关于嵌入式Linux在PMP消费类电子产品上的应用探讨浅析

Linux 是一种适合于嵌入式系统的开源操作系统，可以高效地处理各种复杂的任务。从基于TI DM320的PMP 解决方案入手，以TI DM320 平台为例，提出一种在PMP 系统上应用嵌入式Linux 的方法，探讨了Bootloader 启动程序和嵌入式Linux 内核的移植过程。

1 引言

PMP （Portable Multimedia Player，便携式多媒体播放器），也就是通常人们所说的MP4，现在是消费类电子产品的一个新热点[1].而TI 的解决方案是基于该公司的DM320 DSP，其处理器为DSP+ARM 双核处理器架构，利用DSP 进行音视频编解码和图像编解码等多媒体处理，ARM 处理器负责系统管理及提供外围设备接口。该方案在多媒体性能与综合成本方面极具竞争力。但是软件编程相对复杂以及产品开发周期较长。

2 PMP软件体系框架

PMP 软件最底层是操作系统层，该层主要包括Bootloader 引导程序和嵌入式Linux 操作系统。

Bootloader 主要完成系统从Flash 的启动、硬件各部分的初始化、LOGO 的显示以及OS 的引导；嵌入式Linux 主要包括经过定制的适合在DM320 上运行的Linux 操作系统。

3 Bootloader引导程序的定制

3.1 DM320 下的Bootloader 的启动过程

Bootloader是指系统启动后，在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。不同的Bootloader 的安装介质Flash，系统的启动过程是不一样的。

1） 当安装介质为NOR Flash 时，Bootloader 就可以直接在 Flash 闪存内运行，不必把代码拷贝到系统RAM 中。启动方式设置成外部Memory，这样ARM的开始地址就从0xFFFF：0000 开始。然后在Bootloader 的程序中， 把入口地址设置成0xFFFF：0000 即可。

2） 当安装介质为NAND Flash 时，系统上电以后，运行ROM 里面的启动代码，选择启动方式为：

AIM（Arm Internal Memory）ROM，ARM 的开始地址为0x0000：0000.然后ROM 里的程序会拷贝NANDFlash 里的User Bootloader 到处理器内部的RAM.

再次，执行User Bootloader 程序，完成初始化SDRAM 和驱动NAND Flash 的读能力等少量工作。

最后初始化系统，将NAND Flash 中的主Bootloader拷贝到SDRAM 中执行，拷贝完成后，要把存放主Bootloader 的内存地址， 赋值给pc（ProgramCounter）指针。

3.2 DM320 下Bootloader 启动程序的定制

本PMP 使用的Bootloader 为U-Boot.从Internet 上得到开源的U-Boot 程序，然后对DM320特有硬件环境进行初始化工作。

1） 修改Makefile 和Kconfig，目的是生成适合DM320 平台的配置选项以及目标文件。在。/Makefile（当前目录均为U-Boot 源码树根目录）下加入如下语句：

dm320_config ： unconfig

@./mkconfig $（@：_config=） arm arm926ejsdm320

其中mkconfig 为一个脚本文件， 参数为（Target，Architecture，CPU ，Board）分别对应上面的四个参数（$（@：_config=） arm arm926ejsdm320）。

2） 在U-Boot 源码树下创建文件夹。/board/dm320.存放与DM320 平台有关的文件。

3） 在。/board/dm320/platform.S 中加入对DM320 寄存器初始化赋值语句， 在。/cpu/arm926ejs 中对cpu.c 和start.S 修改，前者提供有关cpu操作的函数，后者为cpu 执行时的初始化代码。

4） ./lib_arm/board.c 是完成初始化操作的主要文件。在文件中定义了一个初始化序列：

init_fnc_t *init_sequence[] = {

cpu_init， /* basic cpu dependent setup */

board_init， /* basic board dependent setup */

interrupt_init， /* set up exceptions */

env_init， /* initialize environment */

init_baudrate， /* initialize baudrate settings */

serial_init，/* serial communications setup */

console_init_f， /*init console */

display_banner， /* say that we are here */

dram_init，/*configure available RAM banks */

display_dram_config，

#if defined（CONFIG_VCMA9）

checkboard，

#endif

NULL，

}；

上述数组中函数序列依次执行。在完成初始化序列后，将是一些特定的操作。

4 Linux内核的定制

本系统中采用的Linux 内核版本号为2.6.5.要定制Linux 内核，不仅要修改内核源码树，而且要编写相关外围设备的驱动程序， 使之成为一个适合DM320 运行的OS 环境。

4.1 Kconfig 文件的修改

Kconfig 文件是用来对所要加载内核内容进行配置的文件，其脚本语言描述参考。\Documentation\kbuild.

首先，在内核目录下。/arch/arm/Kconfig 中加入DM320 的配置选项，将DM320 框架加入内核，这样才能在执行make menuconfig 配置内核时看到DM320 框架。修改内容如下：

choice

prompt “ARM system type”

default ARCH_DM320_20

表示：在配置ARM 架构的系统时：默认的就是DM320 框架。

source“arch/arm/mach-dm320-20/Kconfig”

表示：把DM320 框架下的配置选项也引入，同时把其他CPU 框架去掉，这样方便选择。比如：

#source “arch/arm/mach-clps711x/Kconfig”

#source“arch/arm/mach-integrator/Kconfig”（“#”表示注释掉相关的内容）

最后把内核配置选项中对DM320 开发有用的选进来。比如：

source “drivers/char/Kconfig”

if （！ARCH_DM320_20）

source “sound/Kconfig”

endif

表示：需要开发字符设备的驱动，而不需要声音的支持。

因为要把CODEC 编入内核，所以还要加入对CODEC 支持的配置选向。

source “codecs/modules/Kconfig”

如果要加入一个新的外围设备，也需要在Kconfig文件中加入相应的内容。比如说要加入一个三星的4寸TFT-LCD 的驱动，就需要修改。/drivers/char/Kconfig 文件，并加入以下内容：

config DM320_SAMSUNG_4_LCD

tristate “DM320 SAMSUNG 4.0 inch 16：9TFT LCD”

depends on ARCH_DM320_20 &&BOARD_400H

default y

help

This driver provides support for SAMSUNG4.0‘ 16：9 TFT-LCD

for DM320 Platform.

config DM320_SAMSUNG_4_LCD：表示增加

新的配置入口。一旦这个配置选项被选中就会在。/include/linux/autoconf.h 中有： #defineCONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD 1

这样整个内核源码中都可以使用CONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD 进行特定选择。

tristate “DM320 SAMSUNG 4.0 inch 16：9TFT-LCD”：在引号里的内容是在配置选项中的提示文字。tristate 表示除了可以选择[*]，[ ]外，还可以选择[M]，表示把当前内容当成模块编译。

depends on ARCH_DM320_20 && BOARD_400H： 如果配置平台框架时选择了ARCH_DM320_20，在选择型号时选择BOARD_400H，就能看到三星4 寸TFT-LCD 配置选项。

default y：表示默认把此驱动编入内核。

help：help 的内容为对内核进行配置时，选中帮助选项所看到的内容。

4.2 Makefile 文件的修改

Makefile 根据配置文件。config 形成编译源文件列表，GNU 编译工具对源文件进行编译，把目标代码链接在一起，形成Linux 内核二进制文件。Makefile分布在各源代码目录中。

在作者所进行的PMP 设备开发中，首先是对主Makefile 的修改，比如：

ARCH：= arm

CROSS_COMPILE：=arm-linux-（对编译器的选项修改为ARM 平台）

EXTRAVERSION = -our0

EXTRAVERSION 变量值被附加在内核版本编号之后，成为内核建立后的最终版本。项目中使用的内核版本号为2.6.5，加上EXTRAVERSION 变量后，最终的版本就是2.6.5-our0，表示开发过程中零号内核版本。

对其他子目录的Makefile 文件的修改则相对容易。以加入三星4 寸TFT-LCD 驱动为例说明，当需要把此驱动模块加入相应的内核源码树时， 要在。/drivers/char/Makefile 文件中加入如下内容：

obj-$（CONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD） +=dm320_lcd_samsung4.o

5 总结

本文探讨了嵌入式Linux在PMP消费类电子产品上的应用，并实现了启动程序Bootloader 和Linux内核的移植和定制。目前一些项目产品已经过严格测试，成功推向市场。