ｌＳＳＮ １００９—３０４４ Ｅ—ｍａｉｌ：ｋｆｙｊ＠ｃｃｃｃ．ｎｅｔ．ｃｎ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｎｚｓ．ｎｅｔ．ｃｎ Ｔｅｌ：＋８６—５５ １—５６９０９６３ ５６９０９６４ ＣｏｍｐｕｔｅｒＫｎｏｗ￣ｅｄｇｅａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ电脑知识与技术 Ｖｏ１．６，Ｎｏ．３４，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１０，ＰＰ．９９１４—９９１６ 基于ＡＲＭ和ＬｉｎＵＸ的ＭｉｎｉＧＵｌ及其应用程序的移植 赵强，李敬文 （兰州交通大学电子与信息工程学院，甘肃兰州７３００７０） 摘要：近年来，随着计算机技术、通讯技术的迅速发展，特别是互联网的迅速普及和３Ｃ（计算机、通信、消费电子）合一的咖速，微型 化和专业化成为发展的新趋势，嵌入式系统开发已经成为了信息产业的热点。基于ＡＲＭ硬件平台及Ｌｉｎｕｘ操作系统的嵌入式产品 应用开发已经成为主流。而在嵌入式的开发过程中，针对目标平台的操作系统及应用软件移植成为影响嵌入式产品开发进度的一 个关键因素。该文介绍了ＭｉｎｉＧＵＩ在嵌入式Ｌｉｎｕｘ平台上的移植过程，从实际出发，详细阐述如何在开发板上移植ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ．内 核，文件系统，并且对ｌｉｎｕｘ部分源码进行了简要的分析和说明，最后将ＭｉｎｉＧＵＩ与在其环境下编辑的应用程序移植到ＡＲＭ目标 平台上。 关键词：Ｌｉｎｕｘ：ＭｉｎｉＧＵＩ；交叉编译；移植 中图分类号：ＴＰ３１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—３０４４（２０１０）３４—９９１４—０３ Ｒｅｐｌａｎｔ ｏｆ ＭｉｎｉＧＵＩ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｂａｓｅｄ ｏＨ ＡＲＭ ａｎｄ Ｌｉｎｕｘ ＺＨＡＯ Ｑｉａｎｇ，ＬＩ Ｊｉｎｇ—ｗｅｎ （Ｉｎｓｉｔｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００７０，Ｃｈｉｎａ） ’ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆａｓｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｒａｐｉｄ ｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒ－ ｎｅｎｔ ａｎｄ ｓｙｎｃｒｅｔｉｓｍ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｃ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ＆Ｃｏｎｓｕｍｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ），ｍｉｃｒｏｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｐｅｃｉａｌｉｚａｔｉｏｎ ｂｅｃｏｍｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｔｒｅｎｄ，ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｒｕｍ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｍａｉｎｓｔｒｅａｍ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｓｙｓｔｅｍ ｐｏｒｉｔｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ｐｌａｎｆｆｏｒ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒ ｗｈｉｃｈ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｅｍｂｅｄｄｅｄ～ｓｙｓｔｅｍｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ ｉｓｓｕｅ ｔｅＨｓ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｐｌａｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ＭｉｍＧＵＩ ｏｎ ｔｈｅ Ｌｉｎｕｘ ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｐｒｏｃｅｅｄ ｆｒｏｍ ａｃｔｕａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｉｔ ｐｏｒｔｒａｙｓ ｈｏｗ ｔｏ ｒｅｐｌａｎｔ ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ，ｋｅｒｎｅｌ，￣ｅｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ｔｈｅ ｂｏａｒｄ，ｉｔ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｓｅｓ ａｎｄ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｄｅｓ，ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｔ ｒｅｐｌａｎｔｓ ｔｈｅ ｓｏｆｅｗａｒｅ ＭｉｎｉＧＵＩ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｏｎ ｉｔ ｔｏ ｔｈｅ ＡＲＭ ｐｌａｔｆｏｒｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｌｉｎｕｘ；ＭｉｎｉＧＵＩ；ｃｒｏｓｓ—ｃｏｍｐｉｌｅ；ｒｅｐｌａｎｔ ＭｉｎｉＧＵＩ是一个面向嵌入式系统的轻量级图形用户界面支持系统，可以应用在电视机顶盒、ＰＤＡ、实时控制系统等诸多场合。到 现在，ＭｉｎｉＧＵＩ已经十分成熟稳定，而且对于中文的支持最好。它支持ＧＢ２３１２与ＢＩＧ５字符集，其他字符集也可以轻松加入。 ＭｉｎｉＧＵＩ发展到现在，获得了巨大的成功，尤其在实时嵌人式领域或资源极端有限的场合更具有显著的优势，其占用资源少，稳定可 靠，可伸缩性强，多操作系统支持，丰富的控件资源等优点使其具有更大的市场优势。由于ＭｉｎｉＧＵＩ的分层结构特点，因而移植十分 方便。在ＭｉｎｉＧＵＩ中，硬件层很好地被抽象为ＧＡＬ层与ＩＡＬ层，移植时只需要针对实际的硬件特点按照ＧＡＬ层调用接口与ＩＡＬ层 调用接口来做内部实现即可［２１。 ｌ Ｕ—Ｂｏｏｔ的板级移植 在一个基于ＡＲＭ的嵌入式系统中，系统在上电或复位后，ＣＰＵ通常从地址ＯｘＯ０００００００处读取第一条指令开始执行，这个地址处 放置的通常就是系统的Ｂｏｏｔ Ｌｏａｄｅｒ，Ｂｏｏｔ Ｌｏａｄｅｒ在系统启动期间执行的时间非常短，不过所执行的任务却是非常重要的：初始化硬 件设备，建立内存空间的映射图，从而将系统的软件、硬件环境带到一个合适－的状态，以便为最终调用操作系统内核做好准备嘲。 １．１操作过程 １）连接计算机，使用ＲＳ２３２将ＡＲＭ板与ＰＣ机连接，启动超级终端，并连接成功。 ２）烧写ＦＬＡＳＨ，通过ＸＭＯＤＥＭ协议将ｌｏａｄｅｒ．ｂｉｎ下载到ＳＤＲＡＭ中 日，加载后显示，如图１。 ３）加载文件“ｂｏｏｔ．ｂｉｎ” Ｕｂｏｏｔ＞ｌｏａｄｂ ２ｏｏ０００００ ＃＃Ｒｅａｄｙ ｆｏｒ ｂｉｎａｒｙ（ｋｅｒｍｉｔ）ｄｏｗｎｌｏａｄ ｔｏ ０ｘ２０００００００ ａｔ ｌ １５２００ ｂｐｓ… 选择ｋｅｒｍｉｔ协议．在超级终端中发送文件ｂｏｏｔ．ｂｉｎ。 加载完成后显示： ＃＃Ｔｏｔａｌ Ｓｉｚｅ＝Ｏｘ００００２９０８＝１０５０４ Ｂｙｔｅｓ ＃＃Ｓｔａｒｔ Ａｄｄｒ＝０ｘ２０００００００ 然后，将内存中的文件写到ＦＬＡＳＨ中 图１ 串口连接 收稿日期：２０１０－０９—２７ 作者简介：赵强（１９８４一），男，山西晋中人，硕士在读，研究方向为嵌入式系统；李敬文（１９６５一），男，辽宁沈阳人，教授，主要研究方向 为图染色，数据库。 ９９１４ 计算机工程应用技术 ＊ ｓ 本栏目责任编辑：梁书 第６卷第３４期（２０１０年１２月） Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ电脑知识与技术 Ｕｂｏｏｔ＞ｐｒｏｔｅｃｄｔ ｏｆｆ ａｌｌ Ｕｂｏｏｔ＞ｃＤ．ｂ ２０００００００ １０００００００ ０ｘ２９０８ ４）烧写文件“ｕ—ｂｏｏｔ．ｂｉｎ．ｇｚ” Ｕｂｏｏｔ＞ｌｏａｄｂ ２０００００００ ＃＃Ｒｅａｄｙ ｉｆ）ｒ ｂｉｎａｒｙ（ｋｅｍｌｉｔ１ ｄｏｗｎｌｏａｄ ｔｏ ０ｘ２０００００００ ａｔ Ｉ１ ５２００ ｂｐｓ… Ｕｂｏｏｔ＞ｃＤ．ｂ ２０００００００ １０００００００ 此时，Ｕ—ｂｏｏｔ已经启动。 １．２修改环境变量 １）修改网卡环境： Ｕｂｏｏｔ＞ｓｅｔｅｎｖ ｅｔｈａｄｄｒ Ｏ０一ｌ Ｂ－７７—０２—２２－４５ Ｕｂｏｏｔ＞ｓｅｔｅｎｖ ｉｐａｄｄｒ １９２．１６８．０．１０ Ｕｂｏｏｔ＞ｓｅｔｅｎｖ ｓｅｚｖｅｒｉｐ １ ９２．１ ６８．０．２０ Ｕｂｏｏｔ＞ｓａｖｅｅｎｖ ２）修改启动过程： Ｕｂｏｏｔ＞ｓｅｔｅｎｖ ｂｏｏｔａｒｇｓ ｒｏｏｔ＝／ｄｅｖ／ｒａｍ ｒｗ ｉｎｉｔｒｄ＝０ｘ２０００００００，８００００００ ｒａｍｄｉｓｋ—ｓｉｚｅ＝２１０００ ｃｏｎｓｏｌｅ＝ｔｔｙＳ０，ｌ １５２００，ｍｅｍ＝６４Ｍ Ｕｂｏｏｔ＞ｓｅｔｅｎｖ ｋｅｒｎｅｌ ｔｉｒｐ ２ １ ００００００ ｕｌｍａｇｅ Ｕｂｏｏｔ＞ｓｅｔｅｎｖ ｒａｍｄｉｓｋ ｔｉｒｐ ２ １ １ ０００００ ｒａｍｄｉｓｋ ・ Ｕｂｏｏｔ＞ｓｅｔｅｎｖ ｂｏｏｔ ｂｏｏｔｍ ２１００００００ Ｕｂｏｏｔ＞ｓｅｔｅｎｖ ｂｏｏｔｃｍｄ ｒｕｎ ｋｅｒｎｅｌ ｒｅｉｎ ｒａｍｄｉｓｋ ｒｕｎ ｂｏｏｔ Ｕｂｏｏｔ＞ｓａｖｅｅｎｖ ３）运行ｔｉｒｐ，将Ｌｉｎｕｘ内核和文件系统下载到平台中。 ２ Ｌｉｎｘｕ内核和文件系统 内核是操作系统的灵魂，是抽象的资源操作到具体硬件操作细节之间的接１：３，它负责进程管理、内存管理、文件系统管理以及 没备驱动程序管理，以及网络＿ｆ二数据包的发送 接收等等［８】。当ＰＣ机启动时，ＣＰＵ首先进入实模式，并开始执行相应地址处的代 码。开始运行时，它将［Ｊ己装入到绝对地址０ｘ９００００处，再将其后的２Ｋ字节装入到０ｘ９０２００处，最后将核心的其余部分装入到 ０ｘｌ００００处。执行完检查硬件的代码部分后，系统开始设置３２位寄存器，处理器初始化完毕，设置好内存页面，然后就开始调用内核 人口甬数，开始执行内核Ｉ 。 ２．１内核配置 在文件／ｉｎｃｌｕｄｅ／ａｓｍ—ａｌ￣／ｍａｃｈ／ａｒｃｈ．ｈ中，定义如下Ｉ５１： ＃ｄｅｆｉｎｅ ＭＡＣＨＩＮＥＳＴＡＲｑ’（＿ｔｙｐｅ，一ｎａｍｅ） ＼ ｅｏｎｓｔ ｓｔｒｕｅｔ ｍａｃｈｉｎｄｅｓｅｍａｔｈ—ｄｅｓｃ＃＃＿ｔｙｐｅ＼ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ一（（＿ｓｅｃｔｉｏｎ一（“．ａｒｃｈ．ｉｎｆｏ”）））＝｛ ＼ ．ｎｒ＝ＭＡＣＨ—ＴＹＰＥ＃＃一ｔｙｐｅ， ．ｎａｍｅ＝ｎａｍｅ． ＿＃ｄｅｆｉｎｅ ＭＡＣＨＩＮＥＥＮＤ＼ ）； ￣／ｉｎｃｌｕｄｅ／ａｓｍ—ａｒｍ／ａｒｃｈ—ａｒｍ／ｍａｐ．ｈ中定义如下： ＃ｄｅｆｉｎｅ ＡＲＭ—ＡＤＤＲ（ｘ）（０ｘＦ０００００００＋（ｘ）） ●●＿●●● ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｄｄｒｅｓｓｅｓ ｏｆ ａｌｌ ｔｈｅ ｃｈｉｐ—ｓｅｌｅｃｔ ａｒｅａｓ≈｜ ＃ｄｅｆｉｎｅ ＡＲＭ—ＣＳ６ ｆ０ｘ３０００００００） ＃ｄｅｆｉｎｅ ＡＲＭ——ＳＤＲＡＭ——ＰＡＩ ，水ＵＡＲＴｓ｛／ ＃ｄｅｆｉｎｅ ＡＲＭＶＡ—ＵＡＲＴ ＡＲＭ—ＡＤＤＲ（０ｘＯ０８０００００） ＃ｄｅｆｉｎｅ ＡＲＭＰＡＵＡＲＴ ｆ０ｘ５０００００００１ 需要指出的是，各种类型和名称都已预先在ａｒｃｈ／ａ丌Ｔｌ，ｔｏｏｌｓ，ｍａｃｈ—ｔｙｐｅ中定义。如果要为平台自定义名称和类型．须在ａｒｃｈ／ａｒｍ／ ｔｏｏｌｓ／ｍａｃｈ－ｔｙｐｅ中添加相应的类型、名称、编号。 ｍａｐ—ｄｅｓｃ结构用来描述Ｉ／Ｏ地址空间映射，如下： ｓｔａｔｉｃ ｓｔｒｕｃｔ ｍａｐｄｅｓｃ ａｒｍｉｏｄｅｓｅ［］ ｉｎｉｔｄａｔａ＝｛ ＩＳＡ ＩＯ Ｓｐａｃｅ ｍａｐ ｆｍｅｍｏｒｙ ｓｐａｃｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｂｙ Ａ２４） ／ 本栏目责任编辑：梁书 ＊ｔ 计算机工程应用技术 ９９１５ Ｃｏｍｐｕ￣ｒＫｎｏｗｌｅｄｇｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ电脑知识与技术 ｛（ｕ３２）ＡＲＭ ＶＡ—ＩＳＡ—ＷＯＲＤ，ＡＲＭ—ＣＳ２，ＳＺ一１６Ｍ，ＭＴ＿ＤＥＶＩＣＥ｝， ｛（ｕ３２）ＡＲＭ～ＶＡ—ＩＳＡ—ＢＹＴＥ，ＡＲＭ—ＣＳ２，ＳＺ～１６Ｍ，ＭＴ＿ＤＥＶＩＣＥ｝，｝； 第６卷第３４期（２０１０年１２月） 在ｉｎｃｌｕｄｅ／ａｓｍ－ａｒｍ／ｍａｃｈ／ｍａｐ．ｈ中定义了这个结构，４个成员按顺序分别是虚拟地址、物理地址、地址空间长度、地址空间类型。 其余初始化函数都是根据具体的硬件外设来编写的。 ２．２文件系统 Ｌｉｎｕｘ在很大程度上依赖于文件系统的概念，Ｌｉｎｕｘ中的每个对象几乎都可以被看作一个文件，内核在没有结构的硬件上构造 结构化的文件系统，所构造的文件系统抽象在整个系统中广泛使用。文件系统分为两部分：上层用于处理系统内核的各种表格和数 据结构，而下层则用来实现文件系统本身的函数，并通过ＶＦＳ调用 。 Ｒａｍｄｉｓｋ是嵌人式ａｆｏ—ｌｒｉｎｕｘ的文件系统，主要存放系统设备、ｌｉｎｕｘ命令集、ｌｉｎｕｘ启动脚本程序和用户应用程序，ｒａｍ—ｄｉｓｋ是 ａｒｎｌ—ｌｉｎｘｕ的重要组成部分 ＃ｇｕｎｚｉｐ ｒａｍｄｉｓｋ．ｇｚ ＃ｍａｋｅｄｉｒ／ｍｎｔ／ｒａｍｄｉｓｋ ＃ｍｏｕｎｔ－０ ｌｏｏｐ ｒａｍｄｉｓｋ／ｍｎｔ／ｒａｍｄｉｓｋ ＃ｃｄ／ｍｎｔ／ｒａｍｄｉｓｋ 编译Ｂｕｓｙｂｏｘ ＃ｃｄ ｂｕｓｙｂｏｘ一１．Ｘ ＃ｍａｋｅ ｍｅｎｕｃｏｎｆｉｇ ｃｈａｎｇｅ ｔｈｅ ｐａｔｈ ｏｆ ｃｒｏｓｓ ｃｏｍｐｉｌｅｒ ａｎｄ ｉｎｓｔａｌｌ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｕｒ ｓｅｔ—ｕｐ ＃ｍａｋｅ ｎｏｗ ｙｏｕ ｃａｎ ｌｓ ｔｏ ｎｒ ｒｏｏｔｆｓ／ｂｉｎ ｒｏｏｆｆｓ／ｓｂｉｎ ａｎｄ ｃａｎ ｆｉｎｄ ｕｒ ｂｉｎａｒｉｅｓ ３ ＭｉｎｉＧＵＩ、应用程序移植 ～般而言，在嵌人式系统开发过程巾，我们编译完ＭｉｎｉＧＵＩ和应用程序后，需要把ＭｉｎｉＧＵＩ库、资源和应用程序拷贝到为目标 系统准备的文件系统中，使用相关的工具生成目标映像，然后下载到目标机上运行［６１。 交叉编译ＭｉｎｉＧＵＩ源代码后，会生成一些．ＳＯ的文件，将这些库拷贝到文件系统中（／ｕｓｒ／ｌｏｅａｌ／ｌｉｂ）．将ＭｉｎｉＧＵＩ．ｃｆｇ文件拷贝到文件 系统的／ｕｓｒ／ｌｏｃａｌ／ｅｔｃ下，ＭｉｎｉＧＵＩ移植完成。 交叉编译应用程序源代码，生成执行文件，通过ｆＩｐ发送到目标板上，在终端输入以下命令 ＃ｃｄ／ｕｓｒ／ｌｏｃａｌ／ ＃ｃｄ／ｔｅｓｔ．ｓｈ 终端显示： ＃Ｔｈｉｓ ｉｓ ａ ｔｅｓｔ ｐｒｏｇｒａｍ． 到此。整个系统移植成功。 ４结束语 为了提高系统效率，Ｌｉｎｕｘ内核是采用整体式层次结构实现的。采用这种体系结构的内核效率高，但是可移植性比分层设计的 内核差。这给移植工作带来了很大的难度。同时，嵌入式系统移植本身就是一个很复杂的工程，这也给移植工作带来了很大的难度。 本文详细介绍了目标平台移植的详细过程，包括ＢｏｏｔＬｏａｄｅｒ、内核和根文件系统移植，最终成功将ＭｉｎｉＧＵＩ和应用程序移植到目标 平台，符合设计要求，提高了在其平台上开发ＧＵＩ的性能和效率。 参考文献： 【１］Ｒｕｂｉｎｉ Ａ，Ｃｏｒｂｅｔ Ｊ．Ｌｉｎｕｘ设备驱动程序［Ｍ］．２版．北京：中国电力出版社，２００２． 『２１ ＭｉｎｉＧＵＩ编程指南【Ｎ］版本２．０北京飞漫软件技术有限公司． ｆ３］马忠梅．ＡＲＭ９嵌入式系统设计一基于￥３Ｃ２４１０与Ｌｉｎｕｘ［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００７． ｆ４１赵炯．Ｌｉｎｕｘ内核完全注释［Ｍ］．２００５． ［５］詹荣开．嵌入式Ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ技术内幕【Ｍ］．北京：清华大学出版社，２０００． 【６】秦蔚．ＡＲＭ平台下Ｌｉｎｕｘ内核移植技术的分析研究与应用【Ｄ】．北京：昆明理工大学，２００４． ［７］杜春雷．ＡＲＭ体系结构与编程［Ｍ】．甘肃：兰州大学出版社，２００４． ｆ８１孙钟秀．操作系统教程【Ｍ】．北京：清华大学出版社，２００３． ９９１６＊ 计算机工程应用技术 一 本栏目责任编辑：梁书
