基于嵌入式Linux的风力发电监控系统开发平台的构建

　　0引言

　　为了适应不同的应用场合，同时考虑到计算机系统的灵活性、可伸缩性以及可裁剪性，一种以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪的嵌入式操作系统随之诞生。这种嵌入式系统能适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的应用系统。而在众多嵌入式操作系统中，Linux以其体积小、可裁减、运行速度快、网络性能优良、源码公开等优点而被广泛采用。特别是2.6内核版本的Linux更是在实时性能方面有了很大的提高，因此在工业控制场合得到了越来越多的重视和应用。

　　本文正是在这一背景下，为基于S3C2410的嵌入式平台(扩充了多种外围设备，包括LCD、A／D、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，其工作频率最高为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640×480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，主要负责对系统进行初始化，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进行交流。

　　在完成系统的构架设计以后，就可以针对硬件平台进行具体的构建了，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第一段代码。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，以便为最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stage2两大部分。stage1主要是根据CPU的体系结构进行设备初始化等工作，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，设计时需要对其进行部分修改。

　　(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=／usr／local／arm／3.4.1／include”，并将“CROSS-COMPILE=”项修改为“CROSS-COMPILE=／usr／local／arm／3.4.1／bin／arm-linux-”。

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