基于ARM9的嵌入式Linux系统移植与实现_开题报告

（一）选题的背景

嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可剪裁，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

从20世纪70年代起，微型机以小型、价廉、高速数值计算等特点迅速走向市场，它所具备的智能化水平在工业控制领域发挥了巨大的作用，常被组装成各种形状，“嵌入”到一个对象体系中，进行某类智能化的控制。这样一来，计算机便失去了原来的形态与“通用”的功能，为区别于通用计算机系统，将这类为了某个“专用”的目的，而“嵌入”到对象体系中的计算机系统，称为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。

从单片机的出现到今天各种嵌入式微处理器、微控制器的广泛应用，嵌入式系统已有几十年的历史，纵观嵌入式系统的发展历程，大致经历了以下四个阶段。

无操作系统阶段

嵌入式系统最初的应用是基于单片机的，大多以可编程控制器的形式出现，这类控制器一般没有操作系统支持，只能通过汇编语言进行直接控制，运行结束后再清除内存。这一阶段嵌入式的主要特点是：系统结构和功能相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。由于这种嵌入式系统使用简便、价格低廉，因而曾经在工业控制领域中得到了非常广泛的应用，但却无法满足现今对执行效率和存储容量都有较高要求的信息家电等的需要。

简单操作系统阶段

20世纪80年代，随着微电子工艺水平的提高，集成电路（IC）制造商开始把嵌入式应用中所需要的微处理器、I/O接口、串行接口及RAM、ROM等部件集成到一片超大规模集成电路（VLSI）中，制造出面向I/O设计的微控制器，并一举成为嵌入式系统领域中异军突起的新秀。与此同时，嵌入式系统程序员也开始基于一些简单的“操作系统”开发嵌入式应用软件，大大缩短了开发周期、提高了开发效率。这一阶段嵌入式系统的主要特点是：出现了大量具有高可靠性、低功耗的嵌入式CPU（如ARM等），各种简单的嵌入式操作系统开始出现并得到迅速发展。

简单操作系统阶段

20世纪90年代，在分布控制、柔性制造、数字化通信和信息家电等巨大需求的牵引下，嵌入式系统进一步飞速发展。随着硬件实时性要求的提高，嵌入式系统的软件规模也不断扩大、逐渐形成了实时多任务操作系统（Real-time Operation System，RTOS）并开始成为嵌入式系统的主流。这一阶段嵌入式系统的主要特点是：操作系统实时性得到了很大的改善，已经能够运行在各种不同类型的微处理器上，具有高度的模块化和扩展性。此时。嵌入式操作系统已经具备了文件和目录管理、设备管理、多任务、网络、图形用户界面（Graphic User Interface，GUI）等功能，并提供了大量的应用程序接口（Application Programming Interface，API），从而使应用软件的开发变得更加简单。

面向Internet阶段

    当今是网络时代，随着Internet的进一步发展，以及Internet技术与信息家电、工业控制技术等的结合日益紧密，嵌入式设备与Internet的结合是嵌入式系统未来的发展趋势。

（二）本论题目前的研究现状及成果

信息时代和数字时代的到来，为嵌入式系统的发展带来了巨大机遇，同时也向嵌入式系统厂商提出了新的挑战。目前，含有嵌入式系统的设备在生活中随处可见：电子表、手机、MP3、智能穿戴设备等，涵盖了生产、工业控制、通信、网络、消费电子、汽车电子、军工等领域。从通俗、广义的角度来说，除电脑、超级计算机等具备比较强大计算能力及系统资源的电子系统之外，凡具备计算能力的设备都可称为嵌入式设备。随着技术的进步，嵌入式设备的性能越来越高，一个相对高级的PDA的性能并不弱于一般电脑。现在，嵌入式技术与Internet技术的结合正在推动着嵌入式系统的飞速发展，嵌入式系统的研究和应用产生了如下变化：

新的微处理器层出不穷，嵌入式操作系统自身结构的设计更加便于移植，能够在短时间内支持更多的微处理器。

嵌入式系统的开发成了一项系统工程，开发厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还要提供强大的硬件开发工具和软件支持包。

通用计算机上使用的新技术、新观念开始逐步移植到嵌入式系统中，嵌入式软件平台得到进一步完善。

各类嵌入式Linux操作系统迅速发展，由于具有源代码开放、系统内核小、执行效率高、网络结构完整等特点，很适合信息家电等嵌入式系统的需要，目前已经形成了能与Windows CE、Palm OS等嵌入式操作系统进行有力竞争的局面。

网络化、信息化的要求随着Internet技术的成熟和带宽的提高而日益突出，以往功能单一的设备（如电话、手机、冰箱、微波炉等）功能不再单一，结构变得更加复杂，网络互联成为必然趋势。

精简系统内核，优化关键算法，降低功耗和软硬件成本。

提供更加友好的多媒体人机交互界面。

在嵌入式操作系统中，Linux操作系统得到了越来越多的关注，Linux系统开源、具有精简的内核以及优异的性能。Linux从1991年问世到现在，已经发展成为功能强大、设计完善的操作系统之一，可以与传统的商业系统相媲美。同时，由于Linux自身所具有的优秀特性，及越来越多的科研机构、厂商的不断推动，使得其在新兴的嵌入式系统领域内也获得了飞速发展。目前正在开发的嵌入式系统中，49%以上的项目选择了Linux作为嵌入式操作系统。相信未来Linux在嵌入式领域应用的前景将会更加广阔。

（三）本论题主要的工作和目的

   本^范文对基于ARM9的嵌入式系统的移植进行详细的介绍，主要包括五个部分：交叉开发环境的搭建，系统引导程序的移植实现，Linux内核的移植实现，文件系统的移植实现，LCD驱动程序的移植实现。其中系统引导程序、Linux内核及文件系统的移植是移植工作的重点。本^范文将详细介绍这三个部分的功用、执行流程以及具体的移植步骤，并在ARM开发板上完成整个系统的移植工作，搭建完整的嵌入式Linux系统。

嵌入式Linux系统的移植是整个嵌入式开发的基础，稳定的系统对后期应用程序的开发意义重大。熟练掌握嵌入式Linux系统的移植可以缩短前期开发的时间，减少前期的投入，保证系统的稳定性；此外，在嵌入式Linux的移植过程中运用的方法和一些关键的问题，对其他平台上的嵌入式Linux的移植也具有借鉴意义。

二、^范文提纲

一、绪论

（一）引言

（二）嵌入式Linux系统概述

（三）嵌入式系统开发前景

（四）本^范文的主要工作和任务

二、嵌入式Linux开发环境的构建

（一）硬件环境构建

（二）软件环境构建——交叉编译环境

三、Bootloader的移植

（一）Bootloader简介

（二）U_boot的分析与移植

四、Linux内核的移植

（一）Linux版本和特点

（二）Linux移植准备

（三）Linux内核源码的修改、编译及移植

五、构建Linux根文件系统

（一）Linux文件系统概述

（二）移植Busybox

（三）构建根文件系统

六、LCD驱动程序移植与调试

（一）LCD驱动程序移植

（二）LCD驱动程序调试

七、总结

八、参考文献

三、参考文献

[1]范展源，刘韬：《深度实践嵌入式Linux系统移植》，机械工业出版社，2015年5月，第一版；

[2]胡尔佳：《深入理解BootLoader》，机械工业出版社，2016年7月，第一版；

[3]Shibu Kizhakke Vallathai，陶永才：《嵌入式系统开发与实践》，清华大学出版社，2017年9月，第二版；

[4]戴璐平：《嵌入式Linux系统与工程实践》，电子工业出版社，2017年3月，第二版；

[5]韦东山：《嵌入式Linux应用开发完全手册》，人民邮电出版社，2008年8月，第一版；

[6]（美）西尔伯查茨（Silberschatz,A.），（美）高尔文（Galvin,P.B.），（美）加根（Gagne,G.）著；郑扣根译：《操作系统概念》，北京：高等教育出版社，2010年1月，第七版；

[7]李朱峰：《Linux2.6嵌入式系统开发与实践》，北京航天航空大学出版社，2010年5月，第一版；

[8]潘巨龙：《ARM9嵌入式Linux系统构建与应用》，北京航天航空大学出版社，2006年8月，第一版；

[9]（美）哈利南（Hallinan,C.）著；周鹏译：《嵌入式Linux基础教程》，人民邮电出版社2016年4月，第二版；

[10]弓雷：《ARM嵌入式Linux系统开发详解》，清华大学出版社，2014年2月，第二版；

[11]彭东：《深度探索嵌入式操作系统（从零开始设计架构和开发）》，机械工业出版社，2015年10月，第一版；

[12]王学龙：《嵌入式Linux系统设计与应用》,清华大学出版社，2001年8月，第一版；

[13]孙弋：《ARM-Linux嵌入式系统开发基础》，西安电子科技大学出版社，2008年08月，第一版；

[14]周立功：《嵌入式Linux开发教程（上册）》，北京航空航天大学出版社，2016年3月，第一版；

[15]周立功：《嵌入式Linux开发教程（下册）》，北京航空航天大学出版社，2016年10月，第一版；

[16]聂和平：《基于ARM9的嵌入式Linux系统移植》，百度文库，s://wenku.baidu.com/view/5adc0456ddccda38366baf30.html?pn=50，2017年10月8日；

[17]金镭：《基于ARM的嵌入式Linux操作系统的移植研究》，豆丁网，://.docin.com/p-832242875.html?docfrom=rrela，2017年10月8日；