基于ARM9的嵌入式Linux系统研究及设备驱动程序的开发

摘要

随着各种处理器性能的不断提高以及价格的不断下降，带有操作系统的嵌入式系统因其体积小，可靠性高、功能强、灵活方便等诸多优点，已渗透到工业、农业、教育、国防、科研及日常生活等各个领域。而Linux系统因为开源、功能多样、性能稳定等特点成为了嵌入式系统的首选。而嵌入式设备种类繁多，性能各异的特点又增加了产品中关于驱动设计的复杂性。因此在嵌入式系统的开发过程中驱动设计的地位举足轻重。
　　 本文介绍了Linux的发展情况和体系结构，并在此基础上阐述了Linux作为嵌入式系统开发的优势和不足。在具体实践的过程中结合S3C2440处理器和Mini2440实验平台，进行了嵌入式Linux的移植和驱动设备的开发。在嵌入式Linux的移植过程中：首先结合Linux系统和实验平台的硬件要求搭建了交叉开发环境，在此过程中解决了选用软件之间版本不兼容的问题。其次通过对开源的Uboot作出一定的修改，生成了合适的系统引导程序，用于完成了Linux系统移植的前序步骤，这里主要解决了NandFlash在启动过程中的数据搬移问题。再次进行了Linux内核的裁剪和移植，并在移植成功的前提下进行了USB设备、LCD设备、网络设备的驱动设计。
　　 针对常见的嵌入式设备，主要遇到了以下的问题。诸如：
　　 (1)在USB设备中嵌入式Linux系统的发展现状、体系结构特点；
　　 (2)实验平台的硬件特性简介，包括USB电路、LCD电路结构等等；
　　 (3)嵌入式Linux的开发。这包括交叉编译环境搭建的过程、Uboot的结构和移植过程、Linux内核的分析以及相关的裁剪移植、yaffs根文件系统的制作；
　　 (4)介绍了常用设备的驱动的结构和实现过程。包括USB设备、LCD设备以及网络设备。
　　 经过以上的工作，本文为嵌入式Linux系统和设备驱动的开发给出了较为完整的流程，对其他开发者来说有一定的参考。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

第1章 绪论

1.1 嵌入式系统意义

1.2 嵌入式系统

1.2.1 嵌入式系统简介

1.2.2 嵌入式系统国内外现状

1.3 ARM9平台

1.4 设备驱动

1.5 本文主要工作

第2章 实验平台硬件分析

2.1 平台总体结构分析

2.2 处理器性能分析

2.3 存储器电路分析

2.4 电原和复位电路分析

2.5 接口电路

2.5.1 USB接口

2.5.2 LCD接口

2.5.3 网络接口电路

2.6 本章小结

第3章 嵌入式Linux系统构建

3.1 搭建交叉开发环境

3.1.1 交叉编译环境的搭建

3.1.2 交叉调试环境

3.2 Uboot的移植

3.2.1 Nand Flash启动U-BOOT的基本原理

3.2.2 加入支持Nand Flash启动代码

3.2.3 U-BOOT对Nand Flash命令的支持

3.3 嵌入式Linux2.6.29内核移植

3.3.1 Linux内核文件结构

3.3.2 内核移植过程

3.5 根文件系统的制作

3.5.1 建立根文件系统

3.5.2 制作YAFFS2文件系统

3.6 本章小结

第4章 设备驱动

4.1 设备驱动简介

4.2 LCD设备驱动设计

4.2.1 帧缓冲设备结构

4.4.2 帧缓冲驱动的编写

4.3 USB设备驱动设计

4.3.1 USB的具体构成

4.3.2 USB驱动程序结构分析

4.4 网络驱动设计

4.4.1 DM9000结构分析

4.4.2 Dm9000驱动移植过程

4.4.3 Dm9000驱动简要分析

4.5 本章小结

总结与展望

1 工作总结

2 展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表论文