基于FA526處理器SoC平臺的Linux操作系統實現
發布時間：2010-11-15 12:22
發布者：eetech
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智原科技的FIE8100 SoC平臺是一種低功耗、便攜式視頻相關應用開發SoC平臺，也可用于基于FA526 CPU的SoC設計驗證。 基于FA526的Linux軟件開發套件，開發人員可將Linux一2．4．19軟件環境在FIE8100平臺上安裝實現，并完成對平臺上所有IP的驅動程序安裝和對FA526的內部調試。 FA526介紹 FA526是一顆有著廣泛用途的32位RISC處理器。它包括一個同步CPU內核(core)、獨立的指令／數據緩存(cache)、獨立的指令／數據暫存器(scratchpads)、一個寫緩存(write buffer)、一個內存管理單元(memory management unit)和JTAG在線仿真(ICE)接口。CPU內核是6級流水線(pipeline)的哈佛(Harvard)結構，包括取指令(fetch)、解碼(decode)、搬移(shift)、執行(execution)、數據訪存(memory)、寫回(write)等。為了提高整體性能，FA526 CPU還包含了一個分支運算緩存(Branch Target Buffer：BTB)，故可減少分支運算的開銷(penalties)。 FA526 CPU內核的指令是兼容ARM V4的結構，并使用AMBA AHB接口與外部設備進行通訊。因此，FA526 CPU有著廣泛的應用領域，特別是針對那些需要高性能和低功耗的應用。FA526 CPU內核采用完全同步方式。其基于單相時鐘(single-phase clock)的結構可以很容易集成開發系統級芯片(System on Chip：SoC)。FA526 CPU內核的方框圖如圖1所示。 FIE8100 SoC平臺介紹 FIE8100 SoC平臺的系統架構如圖2所示。它提供有多種外設接口。其內部的高性能處理器內核和功耗管理功能特別適合MPEG一4和JPEG的市場需求。目前，智原的MPEG4／JPEG圖Codec所支持的格式為Simple Profile Version 3．1，其中包含XviD編碼和一部分的DivX編碼。 FIE8100 SoC平臺包含有非常豐富的功能模塊以支持多種應用。包括FA526(32Bit RISC CPU)、MPEG-4／JPEG編解碼引擎、USB2．0設備控制器、USB2．0PHY(物理層)、LCD控制器、DMA控制器、TV Encoder(解碼器)、Capture(視頻捕捉器)和AMBA總線架構。為了讓用戶能將自己的IP或功能模塊順利的運行在FA526上，智原科技將AHB總線從CPU的引線中拉出，并搭配各類接口和片外芯片，從而開發制作了一個基于FIE8100 SoC的仿真平臺：MediaCreative!。 基于FA526的Linux安裝 本開發系統所需的主開發硬件環境，一是兼容Intel x86的PC，二是標準16550 UART接口。而軟件主要是Linux操作系統(RedHat 7．3～8．0或更高版本)和FA526一Linux軟件包。而通用平臺系統所需的器件，主要是一片MediaCreative!（含FIE8100／FWAB326AA芯片)和一片64 MB SDRAM及32 MB Flash。 通過FA526一Linux可以將Linux-2．4．19軟件環境在Faraday FA526處理器和外設IP上進行安裝。 FA526一Linux軟件包通常以"arm-linux一20050429．tgz"打包文件并遞交(此程序發布于April 29，2005)表1所列是安裝Linux所需的硬盤空間大小。 安裝FA526一Linux軟件包的具體流程如下： (1)拷貝文件arm-linux一20050429．tgz至目錄／usr／src： #cp arm-linux一20050429．tgz／usr／src (2)解包文件"arm-linux一20050429．tgz"： #cd／usr／src #tar zxvf arm-linux一20050429．Tgz (3)安裝Toolchain(GCC一2．95．3，Binutils一2．11．2，GLIBC一2．2．3)至目錄／usr／local： #cp／usr／src／arm-linux／toolchain／arm-linux-toolchain．tgz／usr／local/ #cd／usr／local #tar zxvf arm-linux-toolchain．tgz #rm-f arm-linux-toolchain．Tgz 此步驟將在目錄／usr/local／arm解壓GCC一2．95．3，Binutils一2．11．2和GLIBC一2．2．3的輸出文件。 (4)添加GCC執行路徑shell環境。 可執行以下命令來添加路徑： #export PATH=$PATH：／usr／local／arm／2．95.3／bin 在完成以上四個安裝步驟后，就可以在自己的系統下解壓打包文件(如arm-linux20050429．tgz)，之后，系統會自動生成一組目錄。表2列出了這些源目錄的定義。用戶的應用程序包含在目錄／usr／src／arm-linux／user／下，而客戶定制的RAM-Disk則包含在目錄／usr／src／arm-linux／images／下。 FA526-Linux的構建和開發 在嵌入式系統里配置和構建FA526一Linux內核時，如果FA526的Linux內核子目錄路徑為：／usr／src／arm-linux／arm-linux一2．4．19／，那么，FA526一Linux目錄的結構將和標準Linux內核一樣，其版本為2．4．19。表3列出了Linux內核子目錄的內容。 內核構建 為FA526架構生成內核映像時，必須先對內核進行配置，配置文件路徑為／．config。 通常，用戶可能為了一些如下的因素要求重新配置FA526一Linux，具體方法為： (1)定制處理器和板子的功能：修改UART時鐘、系統時鐘等。 (2)定制硬件設備：添加或刪除某些特殊設備。 (3)定制內核功能：添加或刪除一個內核的功能(如網絡支持)。 Linux內核配置為配置這些可選項目提供了兩種常用方式：一是使用菜單顯示來選擇項目(#make menuconfig)；二是使用GUI顯示來選擇項目(#make xconfig)。 圖3則是針對FA526和CPE開發板的FA526一Linux的menuconfig介面。 FA526系統中的主要選項有以下幾種： (CPE)ARM system type，默認值選是中CPE開發板來支持Faraday CPE(Common Platform Environment)。 Support FA526 processor，設置FA526系列處理器選項來支持FA526 CPU。 (FIE8100)Platform environment從A320、FIE8100、FIE7000中選擇平臺設定。 (44000000) System clock，FIE8100的默認值是44 MHz。開發人員應根據實際電路板設定來調整。 （22118400)UART clock．FIE8100的UART時鐘是22．184 MHz。開發人員可根據實際的電路板設定來設置UART時鐘頻率。 需要說明的是：第一次make Linux內核時，可清除所有目標文件，并重新創建從屬文件(dependency)。如果要修改內核的配置，則可調用"make dep"。操作步驟如下： #make clean #make dep(FA526一Linux提供了內核腳本文件(shell-script)"mkbootp．sh"，這可以使Make內核更容易。) #．／mkbootp．sh 上述操作可創建名為bootplmage的最終內核映像文件(kernel image)和名為vmlinux的內核ELF文件。以下操作是修改mkbootp．sh的一個例子： (1)使用定制的ram-disk來為特殊規格的ramdisk修改"make bootpImage INITRD="�？尚薷�"Default RAM disk size"來滿足ramdisk的大小(見圖4)�？稍�"Block devices"配置界面里通過"make xconfig"來設置。 (2)復制輸出映像到特定目錄： 在mkbootp．sh檔案上修改"cp"這一行以符合需求。 Mkbootp．sh的內容是： "make hootpimage INITRD=／usr／src／arm-linux／images／ramdisk．gz'' "cp arch／arm／boot／bootpImage／tftpboot／mbootpImage" 建立ARMBOOT FA526一Linux使用ARMB00T來裝載操作系統。FA526的ARMBOOT使用一個名為"faraday．h"的配置文件來配置各種不同的硬件環境。此文件被放在／usr／src／arm-linux／armboot一1．1．O／faraday．h。其可修改的內容和值包括(通常不需要改動)： 修改系統時鐘。對于MediaCreative!平臺，它的默認值是44 MHz。 修改UART時鐘。對于MediaCreative!平臺，應為22．1184 MHz。 修改Flash塊號。對于MediaCreative!平臺，Flash的塊號是1。 修改好MAC和IP后，就可以通過以下命令來建立ARMBOOT： #cd／usr／src／arm-linux／armboot-1．1．0 #make 此時，系統會在目錄里自動生成"armboot．bin"文件。此后便可根據這個指令將armboot燒人到FIE8100的Flash器件里，并編寫特定鏡像文件armboot．bin至Flash地址0x80400000。 通過ARMBOOT啟動FA526 Linux 在開發階段的好多部分，開發人員必須要做前期規劃來修改或下載代碼直到得到想要的結果。在這樣的情況下，需要armboot來下載和運行代碼的具體步驟如下： (1)在Linux主機上設置trip服務器，并設置／etc／xinetd．d／tftp。 (2)在此狀態下使用Linux making shell(mkbootp．sh)編譯代碼，并生成Linux代碼至目錄／tftpboot．要運行Linux代碼，需按以下步驟執行： 重啟FIE8100開發板(MediaCreative!)。 選擇"90) GO ARMB00T"。 確認Linux-Host和F1E8100的IP地址是正確的，（printenv)。 輸入命令：tftp Ox2000000 mbootplmage，以下載代碼。 通過命令"go Ox2000000"啟動Linux，直至出現Linux啟動信息。 Linux的使用 在完成以上操作后，armboot就可燒入在MediaCreative!開發板上的Flash里。以后，要通過armboot來運行Linux操作系統以對FIE8100平臺進行開發驗證，可執行以下操作： (1)開啟MediaCreative!開發板，運行"MPEG4 Burnin"，使系統出現Linux運行選項； (2)鍵入"空格"鍵，進入Linux操作系統。 結束語 以上通過智源科技的FIE8100 SOC平臺的設計使用，介紹了兼容ARM V4指令集的32位RISC處理器和該SoC平臺的Linux操作系統，它具有低功耗、便攜帶的優點、開發人員可將Linux--2.4.19軟件在FIE8100的平臺上安裝實現，并進行二次開發和驗證。 |
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