Linux 2.6.16的嵌入式开发平台的风力发电监控系统开发设计

1、【Word版本下载可任意编辑】 Linux 2.6.16的嵌入式开发平台的风力发电监控系统开发设计为基于S3C2410的嵌入式平台（扩大了多种外围设备，包括：LCD、AD、网络芯片等等）构建出一个基于Linux2.6.16内核的嵌入式系统开发平台，以满足风力发电监控系统开发的需求。 1系统构架 本系统的硬件平台是以32位高性能嵌入式处理器S3C2410A作为系统的CPU，其工作频率为203 MHz，具有强大的处理能力。另外，还扩展有多种外围设备，如：分辨率为640480的26万色TFT液晶显示屏、串口、USB口、网口、64MB Flash、64MB SDRAM等等。可以充分满足风力发电监控系统

2、开发的需求。 本硬件平台的软件构架主要分为以下几个部分：BSP层、操作系统层以及应用层，图1所示是其软件构架图。本系统的硬件平台是由嵌入式微处理器及其外围设备所构成的。硬件抽象层（BSP）是存储在硬件平台ROM或Flash上的负责与硬件底层交流的硬件驱动程序，主要负责对系统开展初始化，并将收集的硬件信息传递到接下来运行的操作系统内核中去。操作系统内核通过BSP来管理系统硬件资源，并为上层软件提供进程调度、内存管理、文件系统、设备驱动等服务。应用层主要负责与用户开展交流。 在完成系统的构架设计以后，就可以针对硬件平台开展具体的构建了，其工作主要包括以下几个部分：BootLoader移植、内核移植

3、以及文件系统的建立等，其中内核移植包括网络设备、LCD和USB等驱动的移植。文中针对本系统的设计给出了相关程序的移植。 2 Boot Loader移植 Boot Loader （引导加载程序）是系统加电后运行的段代码。这段小程序用于初始化硬件设备和建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为终调用操作系统内核准备好正确的环境。 目前，较流行的BootLoader主要有U-boot和Vivi等。本设计主要是以S3C2410为控制器的硬件平台，因此可以选用带有网络功能的Vivi作为系统的Boot Loader。作为引导程序的Vivi一般分为stage1和stage2两大部

4、分。stage1主要是根据CPU的体系构造开展设备初始化等工作，通常都用短小精悍的汇编语言来实现，而stage2则通常用C语言来实现，这样可以实现更加复杂的功能，且代码会具有更好的可读性和可移植性。为了使Vivi更适合本系统的硬件平台，设计时需要对其开展部分修改。 （1）修改编译器 首先要把Vivi中Makefile的有关编译的选项指向安装好的3.4.1版本的交叉编译工具链，将编译所需的Linux文件夹“UNUX-INCLUDE-DIR=”指向交叉编译器所在的文件夹“LINUX-INCLUDE-DIR=usrlocalarm3.4.1include”，并将“CROSS-COMPILE=”项修改

5、为“CROSS-COMPILE=usrlocalarm3.4.1binarm-linux-”。 （2）修改启动参数 接着根据硬件平台的实际情况要修改Vivi中Flash分块情况。本系统将Flash划分成四个部分：部分用来存放系统的Vivi：第二部分用来存放Vivi以及Linux操作系统的启动参数；第三部分用来存放嵌入式Linux操作系统；一部分用来存放文件系统。具体的地址及块大小分配如下表1所列。 修改完以上两项就可以对Vivi开展编译了，之后通过JTAG将生成的二进制代码烧写到Flash的部分，即完成了Vivi的移植。 3内核移植 内核移植和BootLoader移植一样要根据设计的硬件平台来

6、开展。根据本嵌入式系统硬件平台的设计，需修改内核Makefile文件、设置Flash分区、配置与编译内核等，并完成网络设备、LCD以及USB等驱动的移植，下面简单介绍一下针对本硬件平台的相关移植工作。 （1）内核编译与移植 在交叉编译内核之前，要先对编译选项开展配置。执行“make menuconfig”指令，进人Syetem Type选项，选择对S3C2410系统板的支持，然后配置File System和Block device，接下来使用“make dep”指令设置依赖关系，之后便可以使用“make zImage”指令开展编译。编译内核交叉编译时间相对较长。终会生成一个文件zImage，这

7、就是编译成功后的ARM Linux内核文件。将编译好的内核镜像文件写入到Flash中，即完成了内核的移植。 （2）网络设备移植 系统中采用CS8900A作为网络芯片，支持10 Mbs的传输率，它使用S3C2410的nGCS3作为片选线，IRQ_EINT9作为外部中断信号线。其驱动移植方法如下： 1）在linuxdrivernetarm目录下参加芯片的驱动程序文件cs8900.h和cs8900.c： 2）在SMDk2410_init函数中完成相应存放器设置；在cs8900_probe（）函数中对S3C2410的网络控制存放器开展设置：参加_raw_writel（0 x221ldll0，S3C24

8、10_BWSCON）；和_raw_writel（0 x1f7c，S3C2410_BANKCON3）；两个语句； 3）将网卡的物理地址（0 x19000000）映射到vSMDK2410_ETH_IO所指向的虚拟地址上去，即在archarmmach-s3c2410mach-smdk2410.c文件中的smdk2410_iodesc 构造数组中添加如下内容：vSMDK2410_ETH_IO，0 x19000000，SZ_1M，MTl_DEVICE； 4）配置网络设备驱动的Makefile、Kconfig文件，并对头文件做部分修改。 （3） LCD移植 在2.6.16内核中已经包含了S3C2410的L

9、CD驱动程序，因此，移植的主要工作是要根据驱动程序及LCD屏的实际情况开展初始化。S3C2410自带5个LCD控制器，每个控制器有不同的功能，必需对每个控制器的参数开展相应的设置才能顺利地启动LCD，这些参数包括：液晶屏类型（TFT屏或CSTN屏）、颜色位数、垂直度、水*、控制信号线的极性以及液晶屏的分辨率等等。 本系统采用的是SHARP 8.0英寸的TFT液晶屏。参考该液晶屏手册，根据实际情况设置各个存放器的参数如下表2所列。 设置好液晶屏的参数后，再在平台初始化函数smdk2410_devices_initdata中启动液晶屏。，修改driversvideo目录下的Kconfig和driv

10、ersvideo目录下的Makefile文件。 4文件系统建立 每种操作系统都有适合自己的文件系统，如：Windows一般采用FAT32或NTFS文件系统格式，Linux采用EXT2或EXT3文件系统格式，而嵌入式Linux操作系统是建立在一种称为YAFFS2（YAFF文件系统的改良版）的针对嵌入式Linux的文件系统之上。因此可根据本系统的硬件平台设计及所采用的Linux内核。构建出YAfTS2文件系统，步骤如下： （1）在内核*立YAFFS2目录fsyaffs2，并把的YAFFS2代码（可以从网上开源的YAFFS2的源码）复制到该目录下面； （2）修改Kconfig和Makefile，使其可以配置YAFFS2； （3）在YAFFS2目录中生成Makefile和Kconfig文件； （4）根据表1在内核中修改NAND分区； （5）配置内核时，应选中MTD支持和YAFFS2支持； （6）编译内核并将其到开发板的Flash中； （7）制作根文件系统到Flash的指定地址（地址如下表1所示）。 至此，就搭建好了风力发电监控系统开发所需要的软硬件平台。图2所示是基于搭建好的平台并使用QtEmb