嵌入式操作系统

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1、,,,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,嵌入式操作系统,—SkyEye 简介,李春杰,,,主要内容,,SkyEye简介,,SkyEye模拟硬件介绍,,SkyEye的安装和使用,,安装,,运行hello,,编译并运行,uCLinux,,,,参考教材,,源码开放的,,嵌入式系统软件分析与实践,,,——基于SkyEye和ARM开发平台,,北京航空航天大学出版社 陈渝 李明 等编著,,SkyEye简介1,SkyEye是一个,开源,软件项目，中文名字是“天目”。,,SkyEye的起源和发展,,陈渝：做一个用软件实现的,

2、嵌入式开发硬件模拟器,，可以在模拟器上运行各种操作系统，这样就可以在没有开发板的情况下学习和研究操作系统,,,Skyeye的网站：,http://,,SkyEye简介2,SkyEye的,目标,：在通用的Linux和Windows平台上实现一个纯软件集成开发环境，模拟多种主流的嵌入式计算机系统。,,目前可在SkyEye上运行的系统有：,,1）多种嵌入式操作系统，如ARM Linux、μClinux、μC/OS-II等,,2）各种系统软件，如嵌入 式TCP/IP协议栈－lwIP，图形子系统－MiniGUI等,,可对上述软件系统进行源码级的分析、调试和测试。,,,SkyEye模拟硬件介绍,目前，S

3、kyEye模拟了大量的硬件，包括CPU内核、存储器、存储器管理单元、缓存单元、串口、网络芯片、时钟等,,CPU和开发板系列：,,目前SkyEye可以模拟的CPU主要是基于ARM内核的CPU，包括ARM7TDMI，ARM720T， ARM9TDMI，ARM9xx，ARM10xx，StrongARM，XScale等,,,SkyEye模拟硬件介绍,目前SkyEye模拟的开发板包括,,基于Atmel 91X40/AT91RM92 CPU的开发板，基于Crirus Logic ep7312的开发板、基于StrongARM CPU的ADSBITSY开发板，基于XScale PXA250 CPU的L

4、UBBOCK开发板、基于SAMSUNG S3C4510B/S3C44B0 CPU的开发板、基于SHARP LH7A400 CPU的开发板、基于Philip LPC22xx CPU的开发板等。,,主要模拟了对应各个开发板的串口、时钟、RAM、ROM、LCD、网络芯片等硬件外设,,,,,SkyEye模拟硬件介绍,存储器管理单元和缓存单元,,MMU,Memory Management Unit，存储器管理单元，是用来管理虚拟内存系统的硬件。,,MMU的两个主要功能是：1）将虚地址转换成物理地址；2）控制存储器的存取权限。,,MMU关掉时，虚地址直接输出到物理地址总线,,SkyEye模拟硬

5、件介绍,CACHE，缓存单元,主要用于缓存内存中的数据，其读写速度远快于内存的读写速度，所以可以提高CPU的内存数据的访问效率。,,write/read buffer硬件单元,write/read buffer硬件单元的作用与CACHE的作用类似。,,,SkyEye模拟硬件介绍,MMU、CACHE、write/read buffer一般是高性能CPU的重要组成部分，且不同类型CPU的MMU、CACHE、write/read buffer的逻辑行为也有一定的差异。为了支持模拟多种类型CPU的MMU/CACHE，SkyEye包含了一个通用的MMU/CACHE模拟实现。通过对一些参数的调整可以支持模

6、拟多种类型的MMU/CACHE物理结构和逻辑行为。,,,SkyEye模拟硬件介绍,网络芯片,,目前SkyEye模拟了网络芯片8019AS，,,其特点是：NE2000兼容，内建16KRAM缓冲区，10MB传输速率。,,虽然目前模拟的开发板上不一定有网络芯片8019AS，但可以在模拟的开发板上加上网络芯片8019AS 的模拟。,,SkyEye的安装,,Linux操作系统,,Windows+MingW或cygwin,,有两种安装方法,,下载源代码，编译并安装,,直接安装二进制代码,,下载源代码，编译并安装,最新版本情况,,下载,,为编译的skyeye准备编译环境,,,,解压缩,,,,,,,编译并安装

7、,,简单编译,,./configure CC=gcc-3.4 //利用gcc-3.4进行编译也可以选用其他合适的版本,,Make,,,,,,sudo make install,,,,判断安装是否成功,,下载测试集,,最新的skyeye-testsuits，版本为,,,解压缩,,,使用skyeye模拟某个板子运行某个Linux,,,进入到 linux 目录，修改符号连接 skyeye指向编译好的skyeye,,rm skyeye,,ln -s ../../skyeye-1.2.8 rc1/skyeye skyeye,,运行如下命令：,,cd,,../../skyeye -c skyeye.con

8、f -e vmlinux,,如成功则表示安装成功,,在 Linux 的根文件系统中添加 hello,,准备交叉编译环境,,下载的交叉编译器到你的工作目录 $WDIR,,,在工作目录 $WDIR 中解压缩（$WDIR 也可以是根目录）,,tar jvxf,,运行hello,编写简单的 hello.c，并编译,,,,,,,,,,,,,,,使用 3.4.1 版本的 arm-linux 交叉编译器，静态编译得到 elf格式的可执行文件：,,hello.c,,看是否安装成功,,,将 hello 复制到 linux 的根文件系统映像 initrd.img 中,,挂载根文件系统映像,,mkdir root,

9、,sudo mount -o loop initrd.img root,,将 hello 拷贝到根文件系统中,,sudo cp hello root/bin,,卸载根文件系统映像,,sudo umount root,,,使用 skyeye 启动 linux，运行 hello,,skyeye -c skyeye.conf -e vmlinux,,进入 armlinux 之后，进入 bin 目录，运行 hello,,,,,直接安装二进制代码,,下载编译好的SkyEye的二进制包,,到上找到最合适的版本,,例如二进制包在,这里,是,,在合适的目录下解压缩,,/usr/local/ 或者/opt/,,

10、bz2格式使用“tar -xjvf 压缩文件名,,,skyeye在解压缩得到的目录中的bin子目录下,,,将skyeye的路径添加到PATH,,修改~/.bashrc文件：添加 export PATH=$PATH:所选目录/skyeye-insight/bin（如下图）,,,,,,为使修改后的.bashrc有效，必须先退出控制台，然后重新启动控制台,,运行skyeye，得到进入skyeye的画面，如图：,,,,,,,编译并运行,uCLinux,,为uC,Linux安装交叉编译环境并配置uCLinux,,编译生成,uC,Linux,和包含应用程序的文件系统,,用,skyeye,运行和调试,uC,

11、Linux,内核,,,1、,安装交叉编译环境,为uC,Linux的开发提供相应的交叉编译工具,,如：,arm-elf-tools-20030314.sh,,安装,,在,root,权限下运行,,sh ./arm-elf-tools-20030314.sh,,检查一下,,对,arm-elf,运用,shell,的,tab,功能可以看到一系列,arm-elf,打头的程序，如,,binutils,系列、,gcc,、,gdb,等等,,也可以使用命令：arm-elf-gcc -v,,,,,,,测试arm-elf-gcc,,,编译,,arm-elf-gcc -elf2flt -o hello hello.c,

12、,得到的输出文件,,hello和hello.gdb,,检查hello的格式,,file hello,,如何运行hello？？？,,,,,-Wl,-elf2flt选项让链接器将elf格式转换为flt格式,,,最新实验表明，直接使用-elf2flt即可,源文件,生成的文件,,运行,hello,hello必须在target环境上，无法在host上,,,,,如何准备target的运行环境,,skyeye====模拟器,,uCLinux====操作系统？？,,文件系统？？,,……？？,,,生成,uCLinux,操作系统,两种方案,,使用,skyeye,提供的二进制包,,自己动手编译配置,uCLinux

13、,,,编译配置uClinux,到uClinux,网站的,发行页,上下载,,本课例子为,发行版,uClinux-dist-20051110,,使用”tar -xzvf”解压缩，得到uClinux-dist目录,,在uClinux-dist目录下,,第一步：配置uClinux命令：make config在vendor/product选贤中选择GDB/ARMulatorKernel版本选择2.4.x其他选项不变（使用缺省选项）,,,第二步：编译生成uClinux,和文件系统命令：make dep; make,,编译成功？,,uClinux-dist目录里将出现一个images目录,,在中出

14、现了linux、system.map,,image.bin：,,包含Linux内核映像和romfs文件系统映像,,可以烧写到flash中,romfs.img：romfs文件系统映像,linux：linux内核文件,system.map：,内核符号表,,用skyeye运行,ucLinux,制作skyeye的硬件配置文件,第一步，制作skyeye的硬件配置文件,,vi skyeye.conf,,,,,,,第二步，提供上面所需的boot.rom,,命令：ln -s images/romfs.img boot.rom,将romfs烧写到flash中,,,第三步，在skyeye下运行,uCLinux

15、,,命令：sudo skyeye,,进入skyeye后，,,命令1：target sim,,命令2：load,,命令3：run,,进入uCLinux,,,,,,直接使用uCLinux的二进制包,,下载skyeye的二进制包,,,,,,,,使用“tar -xjvf” 解压缩,,,使用,uCLinux,作为运行操作系统,,,,,,,使用skyeye运行,μcLinux,,skyeye linux,,target sim,,load,,run,,,将hello拷贝到,uCLinux,的,romfs,文件系统中,将boot.rom中的内容在host中解开，方法如下：,,mkdir romfs,,mkd

16、ir /mnt/tmp,,mount -o loop boot.rom /mnt/tmp,,cp -r /mnt/tmp/* romfs,,将hello拷贝到romfs中的bin目录下,,重新生成boot.rom映像,,genromfs -f boot.rom –d romfs/,,,运行hello,,在模拟器上运行,,启动模拟器、装载操作系统、装载文件系统,,skyeye,,file linux,,target sim,,load,,run,,进入bin目录运行hello,,,,,,ARMboot 的运行,,ARMboot属于自由软件，,http:///,是针对ARM CPU编写的通用Boo

17、t Loader，其作用是,,对CPU以及主板进行初始化,,加载操作系统或者其他boot image,,支持目前市面上的多种ARM板，也可以很容易的移植到新的开发板上,,目前ARMboot已经与PPCBoot合并,u-boot,,支持PPC、ARM等多种CPU,,,下载并安装ARMboot,,Armboot源码公开，可以在, –zxf,,README,,,,为了使用arm-elf-打头的交叉编译命令，需要修改中的CROSS_COMPILE变量的值arm-linux-为arm-elf-,,或者安装arm-linux-交叉编译包,,,安装arm-linux-交叉编译包,,下载,,mkdir –

18、p /usr/local/arm,,cd /usr/local/arm,,tar jxf cross-2.95.3.tar.bz2,,这就有了一个arm-linux-交叉编译环境了,,修改.bashrc，添加,,,,,查看是否安装成功？,,退出并重新进入控制台,,对“arm-linux-”使用tab键，可以看到所有“arm-linux-”打头的工具,,使用命令“arm-linux-gcc -v”查看编译器信息,,,,,,修改armboot,,include/configs/conifg_ep7312.h,,,配置armboot的启动方式,,,配置armboot，支持ep7312开发板,,m

19、ake ep7312_config,,Build,,sudo make all,,,,,各种格式的,,目标文件,,,生成的目标文件有三个：,,armboot：ELF格式,,armboot.bin：二进制映像文件格式,,armboot.srec：Motolola的一种格式,,此外在根目录的tftpboot目录下也有一个armboot.bin备份,,,配置skyeye，并运行armboot,首先，新建一个目录代表ep7312的主板,,mkdir ep7312forArmboot,,将刚才编译成功的armboot.bin拷贝到这个目录下,,skyeye支持raw binary和ELF格式，这里我们用

20、raw binary的格式,,编辑skyeye.conf,,skyeye.conf如下（下页）,,此时，ep7312forArmboot主板就配置好了,,skyeye.conf,,#skyeye config file for armboot cpu: arm720t mach: ep7312 mem_bank: map=I, type=RW, addr=0x80000000, size=0x00010000 #skyeye for armboot flash 16M bank 1 mem_bank: map=M, type=RW, addr=0x00000000, size=0

21、x01000000, file=./armboot.bin,boot=yes #skyeye for armboot sdram 16M bank 1 mem_bank: map=M, type=RW, addr=0xc0000000, size=0x01000000,,log: logon=0, logfile=/tmp/c_2.log, start=0, end=10000,,,运行skyeye进入ARMboot命令界面,,ARMboot的命令,,,,,U-boot在,skyeye中运行,下载源码,,解压缩,,tar jvxf,,编译 u-boot使用交叉编译器：arm-linux-

22、tools-20061213.tar.gz (gcc 版本为 3.4.4),,make ep7312 config,,make all,,,,,在skyeye中运行u-boot,,可以根据需要修改，在include/configs/ep7312.h中,,U-boot的缺省启动方式,,,,,修改结束后，配置并编译,make ep7312_config,,sudo make all,,,编写skyeye.conf,,#skyeye config file for ubootcpu: arm720tmach: ep7312 mem_bank: map=I, type=RW, addr=0x800

23、00000, size=0x00010000#skyeye for uboot flash 16M bank 1mem_bank: map=M, type=RW, addr=0x00000000, size=0x01000000, file=./u-boot.bin,boot=yes#skyeye for uboot sdram 16m bank 1mem_bank: map=M, type=RW, addr=0xc0000000, size=0x01000000,,注意这里的内存的地址和容量的分配都是根据uboot里面的ep7312的配置文件调整的。这样也可以是我们对uboot的代码修改做到最小。,,,,运行Skyeye,,由于u-boot限时自动boot，所以在run之后要立刻使用“回车”键阻止autoboot,,,进入u-boot的界面,,,,谢谢听讲,,