Linux操作系統(tǒng)在定制PMP DM320的應用

1 引言

PMP (Portable Multimedia Player,便攜式多媒體播放器)，也就是通常人們所說的MP4,現在是消費類電子產品的一個新熱點[1].而TI 的解決方案是基于該公司的DM320 DSP,其處理器為DSP+ARM 雙核處理器架構，利用DSP 進行音視頻編解碼和圖像編解碼等多媒體處理，ARM 處理器負責系統(tǒng)管理及提供外圍設備接口。該方案在多媒體性能與綜合成本方面極具競爭力。但是軟件編程相對復雜以及產品開發(fā)周期較長。

2 PMP軟件體系框架

PMP 軟件最底層是操作系統(tǒng)層，該層主要包括Bootloader 引導程序和嵌入式Linux 操作系統(tǒng)。

Bootloader 主要完成系統(tǒng)從Flash 的啟動、硬件各部分的初始化、LOGO 的顯示以及OS 的引導;嵌入式Linux 主要包括經過定制的適合在DM320 上運行的Linux 操作系統(tǒng)。

3 Bootloader引導程序的定制

3.1 DM320 下的Bootloader 的啟動過程

Bootloader是指系統(tǒng)啟動后，在操作系統(tǒng)內核運行之前運行的一段小程序。不同的Bootloader 的安裝介質Flash,系統(tǒng)的啟動過程是不一樣的。

1) 當安裝介質為NOR Flash 時，Bootloader 就可以直接在 Flash 閃存內運行，不必把代碼拷貝到系統(tǒng)RAM 中。啟動方式設置成外部Memory,這樣ARM的開始地址就從0xFFFF:0000 開始。然后在Bootloader 的程序中， 把入口地址設置成0xFFFF:0000 即可。

2) 當安裝介質為NAND Flash 時，系統(tǒng)上電以后，運行ROM 里面的啟動代碼，選擇啟動方式為：

AIM(Arm Internal Memory)ROM,ARM 的開始地址為0x0000:0000.然后ROM 里的程序會拷貝NANDFlash 里的User Bootloader 到處理器內部的RAM.

再次，執(zhí)行User Bootloader 程序，完成初始化SDRAM 和驅動NAND Flash 的讀能力等少量工作。

最后初始化系統(tǒng)，將NAND Flash 中的主Bootloader拷貝到SDRAM 中執(zhí)行，拷貝完成后，要把存放主Bootloader 的內存地址， 賦值給pc(ProgramCounter)指針。

3.2 DM320 下Bootloader 啟動程序的定制

本PMP 使用的Bootloader 為U-Boot.從Internet 上得到開源的U-Boot 程序，然后對DM320特有硬件環(huán)境進行初始化工作。

1) 修改Makefile 和Kconfig,目的是生成適合DM320 平臺的配置選項以及目標文件。在。/Makefile(當前目錄均為U-Boot 源碼樹根目錄)下加入如下語句：

dm320_config : unconfig

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

其中mkconfig 為一個腳本文件， 參數為(Target,Architecture,CPU ,Board)分別對應上面的四個參數($(@:_config=) arm arm926ejsdm320)。

2) 在U-Boot 源碼樹下創(chuàng)建文件夾。/board/dm320.存放與DM320 平臺有關的文件。

3) 在。/board/dm320/platform.S 中加入對DM320 寄存器初始化賦值語句， 在。/cpu/arm926ejs 中對cpu.c 和start.S 修改，前者提供有關cpu操作的函數，后者為cpu 執(zhí)行時的初始化代碼。

4) ./lib_arm/board.c 是完成初始化操作的主要文件。在文件中定義了一個初始化序列：

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,

};

上述數組中函數序列依次執(zhí)行。在完成初始化序列后，將是一些特定的操作。

4 Linux內核的定制

本系統(tǒng)中采用的Linux 內核版本號為2.6.5.要定制Linux 內核，不僅要修改內核源碼樹，而且要編寫相關外圍設備的驅動程序， 使之成為一個適合DM320 運行的OS 環(huán)境。

4.1 Kconfig 文件的修改

Kconfig 文件是用來對所要加載內核內容進行配置的文件，其腳本語言描述參考。Documentationkbuild.

首先，在內核目錄下。/arch/arm/Kconfig 中加入DM320 的配置選項，將DM320 框架加入內核，這樣才能在執(zhí)行make menuconfig 配置內核時看到DM320 框架。修改內容如下：

choice

prompt "ARM system type"

default ARCH_DM320_20

表示：在配置ARM 架構的系統(tǒng)時：默認的就是DM320 框架。

source"arch/arm/mach-dm320-20/Kconfig"

表示：把DM320 框架下的配置選項也引入，同時把其他CPU 框架去掉，這樣方便選擇。比如：

#source "arch/arm/mach-clps711x/Kconfig"

#source"arch/arm/mach-integrator/Kconfig"("#"表示注釋掉相關的內容)

最后把內核配置選項中對DM320 開發(fā)有用的選進來。比如：

source "drivers/char/Kconfig"

if (!ARCH_DM320_20)

source "sound/Kconfig"

endif

表示：需要開發(fā)字符設備的驅動，而不需要聲音的支持。

因為要把CODEC 編入內核，所以還要加入對CODEC 支持的配置選向。

source "codecs/modules/Kconfig"

如果要加入一個新的外圍設備，也需要在Kconfig文件中加入相應的內容。比如說要加入一個三星的4寸TFT-LCD 的驅動，就需要修改。/drivers/char/Kconfig 文件，并加入以下內容：

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。一旦這個配置選項被選中就會在。/include/linux/autoconf.h 中有： #defineCONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD 1[!--empirenews.page--]

這樣整個內核源碼中都可以使用CONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD 進行特定選擇。

tristate "DM320 SAMSUNG 4.0 inch 16:9TFT-LCD":在引號里的內容是在配置選項中的提示文字。tristate 表示除了可以選擇[*],[ ]外，還可以選擇[M],表示把當前內容當成模塊編譯。

depends on ARCH_DM320_20 && BOARD_400H: 如果配置平臺框架時選擇了ARCH_DM320_20,在選擇型號時選擇BOARD_400H,就能看到三星4 寸TFT-LCD 配置選項。

default y:表示默認把此驅動編入內核。

help:help 的內容為對內核進行配置時，選中幫助選項所看到的內容。

4.2 Makefile 文件的修改

Makefile 根據配置文件。config 形成編譯源文件列表，GNU 編譯工具對源文件進行編譯，把目標代碼鏈接在一起，形成Linux 內核二進制文件。Makefile分布在各源代碼目錄中。

在作者所進行的PMP 設備開發(fā)中，首先是對主Makefile 的修改，比如：

ARCH:= arm

CROSS_COMPILE:=arm-linux-(對編譯器的選項修改為ARM 平臺)

EXTRAVERSION = -our0

EXTRAVERSION 變量值被附加在內核版本編號之后，成為內核建立后的最終版本。項目中使用的內核版本號為2.6.5,加上EXTRAVERSION 變量后，最終的版本就是2.6.5-our0,表示開發(fā)過程中零號內核版本。

對其他子目錄的Makefile 文件的修改則相對容易。以加入三星4 寸TFT-LCD 驅動為例說明，當需要把此驅動模塊加入相應的內核源碼樹時， 要在。/drivers/char/Makefile 文件中加入如下內容：

obj-$(CONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD) +=dm320_lcd_samsung4.o

5 總結

本文探討了嵌入式Linux在PMP消費類電子產品上的應用，并實現了啟動程序Bootloader 和Linux內核的移植和定制。目前一些項目產品已經過嚴格測試，成功推向市場。