進入20世紀90年代，嵌入式技術全面展開，目前已成為通信和消費類產品的共同發展方向。在通信領域，數字技術正在全面取代模擬技術。在廣播電視領域，美國已開始由模擬電視向數字電視轉變，歐洲的DVB（數字電視廣播）技術已在全球大多數國家推廣。數字音頻廣播（DAB）也已進入商品化試播階段。而軟件、集成電路和新型元器件在產業發展中的作用日益重要。所有上述產品中，都離不開嵌入式系統技術。隨著網絡技術的發展，在工業監測、控制等各個領域，嵌入式系統將越來越多地支持互聯網功能。人們對互聯網的嵌入式系統的功能和可靠性都提出了越來越高的要求。嵌入式系統無疑是當前最熱門最有發展前途的IT應用領域之一。嵌入式系統用在一些特定專用設備上，通常這些設備的硬件資源（如處理器、存儲器等）非常有限，并且對成本很敏感，有時對實時響應要求很高等。

本文對基于32位微處理器和μClinux的嵌入式系統進行了研究，從硬件核心-32位微處理器的選型，其他硬件部分的設計，系統驅動程序的編寫，嵌入式操作系統和文件系統的移植，完成了對一個嵌入式系統從計劃設計到開發調試的完整過程的研究。

1 網絡構件的整體結構設計

μClinux的網絡構件的硬件結構圖如圖1所示。本系統采用韓國三星公司的S3C44B0X[2]微處理器，外擴一片norflash芯片HY29LV160B、nandflash芯片K9F2808u和SDRAM芯片 HY57V561620,JTAG接口，RS232串口；帶有開關量采集模塊、模擬量采集模塊和以太網通信模塊；采用μClinux嵌入式操作系統來進行軟件設計。μClinux是一個完全符合GNU/GPL公約的操作系統，完全開放源代碼，現在由Line公司支持維護。μClinux的發音是you-see-linux,它的名字來自于希臘字母μ和英文大寫字母C結合。μ代表"微小"之意，字母C代表"控制器",所以從字面上就可以看出它的含義，即"微控制領域中的Linux系統".μClinux的具體特點包括：適合嵌入式環境開發。一般而言，嵌入式系統自身所具有的簡約性，導致對于所選用的操作系統的多任務、大內存管理等方面的功能都沒有明確需求。

硬件系統上使用了兩種類型的Flash,一種是norflash,另一種是nandflash.norflash適宜連續大容量存儲，價格相對便宜；相比較，nandflash隨機存儲速度快、價格高。所以在本系統中結合兩種Flash的優勢，將移植的操作系統存放在norflash之中，nandflash則是用來存儲應用程序的代碼和常量，保證用戶的程序在掉電后不丟失。

該方案設計相對簡單，硬件電路中采用韓國三星公司的S3C44BOX微處理器，8 KB Cache、可選的內部SRAM、2通道UART、8通道10 bit ADC、71個通用I/O口、2個可編程32 bit定時器，能夠基于芯片設計復雜的系統。其架構滿足了μClinux正常運行的基本要求。

2 系統軟件設計

為使該系統具有較好的實時性和穩定性，在μClinux平臺上設計系統軟件。系統中各個任務在宏觀上按照一定的關系并行工作，CPU資源得到充分利用，系統可靠性得到很大的保證，方便組織開發任務。在μClinux平臺上，軟件設計工作主要包括：Bootloader的移植、μClinux在S3C44B0X上的移植、驅動程序的編寫和應用程序的編寫。

2.1 Bootloader的移植

Bootloader是嵌入式系統軟件開發的第一個環節，bootloader說白了就BSP（板級支持包），起作用無非就是：首先初始化硬件（包括io,特殊功能寄存器），接著把嵌入式操作系統加載（拷貝）到內存中（一段代碼拷貝程序），然后運行嵌入式系統。Blob是Boot Loader Object的縮寫，是一款功能強大的Bootloader.MBA44B0是一款基于S3C44B0的開發板。本文將以運行在MBA44B0開發板上的Blob的源代碼為基礎，再針對自己的開發板進行Blob的移植。

Blob編譯后的代碼定義最大為64 KB,并且這64 KB又分成兩個階段來執行。第一階段的代碼在start.s中定義，大小為1 KB,它包括從系統上電后在0x00000000地址開始執行的部分，并運行在Flash中，包括對S3C44B0的一些寄存器的初始化和將Blob第二階段代碼從Flash拷貝到SDRAM中。余下63 KB代碼都是第二階段的代碼。其起始文件為Trampoline.s,被復制到SDRAM后，就從第一階段跳到這個文件開始執行剩余部分代碼。這個階段最大為63 KB,單詞trampoline詞義為"蹦床",所以在這個程序中進行一些BSS段設置、堆棧的初始化等工作后，最后跳轉到Main.c進入C函數。

2.2 μClinux的移植

作為操作系統的核心，μClinux內核負責管理系統的進程、內存、設備驅動程序、文件系統和網絡系統，決定著系統的各種性能。μClinux內核采用模塊化的組織結構，通過增減內核模塊的方式來增減系統的功能。 μClinux2.4.x發行包中的內核對S3C44B0X處理器的支持是不完整的，因此，不可能在make config配置選項中選中S3C44B0X目標板后，直接編譯它來得到一個很好的支持S3C44B0X開發板的內核映像。Linux內核在PC上以文件的形式存在（保存成磁盤文件形式），就是所謂的"映像文件".Linux內核映像文件最終是要燒錄到目標板的flash中。 Linux 內核映像文件有兩種：一種是非壓縮版本，叫Image;另一種是它的壓縮版本，叫zImage.zImage是Image經過壓縮形成的，所以它的大小比Image小。為了能使用zImage這個壓縮版本，必須在它的開頭加上解壓縮的代碼，將zImage 解壓縮之后才能執行，因此它的執行速度比Image要慢。

（1）在Ne.c中函數ne_probe就是網卡的檢測函數，如果檢測到Ne2000兼容的網卡就是return 0,可以參考一下添加的函數的語法格式，將網卡的基地址、中斷號都放到這里面定義： #elif defined（CONFIG_ARCH_S3C44B0）

static int once = 0;

if （once）

return -ENXIO;

if （base_addr == 0） {

dev->base_addr = base_addr = ARM_NE2000_BASE;

dev->irq = ARM_NE2000_IRQ;

once++;

}

其中，ARM_NE2000_BASE和ARM_NE2000_IRQ是在配置內核的時候定義的。

（2）ne_probe是被Space.c調用的，這里網卡的檢測是從。/drivers/net/Space.c的ethif_probe函數中實現的，關鍵代碼如下：

if （probe_list（dev, eisa_probes） == 0）

return 0;

eisa_probes :在前面定義成全局

static struct devprobe eisa_probes[] __initdata = {

#ifdef CONFIG_DE4X5???????????? /* DEC DE425, DE434, DE435 adapters */

{de4x5_probe, 0},

#endif

……

{NULL, 0},

};

添加的函數是：

if （probe_list（dev, arm_probes） == 0）

return 0;

并定義：

static struct devprobe arm_probes[] __initdata = {

#ifdef CONFIG_ARM

{ne_probe, 0},

#endif

{NULL, 0},

（3）地址偏移的問題

同樣是在ne.c中ne_probe1的代碼中。為了更好地說明所修改的地方，首先應該先介紹一下硬件的配置和連接。這里8019在S3C44B0的Bank 5上，工作在跳線模式，所以起始基地址就是0x0a000600.還有一點需要特別注意的是：8019工作在16位模式下，數據線一對一地連接，地址線錯開一位，即8019的A0連接S3C44B0的A1……這樣，8019的基地址（Reg0的地址）是0x0a000600,Reg1的地址就是0x0a000602……所以地址不是連續增加的，那么對應的驅動程序要做相應的修改。

#elif defined（CONFIG_ARM）

#define EI_SHIFT（x） （（x）*2）

其中EI_SHIFT可以查看到8390.h的定義。

也有直接訪問外部的代碼，所以要添加的還有：

#ifdef CONFIG_ARM

regd = inb_p（ioaddr + 0x0d*2）；

outb_p（0xff, ioaddr + 0x0d*2）； :函數outb_p和inb_p訪問外部IO的函數

#else

regd = inb_p（ioaddr + 0x0d）；

outb_p（0xff, ioaddr + 0x0d）；

這樣就被解決了地址偏移的問題，偏移地址就是計算機里的內存分段后，在段內某一地址相對于段首地址（段地址）的偏移量。 如8086存儲系統中 20位的物理地址（就是數據存儲的實際地址）=16位的段地址*16+16位的偏移量 數據段DS寄存器的值=0088H 偏移地址=22H 那么偏移后的地址等于 0088H*16+22H=00880+22H=008A2H這里采用預處理來添加自己的代碼，不直接在原有的代碼上修改，可以保證代碼的完整性和可移植性，也較容易比較和發現問題。

主程序和μClinux中的系統文件放在同一個程序下，進行編譯即可。為了提高執行效率，可以根據實際應用修改μClinux的部分常用代碼，甚至剪切掉某些不必要的代碼。

基于μClinux的網絡構件的設計方案在硬件上簡潔可靠；軟件可維護性好，可擴展性好，有利于系統的后續開發，降低了系統設計的復雜性。隨著嵌入式產品研究的深入，網絡接口芯片的研究也會快速發展，使智能化產品的設計更趨向簡單、標準、成熟。可以看出，嵌入式μClinux操作系統與網絡將會得到更大的發展和更廣闊的應用。