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基于MPC8250的嵌入式Linux系统开发方案
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2017-11-06
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我们开发了某型飞机外场维护系统的一个网络终端通讯平台，其硬件核心采用Motorola公司的嵌入式PowerPC处理器MPC8250，软件方面采用嵌入式linux作为操作系统，实现了飞机外场维护与飞机故障诊断系统的安全、快速通信。这个系统平台具有体积小、功耗低、性能高等特点。
MPC8250构架与系统硬件平台简介
PowerPC是Linux较早开始支持的处理器之一。PowerPC处理器芯片MPC8250基于PowerQUICC（Quad Integrated CommunicationsController）II 结构，是面向高性能、低功耗、小体积的通信设备而开发的处理器。其内部集成了一个高性能嵌入式G2 内核、一个灵活的系统集成单元SIU和许多控制领域的常用外围通信组件（组成通信处理模块CPM，CommunicationsProcessor Module），可用于许多方面，尤其是在通讯和网络系统方面。G2内核频率在150-200MHz之间CPM、PCI最高频率为133MHz，外部频率为66MHz，可同时处理高达
128个全双工时分复用逻辑通道。
根据目标系统的不同，系统硬件平台可以引出所需的MPC8250的外部通讯接口。我们的系统提供了8M的flash用于存放内核镜像文件、文件系统、应用程序和备份数据，64MSDRAM用作内存，521KB 的flash用于存放启动代码，此外还有RS232串口、10/100M以太网口以及JTAG支持等。
基于MPC8250的嵌入式linux系统开发
编译环境的定制
通常主机与目标板的CPU都不相同，需要进行交叉编译。能够进行交叉编译的工具很多，一般使用GNU C，它包括gcc、g++编译器，glibc、newlib 等C库，binutils 以及其他一系列开发工具。不同的开发平台需要不同的交叉编译工具。这里我们选择德国denx软件中心提供的一套用于PowerPC嵌入式linux移植的开发编译环境ELDK3.0（Embedded LinuxDevelopmentKit）。
在主机上安装完毕后，修改bash_profile配置文件的路径和交叉编译环境，具体如下：
PATH=$PATH：$HOME /bin：/opt/afeu/usr/bin：/opt/afeu/bin：/usr/bin
CROSS_COMPILE=ppc_82xx
EXPORT PATH CROSS_COMPILE
目标系统资源分配
嵌入式linux系统一般没有硬盘设备，存储空间十分有限。这就要求在Linux移植之前，需要对系统硬件地址精心分配，充分合理地利用。根据前面介绍的系统硬件平台，这里给出目标设备的地址分配，如表1所示。
表1 目标设备的地址分配
调试环境的建立
在嵌入式系统中一般没有显示器等输出设备，不利于在目标系统上进行调试。为了调试目标系统，我们通过JTAG仿真器BDI2000来跟踪调试目标机上的代码。其调试环境如图1所示。
图1 系统调试环境
其中网卡1＃和目标机直接相连，用来下载内核镜像，NFS文件共享等。网卡2＃连接到BDI2000上，再通过JTAG口连接到目标机上。串口用于命令传输、接收返回信息等。
Linux系统引导模块U-Boot
U-BOOT是denx软件中心依照GPL（General PubliCLicense）发布的系统引导模块，支持多种处理器，如ARM系列、PowerPC系列、MIPS 系列、X86系列等。编译U-BOOT-1.1.0后生成可执行文件，然后根据自己的目标系统修改编辑U-BOOT包下的文件，进行移植（这里需要说明的是，由于找不到MPC8250的支持包，而它和TQM8260内核相差不大，所以下面采用8260ads 的支持包，同样兼容）如：
修改目标系统配置文件。/include/configs/MPC8260ADS.h中的寄存器值、SDRAM 控制器参数、串口参数等；
修改目标板定义文件。/board/mpc8260ads/mpc8260ads.C中的I/O 端口定义；
修改BCSR 等；
U-Boot在引导Linux内核启动时，向内核传递了一个命令行，内核根据这个命令行的参数来对系统进行相应设置。在linux内核启动时，必须要挂载一个根文件系统。根文件系统可以通过网络文件系统NFS 和本地文件系统LFS两种方式提供。
MPC8250构架与系统硬件平台简介
PowerPC是Linux较早开始支持的处理器之一。PowerPC处理器芯片MPC8250基于PowerQUICC（Quad Integrated CommunicationsController）II 结构，是面向高性能、低功耗、小体积的通信设备而开发的处理器。其内部集成了一个高性能嵌入式G2 内核、一个灵活的系统集成单元SIU和许多控制领域的常用外围通信组件（组成通信处理模块CPM，CommunicationsProcessor Module），可用于许多方面，尤其是在通讯和网络系统方面。G2内核频率在150-200MHz之间CPM、PCI最高频率为133MHz，外部频率为66MHz，可同时处理高达
128个全双工时分复用逻辑通道。
根据目标系统的不同，系统硬件平台可以引出所需的MPC8250的外部通讯接口。我们的系统提供了8M的flash用于存放内核镜像文件、文件系统、应用程序和备份数据，64MSDRAM用作内存，521KB 的flash用于存放启动代码，此外还有RS232串口、10/100M以太网口以及JTAG支持等。
基于MPC8250的嵌入式linux系统开发
编译环境的定制
通常主机与目标板的CPU都不相同，需要进行交叉编译。能够进行交叉编译的工具很多，一般使用GNU C，它包括gcc、g++编译器，glibc、newlib 等C库，binutils 以及其他一系列开发工具。不同的开发平台需要不同的交叉编译工具。这里我们选择德国denx软件中心提供的一套用于PowerPC嵌入式linux移植的开发编译环境ELDK3.0（Embedded LinuxDevelopmentKit）。
在主机上安装完毕后，修改bash_profile配置文件的路径和交叉编译环境，具体如下：
PATH=$PATH：$HOME /bin：/opt/afeu/usr/bin：/opt/afeu/bin：/usr/bin
CROSS_COMPILE=ppc_82xx
EXPORT PATH CROSS_COMPILE
目标系统资源分配
嵌入式linux系统一般没有硬盘设备，存储空间十分有限。这就要求在Linux移植之前，需要对系统硬件地址精心分配，充分合理地利用。根据前面介绍的系统硬件平台，这里给出目标设备的地址分配，如表1所示。
表1 目标设备的地址分配
调试环境的建立
在嵌入式系统中一般没有显示器等输出设备，不利于在目标系统上进行调试。为了调试目标系统，我们通过JTAG仿真器BDI2000来跟踪调试目标机上的代码。其调试环境如图1所示。
图1 系统调试环境
其中网卡1＃和目标机直接相连，用来下载内核镜像，NFS文件共享等。网卡2＃连接到BDI2000上，再通过JTAG口连接到目标机上。串口用于命令传输、接收返回信息等。
Linux系统引导模块U-Boot
U-BOOT是denx软件中心依照GPL（General PubliCLicense）发布的系统引导模块，支持多种处理器，如ARM系列、PowerPC系列、MIPS 系列、X86系列等。编译U-BOOT-1.1.0后生成可执行文件，然后根据自己的目标系统修改编辑U-BOOT包下的文件，进行移植（这里需要说明的是，由于找不到MPC8250的支持包，而它和TQM8260内核相差不大，所以下面采用8260ads 的支持包，同样兼容）如：
修改目标系统配置文件。/include/configs/MPC8260ADS.h中的寄存器值、SDRAM 控制器参数、串口参数等；
修改目标板定义文件。/board/mpc8260ads/mpc8260ads.C中的I/O 端口定义；
修改BCSR 等；
U-Boot在引导Linux内核启动时，向内核传递了一个命令行，内核根据这个命令行的参数来对系统进行相应设置。在linux内核启动时，必须要挂载一个根文件系统。根文件系统可以通过网络文件系统NFS 和本地文件系统LFS两种方式提供。
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