特 征 ， 能 够 通过 装 卸 某 些 模 块 来 达 到 系 统 所 要 求 的 功 能 。 目 前 ， 已 推 出 一 些 应 用 比 较 成 功 的 EOS产 品 系 列 。 常 见 的 嵌 入 式 操 作 系 统 有 uC/OS II、 RT-thread、 uCLinux、 FreeRTOS、 RTX、 Arm-Linux、 VxWorks、 RTEMS、 pSOS、 Nucleus、 PalmOS、 Windows CE、 Windows XP
17、Embedded、 Windows Vista Embedded、 嵌 入 式 Linux 等 4。嵌 入 式 Linux 操 作 系 统 是 指 对 Linux 经 过 小 型 化 裁 剪 后 ， 能 够 固 化 在 容 量 只 有 几 十万 字 节 或 几 十 亿 字 节 的 存 储 器 芯 片 或 单 片 机 中 ， 应 用 于 特 定 嵌 入 式 场 合 的 专 用 Linux操 作 系 统 。嵌 入 式 Linux 操 作 系 统 具 有 以 下 特 点 ：1.内 核 完 全 开 放 ；2.强 大 的 网 络 支 持 功 能 ；3.具 备 一 整 套 工 具 链 ， 容 易 自 行
18、建 立 嵌 入 式 系 统 的 开 发 环 境 和 交 叉 运 行 环 境 ， 并 且可 以 跨 越 嵌 入 式 系 统 开 发 中 仿 真 工 具 的 障 碍 ；4.具 有 广 泛 的 硬 件 支 持 特 性 ；5.遵 循 通 用 国 际 标 准 ， 便 于 程 序 的 移 植 。本 课 题 选 择 了 嵌 入 式 Linux 操 作 系 统 作 为 研 究 对 象 ， 移 植 内 核 并 下 载 运 行 。1.3 章 节 安 排第 一 章 ， 前 言 ， 简 要 介 绍 嵌 入 式 系 统 以 及 嵌 入 式 操 作 系 统 的 概 念 ；第 二 章 ， 开 发 环 境 搭 建 ， 介 绍
19、 内 核 移 植 的 硬 件 平 台 以 及 交 叉 编 译 环 境 的 建 立 ；第 三 章 ， 内 核 移 植 实 现 ， 简 要 介 绍 一 下 嵌 入 式 linux 内 核 ， 并 详 细 介 绍 内 核 移 植步 骤 ；第 四 章 ， 系 统 功 能 的 测 试 ， 下 载 测 试 软 件 到 开 发 板 ， 观 察 是 否 能 实 现 所 需 功 能 ，3第 五 章 ， 总 结 ， 对 毕 业 设 计 进 行 一 个 总 结 。4第 二 章 开 发 环 境 搭 建2.1 硬 件 平 台GT2440 是 一 款 具 有 极 高 性 价 比 的 嵌 入 式 开 发 系 统 ， 采 用 高 主 频 高 性 能 的SamsungS3C2440A 处 理 器 作 为 主 控 芯 片 ， 专 业 的 电 路 设 计 ， 优 秀 的 LAYOUT， 采 用高 品 质 的 PCB 板 材 和 元 器 件 ， 使 其 具 备 优 越 的 稳 定 性 ；GT2440 开 发 板 总 体 结 构 如 图 1 所 示 。5图 1 GT2440 开 发 板 总 体 结 构 图
