分类： LINUX
2010-07-23 18:35:18
对于嵌入式 Linux 系统来说，有各种体系结构的处理器和硬件平台，并且用户需要根据需求自己定制硬件板。只要是硬件平台有些变化，即使非常小，可能也需要做一些移植工作。内核移植是嵌入式Linux系统中最常见的一项工作。
内核移植工作主要是修改跟硬件平台相关的代码，一般不涉及 Linux 内核通用的程序。
移植的难度也取决于两种硬件平台的差异。Linux 对于特定的硬件平台的软件就叫作 BSP
（Board Support Package）。
由于 Linux 内核具备可移植性的特点，并且已经支持了各种体系结构的很多种目标板，
我们很容易从中找到跟自己硬件类似的目标板。参考内核已经支持的目标板来移植 BSP，就
如同使用模板开发程序。
因此，移植linux内核的过程大多数情况下就是移植BSP的过程。三星公司提供了smdk24xx开发板的BSP。对于mini2440开发板来说，移植linux内核，只要修改smdk24xx开发板的BSP使该linux支持mini2440开发板就可以了。
linux内核源代码的ARCH目录存放的是体系结构相关的代码，对于每个架构的CPU，arm目录下都有一个对应的目录，比如arch/arm、arch/i386。而arm架构的处理器种类又有很多，所以，在arch/arm目录下对于每种arm架构处理器也有一个对应的子目录，比如arch/arm/mach-s3c2440、arch/arm/mach-s3c2410等。在arch/arm目录下有一个plat-s3c24xx目录，根据目录名它应该是与s3c24xx系列处理器的平台设备相关的一个目录。注意，所谓的“平台设备”并不是与字符设备、块设备和网络设备并列的概念，而是linux系统描述设备的一个附加手段。在plat-s3c24xx目录下有一个common-smdk.c文件，根据文件名，它应该是三星公司的smdk24xx系列开发板都需要的一个文件。在移植驱动的时候经常需要修改arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.c文件。对于arch/arm/mach-s3c2440目录，它是专门用来保存 S3C2410 系列处理器平台相关程序，其中 Kconfig 和 Makefile 是用于内核配置编译的。其他文件分为 2 类，一类是处理器通
用的，例如：clock.c clock.h cpu.c cpu.h s3c2410.c s3c2410.h等；另一类是目标板相关的，例如：bast.h bast-irq.c mach-bast.c等。在这些文件中，实现了处理器和目标板相关的一些定义和初始化函数。还有些相关的定义包含在 include/asm-arm/arch-s3c2410/下的头文件中。
linux内核中对于每种支持的开发板都会使用宏MACHINE_START、MACHINE_END来定义一个machine_desc结构。MACHINE_START、MCHINE_END的定义如下：
（1）/*include/asm-arm/mach/arch.h */
#define MACHINE_START(_type,_name) \
static const struct machine_desc __mach_desc_##_type \
__used \
__attribute__((__section__(".arch.info.init"))) = { \
.nr = MACH_TYPE_##_type, \
.name = _name,
#define MACHINE_END \
};
在arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2440.c中可以找到SMDK2440开发板的定义如下：
MACHINE_START(S3C2440, "SMDK2440")
.phys_io = S3C2410_PA_UART,
.io_pg_offst = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc,
.boot_params = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100,
.init_irq = s3c24xx_init_irq,
.map_io = smdk2440_map_io,
.init_machine = smdk2440_machine_init,
.timer = &s3c24xx_timer,
MACHINE_END
把MACHINE_START、MACHINE_END扩展开来就是定义了一个名为__mach_desc_S3C2440的结构体变量：
const struct machine_desc __mach_desc_S3C2440 __used
__attribute__((__section__(".arch.info.init"))) =
{
.nr = MACH_TYPE_S3C2440, //开发板的机器类型ID
.name = "SMDK2440", //开发板名称
.phys_io = S3C2410_PA_UART, //起始IO物理地址
.io_pg_offst = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc,
.boot_params = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100, //内核启动参数的地址
.init_irq = s3c24xx_init_irq, //中断初始化函数
.map_io = smdk2440_map_io, //IO映射函数（在这里修改时钟频率）
.init_machine = smdk2440_machine_init,
.timer = &s3c24xx_timer,
};
MACH_TYPE_S3C2440可以看作是系统平台号，它包含在include/asm- arm/mach-types.h头文件中，不过这个头文件是在配置内核或编译内核时自动生成的，所以不能更改。。真正系统平台号
的定义位置在arch/arm/tools/mach-types文件中。
# machine_is_xxx CONFIG_xxxx MACH_TYPE_xxx number
s3c2440 ARCH_S3C2440 S3C2440 362
arch/arm/tools/mach-types中每一行定义一个系统平台号。 “machine_is_xxx”是用来判断当前的平台号是否正确的函数； “CONFIG_xxxx”是在内核配置时生成的； “MACH_TYPE_xxx”
是系统平台号的定义； “number”是系统平台的值。 __mach_desc_S3C2440结构体中的函数将在内核启动过程中，完成系统平台的初始化工作
对于具有相同处理器的系统平台，并不需要对每一个平台都编写一个BSP，如果他们的外围接口电路基本相同，也许只需修改一些数据的定义，修改几个函数的参数就可以了。
（2）linux设计了一个通用的数据结构resource来描述各种I/O资源（比如，IO端口，DMA，中断等）
include/linux/ioport.h
struct resource
{
resource_size_t start;
resource_size_t end;
const char *name;
unsigned long flags;
struct resource *parent, *sibling, *child;
};
flags：资源标记，用于标识各种资源，例如IORESOURCE_MEM表示内存资源，IORESOURCE_IRQ表示中断资源
对于内存资源，start表示内存起始物理地址,end:表示内存末尾物理地址
对于中断资源，start表示起始中断号，end表示最后一个中断号
常用资源数组来表示一个设备所拥有的各类资源，比如s3c2440的片内LCD控制器拥有的资源如下
static struct resource s3c_lcd_resource[]=
{
[0]={
.start=S3C24XX_PA_LCD,
.end=S3C24XX_PA_LCD+S3C24XX_SZ_LCD-1,
.flags=IORESOURCE_MEM,
}
[1]={
.start=IRQ_LCD,
.end=IRQ_LCD,
.flags=IORESOURCE_IRQ,
}
};
其中S3C24XX_PA_LCD被定义为0x4D000000，S3C24XX_SZ_LCD被定义为1M。所以，在这里给LCD控制器分配的物理地址空间范围为0x4D000000～0x4D0FFFFF，这些是LCD控制器各寄存器使用的地址，但实际上LCD控制器的寄存器地址的范围为0x4D000000~0x4D000060,使用0x4D000000和0x4D000060给他们赋值也应该是可以的。IRQ_LCD算得是32，它会将GPG4引脚设为LCD_PWREN功能，因为GPG4为LCD_PWREN/EINT12复用。
（3）在内核文件include/linux/platform_device.h中，定义了两个数据结构来表示设备和驱动程序：platform_device结构用来描述设备的名称、ID、所占用的资源（比如内存地址/大小、中断号）等；platform_driver结构用来描述各种操作函数，比如枚举函数、移除设备函数、驱动名称等。
//平台设备
struct platform_device
{
const char * name; //设备名
int id;
struct device dev;
u32 num_resources; // 设备所使用的各类资源数量
struct resource * resource; // 设备的资源数组
struct platform_device_id *id_entry;
struct pdev_archdata archdata;
};
//平台驱动
struct platform_driver
{
int (*probe)(struct platform_device *); //探测
int (*remove)(struct platform_device *); //移除
void (*shutdown)(struct platform_device *); //关闭
int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state);//挂起
int (*resume)(struct platform_device *); //恢复
//描述驱动的名称(name)和属主(owner)等信息
struct device_driver driver;
struct platform_device_id *id_table;
};
内核启动后，首先构造链表将描述设备的platform_device构造组织起来，得到一个设备的列表；当加载某个驱动程序的platform_driver结构时，使用一些匹配函数来检查驱动程序能否支持这些设备，常用的检查方法很简单：比较驱动程序和设备的名称。
以S3C2440开发板为例，在arch/arm/mach-s3c2440/mach-smdk2440.c中定义了如下设备：
static struct platform_device *smdk2440_devices[] __initdata =
{
&s3c_device_usb, //USB控制器
&s3c_device_lcd, //LCD控制器
&s3c_device_wdt, //看门狗
&s3c_device_i2c,
&s3c_device_iis,
};
在arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.c中定义了如下设备：
static struct platform_device __initdata *smdk_devs[] =
{
&s3c_device_nand, //NAND FLASH
&smdk_led4,
&smdk_led5,
&smdk_led6,
&smdk_led7,
};
