5嵌入式操作系统9

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：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ARMLinux、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，SkyEye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Atmel91X40/AT91RM92CPU的开发板，基于CrirusLogicep7312的开发板、基于StrongARMCPU的ADSBITSY开发板，基于XScalePXA250CPU的LUBBOCK开发板、基于SAMSUNGS3C4510B/S3C44B0CPU的开发板、基于SHARPLH7A400CPU的开发板、基于PhilipLPC22xxCPU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MMUMemoryManagementUnit，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/readbuffer硬件单元write/readbuffer硬件单元的作用与CACHE的作用类似。SkyEye模拟硬件介绍MMU、CACHE、write/readbuffer一般是高性能CPU的重要组成部分，且不同类型CPU的MMU、CACHE、write/readbuffer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1.2.7为编译1.2.7的skyeye准备编译环境skyeye-1.2.7_rc1.tar.bz2解压缩编译1.2.7并安装简单编译1.2.8./configureCC=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sudomakeinstall判断安装是否成功下载测试集最新的skyeye-testsuits，版本为1.2.5skyeye-testsuite-1.2.5.tar.bz2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skyeyermskyeyeln-s../../skyeye-1.2.8rc1/skyeyeskyeye运行如下命令：cds3c2410/s3c2410x-2.6.14/../../skyeye-cskyeye.conf-evmlinux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3.4.1的交叉编译器到你的工作目录$WDIRarm-linux-gcc-3.4.1.tar.bz2在工作目录$WDIR中解压缩（$WDIR也可以是根目录）tarjvxfarm-linux-gcc-3.4.1.tar.bz2运行hello编写简单的hello.c，并编译使用3.4.1版本的arm-linux交叉编译器，静态编译得到elf格式的可执行文件：$WDIR/usr/local/arm/3.4.1/bin/arm-linux-gcc-static-ohellohello.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mkdirrootsudomount-oloopinitrd.imgroot将hello拷贝到根文件系统中sudocphelloroot/bin卸载根文件系统映像sudoumountroot使用skyeye启动linux，运行helloskyeye-cskyeye.conf-evmlinux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/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exportPATH=$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uCLinux安装交叉编译环境并配置uCLinux编译生成uCLinux和包含应用程序的文件系统用skyeye运行和调试uCLinux内核1、安装交叉编译环境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-ohellohello.c得到的输出文件hello和hello.gdb检查hello的格式filehello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1.使用skyeye提供的二进制包2.自己动手编译配置uCLinux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：makeconfig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：makedep;make编译成功？uClinux-dist目录里将出现一个images目录在linux-2.4.x中出现了linux、system.mapimage.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viskyeye.conf第二步，提供上面所需的boot.rom命令：ln-simages/romfs.imgboot.rom将romfs烧写到flash中第三步，在skyeye下运行uCLinux命令：sudoskyeyelinux-2.4.x/linux进入skyeye后，命令1：targetsim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skyeye-binary-testutils-1.2.0使用“tar-xjvf”解压缩使用uCLinux作为运行操作系统使用skyeye运行μcLinuxskyeyelinuxtargetsim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：mkdirromfsmkdir/mnt/tmpmount-oloopboot.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-fboot.rom–dromfs/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filelinuxtargetsimloadrun进入bin目录运行helloARMboot的运行ARMboot属于自由软件，是针对ARMCPU编写的通用BootLoader，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bootimage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，可以在上下载解压缩tar–zxfarmboot-1.1.0.tgzREADME为了使用arm-elf-打头的交叉编译命令，需要修改armboot-1.1.0/Makefile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cross-2.95.3.tar.bz2mkdir–p/usr/local/armcd/usr/local/armtarjxfcross-2.95.3.tar.bz2这就有了一个arm-linux-交叉编译环境了修改