dA六、嵌入式系统初始化与操作系统的移植
嵌入式移植的一般流程
嵌入式移植的一般流程一、目标硬件分析目标硬件分析是移植过程的第一步，目的是了解目标硬件的体系结构、硬件资源和性能特点，以便于后续的软件适配和优化。
在进行目标硬件分析时，需要收集目标硬件的数据手册、规格说明以及其他相关的技术文档。
这些文档包括了硬件的内存布局、外设控制器、中断控制器、时钟等重要信息。
同时，还需要了解硬件的特性和限制，比如支持的指令集、数据总线和地址总线的位数等。
二、软件分析软件分析主要包括两个方面，即目标操作系统的了解和应用程序的分析。
首先，需要研究目标操作系统的内核结构、系统调用接口、中断处理方式以及任务调度等特性。
这有利于了解操作系统的工作原理和内部机制，以便于适配和调试。
其次，需要对应用程序进行分析，了解其结构和功能，以及在其他平台上的运行情况。
这有利于后续的代码移植和功能验证。
三、适配与调试适配与调试是移植过程中最重要的阶段，通过适配可以实现将软件运行在目标硬件上，而调试阶段可以解决运行中的问题。
首先，需要进行硬件适配，即修改操作系统的启动代码、中断向量表、设备驱动和外设控制器等，以适配目标硬件。
然后，需要根据目标硬件的特性和资源分配情况，进行内存管理、任务调度和中断处理的优化。
最后，进行模块测试和整体调试，检查是否存在功能问题、稳定性问题和性能问题。
四、性能优化性能优化是移植过程中的一个重要环节，它可以提高软件在目标硬件上的运行效率和响应速度。
性能优化可以从多个方面进行，包括代码优化、内存优化和算法优化等。
代码优化主要包括去除无用代码、减少函数调用次数、减少循环次数、使用编译器优化选项等。
内存优化主要包括减少内存占用、内存对齐和缓存优化等。
算法优化主要包括选择合适的数据结构和算法，以及优化关键路径等。
五、验证验证是移植过程的最后一步，通过验证可以检查移植的软件在目标硬件上的功能是否正常、性能是否达到要求，并进行可能的修复和调优。
验证过程主要包括功能测试、性能测试和稳定性测试等。
嵌入式系统移植的简单介绍
嵌入式操作系统的移植综述：嵌入式操作系统与通用操作系统的最显著的区别之一就是它的可移植性。
一款嵌入式操作系统通常可以运行在不同体系结构的处理器和开发板上。
为了使嵌入式操作系统可以在某款具体的目标设备上运行，嵌入式操作系统的编写者通常无法一次性完成整个操作系统的代码，而必须把一部分与具体硬件设备相关的代码作为抽象的接口保留出来，让提供硬件的OEM厂商来完成。
这样才可以保证整个操作系统的可移植性。
一、移植的定义及其目的由于嵌入式系统所使用的芯片型号多种多样,很多芯片不能直接兼容,所以通过修改部分代码,把能在甲芯片上运行的程序,也能在与之不完全兼容的乙芯片上正确运行,就叫移植.嵌入式操作系统移植的目的是指使操作系统能在某个微处理器或微控制器上运行。
二、移植的方法与具体操作步骤2.1 在进行移植时，我们的首要任务就是要建立一个最基本的开发环境。
该环境具备一套跨平台开发工具。
它包含有编译器、连接器、除错器等，另外还要准备制作文档系统所需的软件。
以ＰＣ机作为宿主机构建一套完整的交叉编译系统来调试目标板。
而在目标平台上只需要准备一段开机程序，如Ether boot,Red boot等，此程序可以在除错阶段取得系统的映像（image）文件后启动或者直接从Flash room中来引导系统。
一旦启动后就进入Linux操作系统，同时也可以使用GDB server作为远端除错工具。
2.2 内核的移植为了使Linux内核能在不同的目标平台上运行，要求我们根据平台的处理器类型和外围接口，对Linux内核文件进行正确的配置，同时。
修改内核文件Linux移植的主要步骤。
如果修改完Linux的内核文件，使其能在目标平台上正确跑起来，那么整个移植过程就基本完成了。
2.3 移植的具体步骤（1）首先获取某一版本的Linux内核源码，根据具体的目标平台对源码进行必要的改写（主要是修改体系结构相关的部分）；（2）添加一部分外设驱动（如网卡驱动、USB驱动），打造一款适合于目标平台的新的操作系统，也就是常说的内核配置或内核定制；（3）对该系统进行针对目标平台的交叉编译，生成一个内核映象文件；（4）最后通过一些手段将该映象烧写到目标平台中。
嵌入式系统基础ucOS的移植
2
移植规划---概述
所谓“移植”，就是使一个实时内核能在其它 的微处理器或微控制器上运行。
尽管大部分μC/OS-II的代码是用C语言编写的， 但是在编写与处理器硬件相关的代码时还是不得不 使用汇编语言。
设置堆栈的增长方向 ：堆栈由高地址 向低地址增长
15
编写OS_CPU.H ——堆栈生长方式
μC/OS-II使用结构常量OS_STK_GROWTH中指定堆栈的 生长方式：
置OS_STK_GROWTH为0表示堆栈从下往上长。 置OS_STK_GROWTH为1表示堆栈从上（高地址）往下 （低地址）长。 虽然ARM处理器核对于两种方式均支持，但ADS的C语言 编译器仅支持一种方式，即从上往下长，并且必须是满递减堆 栈，所以OS_STK_GROWTH的值为1。
接口函数 void OS_TASK_SW(void) _OSStartHighRdy(void) void OS_ENTER_CRITICAL(void) Void OS_EXIT_CRITICAL(void) Void ChangeToSYSMode(void) Void ChangeToUSRMode(void) Void TaskIsARM(INT8U prio) Void TaskIsTHUMB(INT8U prio)
数据类型定义 堆栈的定义 中断与临界代码
14
设置与处理器和编译器相关的代码
OS_CPU.H中定义了与编译器相关的数 据类型。比如：INT8U、INT8S等。
与 ARM处理器相关的代码，使用宏 OS_ENTER_CRITICAL()：关闭中断和 OS_EXIT_CRITICAL() ：开启中断
嵌入式文件系统移植
嵌入式文件系统移植嵌入式文件系统移植嵌入式系统是一种“完全嵌入到受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”。
下面是店铺整理的嵌入式文件系统移植，希望大家认真阅读!1.1. 计算机组成原理从冯.诺依曼的存储程序工作原理及计算机的组成来说，计算机由运算器、控制器、存储器和输入/输出设备五大部件组成。
其中运算器和控制器统称为中央处理器(CPU)，而存储系统分成内部存储器(内存)和外部存储器(外存)。
输入/输出设备并非计算机所必需的，如果一个设备具有CPU，内存和外存，我们就可以说它是一台计算机。
在很多嵌入式设备上，都没有输入/输出设备，所以从广义来讲，我们的手机，MP3，平板电脑都可以说是一台计算机。
大家可能都听说过单片机，那么什么是单片机呢?其实单片机就是把CPU，内存和外存集成在一个芯片里面，当然他还包括其他的一些功能模块。
那么我们听说的ARM9,ARM11是不是单片机呢?从严格意义上来讲，他们并不是单片机，虽说在很多ARM处理器里面都集成得有一个小容量的SRAM，但是由于CPU内部没有能够掉电保存数据的外存，所以它就不是单片机。
1.1.1. CPU中央处理器(英文CentralProcessingUnit，CPU)是一台计算机的运算核心和控制核心，其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。
差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段：提取/取指(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。
由于CPU的速度很快，而外存的速度很慢，所以CPU不从外存中取出数据，而是从内存或高速缓冲存储器(cache)中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，并执行指令。
1.1.2. 存储器存储器是用来存储程序和数据的部件，对于计算机来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常工作。
嵌入式系统设计实训课程学习总结嵌入式操作系统移植与应用开发
嵌入式系统设计实训课程学习总结嵌入式操作系统移植与应用开发嵌入式系统设计实训课程学习总结——嵌入式操作系统移植与应用开发在嵌入式系统设计实训课程中，我学习了嵌入式操作系统移植与应用开发的相关知识，并通过实践项目深化了对这一领域的理解。
本文将对我在这门课程中所学到的内容进行总结，并分享我在实训过程中的体会和收获。
一、嵌入式操作系统移植的基本概念与技术要点1.1 嵌入式操作系统的定义与特点嵌入式操作系统是专门为嵌入式设备设计的操作系统，具有实时性、小巧性、低功耗等特点。
学习过程中，我了解了常见的嵌入式操作系统，如嵌入式Linux、FreeRTOS和VxWorks等，并了解了它们的特点和适用场景。
1.2 嵌入式操作系统移植的基本原理嵌入式操作系统移植是将操作系统适配到目标硬件平台上的过程。
在学习中，我了解了嵌入式操作系统移植的基本原理和步骤，包括硬件驱动适配、中断处理、启动过程等，对于理解操作系统与硬件之间的交互关系有了更深入的认识。
1.3 嵌入式操作系统移植的实践项目实训课程中，我参与了一个嵌入式操作系统移植的实践项目。
在这个项目中，我通过实际操作了解了具体的移植过程和技术要点。
我们选择了嵌入式Linux作为移植对象，在基于ARM架构的开发板上进行了操作系统移植和应用开发。
通过这个项目，我对嵌入式操作系统移植有了更深入的认识，并提升了动手实践的能力。
二、嵌入式应用开发的实践项目2.1 嵌入式应用开发的基本原理嵌入式应用开发是指在嵌入式系统上开发应用程序，利用系统提供的资源和接口实现特定功能。
在实训中，我学习了嵌入式应用开发的基本原理和技术要点，包括编程语言选择、资源管理、任务调度等。
2.2 嵌入式应用开发的实践项目实训过程中，我参与了一个嵌入式应用开发的实践项目。
我们选择了小型智能家居系统作为开发目标，在嵌入式Linux系统上进行了应用程序的开发。
通过该项目，我学习了如何利用操作系统提供的接口与硬件进行交互，并实现了一系列有实际意义的功能，如温度监测、远程控制等。
嵌入式操作系统移植说明
中断过程，PC、PSW值保存及恢复过程
uCOS操作系统移植
汇编语言
stsr ldsr st.b ld.w ld.w jmp cmp bne 5, r1, r2, 0[r11] , 0[r11] , [lp] 0x1, b r2 r1 5 r11 0[r11] r11 sp lp ；store special register 5 to r1 ; load special register r1 to 5 ; move “OSRunning” address to r11 ; store byte r2 to r11 address
storespecialregisterr1ldsrr1loadspecialregisterr1movosrunningr11moveosrunningaddressr11stbr20r11storebyter2r11addressmovostcbhighrdyr11ldw0r11ldw0r11jarlostaskswhooklpjmplpcmp0x1r2ucos操作系统移植任务状态ucos操作系统移植任务切换从图中可以看出任务切换有两个通路1以定时器中断为基础通过调用osintctxsw来实现任务调度2以ossched调用trap指令来实现软中断为基础通过调用osctxsw来实现任务调度图中带颜色部分均是与移植相关的ucos操作系统移植入栈出栈相关寄存器函数在调用前先将主调函数的寄存器值pcpsw值等保存到栈中然后调用被调函数在被调函数返回时在将之前保存在栈中的内容恢复到相应的寄存器pcpsw中
uCOS 支持芯片类型
Renesas 78K Renesas H8 Renesas M16C Renesas M32C Renesas R32C Renesas RL78 Renesas RX100 Renesas RX200 Renesas RX600 Renesas RX700
嵌入式系统启动系统uboot使用与移植
• 下载
– 在这种模式下，目标机上的Boot Loader 将通过串口连接或网络连接 等通信手段从主机下载文件。
‹#›
Bootloader与主机的通讯方式
• 串口：
– 传输协议通常是xmodem／ymodem ／zmodem 协议中的一种，这种方式 传输速度比较慢
• 网络：
– 通过TFTP服务器下载文件，方便快 速，但要有TFTP客户端与服务端。
‹#›
U-Boot的常用命令
• mm – 内存修改，地址自动递增 • mw - 用指定的数据填充内存
– mw.b[address value]
• cp – 内存拷贝 • nand read dest(sdram) src(flash) size • nand erase start size • nand write src(sdram) dest size
•
•
•
‹#›
更换uboot开机画面
• 打一张合适的图像文件，必须是BMP格 式24位真彩色,将文件名改成（一定要 改）utulinux_logo.bmp ，图像分辨率为 320x240. • 生成压缩文件：
gzip -9 utulinux_logo.bmp 生成 utulinux_logo.bmp.gz
• lib_arm/board.c
– start_armboot是U-Boot执行的第一个 C语言函数，完成系统初始化工作， 进入主循环，处理用户输入的命令。
• init_sequence[]
– init_sequence[]数组保存着基本的初 始化函数指针。
‹#›
引导内核
• U-Boot 引导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 的设置。 • 在linux 核启动时，必须要挂载一 个根文件系统。根文件系统可以 通过网络文件系统和本地文件系 统两种方式提供。 • 在U-Boot 里面与此有关的设置是 bootargs这个环境变量
嵌入式试题集（含答案）---内容简单-不够详尽
嵌⼊式试题集（含答案）---内容简单-不够详尽1、ARM微处理器有7种⼯作模式，它们分为两类⾮特权模式、特权模式。
其中⽤户模式属于⾮特权模式2、ARM⽀持两个指令集，ARM核因运⾏的指令集不同，分别有两个状态ARM 、Thumb，状态寄存器CPSR的T 位反映了处理器运⾏不同指令的当前状态3、ARM核有多个寄存器，其中⼤部分⽤于通⽤寄存器，有⼩部分作为专⽤寄存器，R15 寄存器⽤于存储PC，R13通常⽤来存储SP 。
ARM处理器有两种总线架构，数据和指令使⽤同⼀接⼝的是冯诺依曼，数据和指令分开使⽤不同接⼝的是哈佛结构4、ARM微处理器复位后，PC的地址通常是0x0 ，初始的⼯作模式是Supervisor 。
5、ARM微处理器⽀持虚拟内存，它是通过系统控制协处理器CP15 和MMU（存储管理部件）来进⾏虚拟内存的存储和管理。
当系统发⽣数据异常和指令领取异常时，异常处理程序透过嵌⼊式操作系统的内存管理机制，通过MMU交换物理内存和虚拟内存的页⾯，以保证程序正常执⾏。
6、编译链接代码时，有两种存储代码和数据的字节顺序，⼀种是⼩端对齐，另⼀种是⼤端对齐。
7、构建嵌⼊式系统开发环境的⼯具链有多种，其中开放源码的⼯具链是GNU⼯具链，ARM公司提供的⼯具链是ADS⼯具链计算机有CISC和RISC两种类型，以ARM微处理器为核⼼的计算机属于RISC类型，其指令长度是定长的8、⽬前使⽤的嵌⼊式操作系统主要有哪些？请举出六种较常⽤的。
Windows CE/Windows Mobile、VxWork、Linux、uCos、Symbian、QNX任选六9、Boot Loader在嵌⼊式系统中主要起什么作⽤？完成哪些主要的⼯作？答：Boot Loader是在嵌⼊式系统复位启动时，操作系统内核运⾏前，执⾏的⼀段程序。
通过Boot Loader，初始化硬件设备，建⽴内存和I/O空间映射图，为最终加载操作系统内核调整好适当的系统软硬件环境。
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中断向量表
0x1C 0x18 0x14 0x10 0x0C 0x08 0x04 0x00
FIQ
外部快速中断
IRQ
一般外部中断
(Reserved)
保留
Data Abort 数据异常
Frefetch Abort 预取指异常
一个复杂的系统可能存在多种存储器类型的接口，需要根据实际的 系统设计对此加以正确配置。对同一种存储器类型来说，也因为访 问速度的差异，需要不同的时序设置。
通常Flash 和SRAM 同属于静态存储器类型，可以合用同一个存储 器端口；
而DRAM 因为动态刷新和地址线复用等特性，通常配有专用的存储 器端口。
最 小
获得CPU的类型；
启 动
获得或设置CPU的时钟频率。
代
2）禁止中断和高速缓存
码 BSP
3）初始化内存控制器、内存芯片和高
速缓存单元，包括：
得到内存的开始地址；
得到内存的大小；
如果有要求，则还需要进行主存 测试；
6
嵌入式系统的初始化过程（3）
硬件初始化阶段
3、其余硬件初始化
1
复位向量
2
最小硬件 初始化
Software int 软件中断
Undef
未定义指令中断
Reset
复位中断
13
中断向量表的程序
AREA Boot,CODE,READONLY
ENTRY
B Reset_handler
B Undef_Handler
B SWI_Handler
B PreAbort_Handler
B.
;for reserved interrupt,stop here
其余硬件
3
初始化
1）引导代码调用合适的函数对目标机
系统上的全部硬件部件进行初始化，包
最
括：
小
启
建立执行处理程序
动
代
初始化中断处理程序
码 BSP
初始化总线接口
初始化板级外设得到内存的开始 地址；
7
嵌入式系统的初始化过程（4）
RTOS初始化阶段
4
RTOS 初始化
RTOS 初始化
5
RTOS 部件初始化
6
硬件初始化阶段
1
复位向量
2
最小硬件 初始化
其余硬件
3
初始化
最 小 启 动 代 码 BSP
1、复位向量
ENTRY
b ResetHandler ;for debug
b HandlerUndef ;handlerUndef
b HandlerSWI ;SWI interrupt handler
b HandlerPabort ;handlerPAbort
一种典型的情况是启动ROM 的地址重映射（remap） 。当一个系统上电后程序将自动从0 地址处开始执行， 因此在系统的初始状态，必须保证在0 地址处存在正确 的代码，即要求0 地址开始处的存储器是非易性的ROM 或Flash 等。但是因为ROM 或Flash 的访问速度相对较 慢，每次中断发生后都要从读取ROM 或Flash 上面的向 量表开始，影响了中断响应速度。因此有的系统便提供 一种灵活的地址重映射方法，可以把0 地址重新指向到 RAM 中去。在这种地址映射的变化过程当中，程序员 需要仔细考虑的是程序的执行流程不能被这种变化所打 断。
b HandlerDabort ;handlerDAbort
b.
;handlerReserved
b HandlerIRQ
b HandlerFIQ
5
嵌入式系统的初始化过程（2）
硬件初始化阶段
2、最小硬件初始化
1
复位向量
2
最小硬件 初始化
其余硬件
3
初始化
1）设置适当的寄存器，使嵌入式处理
器处于一个已知的状态：
启动RTOS
RTOS
4、RTOS初始化
1）RTOS初始化 2）RTOS对象和服务初始化
任务 信号量 定时器 中断 内存管理 3）RTOS任务堆栈初始化 4）RTOS扩展部件初始化 5）启动RTOS
8
嵌入式系统的初始化过程（5）
应用程序初始化阶段 4、应用程序初始化
软件 初始化 7 启动应用程序
应用 程序
宿主机
目标机
串口 RAM
MPU
JTAG
BOOT ROM
网口
下载工具
3
嵌入式系统的初始化过程
1
复位向量
硬件 初始化
2
最小硬件 初始化
其余硬件
3
初始化
4
RTOS 初始化
RTOS 初始化
5
RTOS 部件初始化
最 小 启 动 代 码 BSP
RTOS
6
启动RTOS
软件 初始化 7 启动应用程序
应用 程序
4
嵌入式系统的初始化过程
B IRQ_handler
B FIQ_handler
14
三、初始化时钟和设置相关的寄存器
通过设置时钟控制器来确定CPU的工作频率，设置中断 控制寄存器屏蔽中断
设置”看门狗”控制寄存器,关闭”看门狗” 关闭Cache
15
四、初始化存储器系统
存储器类型和时序配置(参考芯片手册，设置与内存映射相 关的寄存器)
嵌入式系统设计与实例开发
——基于32位微处理器与实时操作系统 第六讲系统初始化分析与C/OS-Ⅱ移植
1
本节提要
1 嵌入式系统的初始化 2 C/OS-Ⅱ的移植
2
初始化程序的下载执行
1）通过编程器将可执行目标文件烧写到 BootROM（ROM、EPROM、FLASH） 等； 2）通过串行口和网口下载执行目标文件， 要求宿主机系统上有数据传输工具程序、目 标机装载器、嵌入式监视器或目标机系统上 的调试代理。 3）通过JTAG或BDM接口下载；
存储器端口的接口时序优化是非常重要的，影响到整个系统的性能 。因为一般系统运行的速度瓶颈都存在于存储器访问，所以存储器 访问时序应尽可能地快；但同时又要考虑由此带来的稳定性问题。 只有根据具体选定的芯片，进行多次的测试之后，才能确定最佳的 时序配置。
16
存储器地址分布
有些系统具有非常灵活的存储器地址分配特性，进行存 储器初始化设计的时候一定要根据应用程序的具体要求 来完成地址分配。
9
ARM系统初始化的一般过程
启动（系统上电/复位） 从程序入口点
初始化时钟等硬件相关寄存器 1、设定PLL 2、关中断 3、设置其它寄存器
初始化存储器系统 Flash及SDRAM参数设置
堆栈初始化 初始化C所需要的、设置程序入口指针
上电复位后直接到程序入口点执行，入口点一般为一个 跳转表，跳转到复位处理程序处开始执行ARM系统的初 始化；
启动程序首先必须定义入口指针，而且整个应用程序只 有一个入口指针
例：AREA Boot,CODE,READONLY ENTRY /*设置程序入口指针*/
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二、设置中断向量
ARM要求中断向量必须设置在从OX00000000地址开 始，连续8*4字节的地址空间；
向量表包含一系列跳转指令，跳转到相应的中断服务程 序；