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Разработка и внедрение системы на встраиваемом Linux
V*D*V
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Глава 2, Начало раб...о...т..ы.... ..........................................................................................................1
2.1 Архитектура в.с..т.р..а.и..в..а..е.м...о.г..о.. L..i.n..u.x.. ..................................................................................................... 1
2.1.1 Выполне.н..и..е... .в... .р..е..ж...и...м...е.. .р...е..а..л...ь..н..о...г.о... .в...р..е..м...е...н..и.. .......................................................................................................... 1
2.1.2 Монолитн...ы..е... .я...д..р..а... ........................................................................................................................................................... 2
2.1.3 Микрояд.р..а.. ......................................................................................................................................................................... 3
2.2 Архитектура я.д..р..а. .L..i.n..u.x.. .................................................................................................................... 4
2.2.1 Уровень .а..п...п..а..р...а..т..н..ы...х.. ..а..б...с..т..р..а..к..ц..и...й.. .(..H...A...L..).. ................................................................................................................. 5
2.2.2 Диспетче..р.. .п...а..м...я...т.и... .......................................................................................................................................................... 5
2.2.3 Планиров...щ...и...к.. ................................................................................................................................................................... 6
2.2.4 Файлова.я.. .с...и..с...т.е...м..а... ......................................................................................................................................................... 7
2.2.5 Подсисте..м...а.. ..в..в...о..д..а.../.в...ы...в..о..д...а.. ......................................................................................................................................... 8
2.2.6 Сетевые .п...о..д...с..и...с..т.е...м...ы... .................................................................................................................................................... 8
2.2.7 Межпроц..е..с..с...н..о..е... .в..з..а...и..м...о..д...е..й...с..т.в...и..е... ............................................................................................................................ 9
2.3 Пользователь.с.к..о.е.. .п..р..о.с..т..р.а..н..с.т..в.о.. ....................................................................................................... 9
Распечатка 2.1 Р..а..с.п..е..ч..а.т..к.а.. .с..и..м..в.о..л..о..в. .с.. .п..о..м..о..щ...ь.ю... .n..m.. ........................................................................... 12
2.4 Последовате.л..ь..н.о..с..т.ь.. .з.а..п..у.с..к..а. .L..i.n..u.x.. ................................................................................................. 13
2.4.1 Фаза на..ч..а..л...ь..н..о...й.. .з..а...г.р...у..з..к..и.. .......................................................................................................................................... 13
2.4.2 Запуск я...д..р...а.. .................................................................................................................................................................... 14
2.4.3 Инициал..и...з.а...ц..и...я.. .п..о...л..ь...з..о..в..а..т..е...л..ь..с..к...о..г..о.. .п..р...о..с...т.р...а..н..с..т..в...а.. ........................................................................................... 18
2.5 Кросс-платфо..р..м..е..н.н..ы..е.. .и..н..с..т.р.у..м..е..н..т.ы.. .G...N..U... ....................................................................................... 20
2.5.1 Сборка .н..а..б...о..р...а.. .и..н...с..т..р..у..м...е...н..т..о..в... .................................................................................................................................. 22
2.5.2 Сборка .н..а..б...о..р...а.. .и..н...с..т..р..у..м...е...н..т..о..в... .д..л...я.. .M....I.P...S... .............................................................................................................. 26
Глава 3, Пакет под.д...е...р...ж....к..и... .п...л...а...т..ф....о...р...м....ы.... .....................................................................29
3.1 Включение B.S...P.. .в.. .п.р..о..ц..е.д..у..р..у.. .с.б..о..р..к.и.. .я..д..р..а. ...................................................................................... 30
3.2 Интерфейс с.и.с..т.е..м..н..о..г.о.. .з.а..г.р..у..з.ч..и..к.а.. .................................................................................................. 32
3.3 Карта памяти. .................................................................................................................................. 36
3.3.1 Карта па...м..я...т.и... .п...р..о..ц...е..с..с...о..р..а.. ..—.... .м...о...д..е...л..ь.. ..п..а...м...я..т.и... .M....I.P...S... ........................................................................................ 37
3.3.2 Карта па...м..я...т.и... .п...л..а..т..ы... ..................................................................................................................................................... 38
3.3.3 Карта па...м..я...т.и... .п...р..о..г..р..а...м...м..н...о..г..о.. .о...б..е...с..п..е...ч..е..н...и..я.. .......................................................................................................... 38
Распечатка 3...1... .П...р..и...м...е..р.. .с...к..р..и..п...т.а... .к..о...м..п...о..н...о..в..щ....и...к..а.. ......................................................................................................... 40
3.4 Управление п..р..е.р..ы..в..а..н..и.я..м..и.. ............................................................................................................. 42
3.5 Подсистема .P..C..I. ............................................................................................................................. 47
3.5.1 Уникаль..н..о..с...т.ь... .а..р..х...и..т..е..к..т..у..р..ы.... .P...C...I. ............................................................................................................................... 47
3.5.2 Архитек.т..у..р..а... .п...р..о..г..р..а...м...м...н..о..г..о.. .о...б..е..с...п..е...ч..е..н..и...я.. .ш....и..н...ы... .P...C...I. ....................................................................................... 50
3.6 Таймеры ................................................................................................................................... 51
3.7 UART ................................................................................................................................... 52
3.7.1 Реализа..ц..и..я... .к..о...н..с..о..л...и.. .................................................................................................................................................... 52
I-1
I-2 Разработка и внедрение системы на встраиваемом Linux
3.7.2 Интерфе..й...с.. .K...G....D...B.. .......................................................................................................................................................... 53
3.8 Управление п..и..т.а..н..и.е..м.. ..................................................................................................................... 53
3.8.1 Управле..н..и..е... .о...б..о..р...у..д..о...в..а..н...и..е...м... .и.. .п...и..т..а..н..и...е..м... ............................................................................................................. 53
3.8.2 Стандар..т..ы.. ..у..п...р..а..в..л...е..н...и..я.. .п...и..т..а..н...и..е..м... ........................................................................................................................... 55
3.8.3 Поддер.ж..к..а... .э..н...е..р..г..о...с..б..е...р..е..г..а..ю....щ...и...х.. .р...е..ж...и..м....о..в.. .п...р..о...ц..е..с...с..о..р...а.. ................................................................................ 56
3.8.4 Унифици...р..о..в..а...н..н...а..я.. .д...р...а..й..в...е..р..н...а..я.. .п...л..а...т.ф...о..р...м...а.. .д...л...я.. .у..п...р..а...в..л..е...н..и..я.. ..п..и...т.а..н...и..е...м.. .................................................... 57
3.8.5 Приложе...н..и..я... .у..п...р..а..в...л..е...н..и..я... .п..и...т.а...н..и..е..м.... ....................................................................................................................... 58
Глава 4, Хранение. .д...а...н...н..ы....х... .в...о... ..в...с..т...р...а..и...в...а...е...м...ы....х... .с...и...с...т..е...м...а...х.. ...............................59
4.1 Карта флеш-.п.а..м..я..т.и.. ........................................................................................................................ 59
4.2 MTD — Техн.о.л..о..г.и..ч.е..с..к.о..е.. .У..с..т.р..о.й..с..т.в..о.. .П..а..м..я..т.и.. .................................................................................. 60
4.2.1 Модель. .M....T..D... ................................................................................................................................................................... 61
4.2.2 Микросх..е...м...ы... .ф...л...е..ш....-.п..а...м..я...т.и... ....................................................................................................................................... 62
4.2.3 Флеш д.и...с..к..и.. .................................................................................................................................................................... 64
4.3 Архитектура .M...T.D... ........................................................................................................................... 65
4.3.1 Структур...а.. .д...а...н..н..ы...х.. ..m....t.d.._..i..n..f.o.. ....................................................................................................................................... 67
4.3.2 Интерфе..й...с.. .м...е...ж..д...у.. ..я..д...р..о..м... ..M....T..D... .и... .н..и...з.к...о..у..р...о..в..н..е...в..ы...м... .д...р...а..й..в..е...р..о...м... .ф...л..е...ш...-..п..а..м...я...т.и.. ....................................... 67
4.4 Пример драй.в..е..р.а.. .M...T..D.. .д..л..я. .N...O..R... F..l.a..s..h. ............................................................................................ 68
Распечатка 4.1 И..м..и..т.а..ц..и.я.. .ф...у.н..к.ц..и..и.. .p..ro..b..e.. .............................................................................................. 71
Распечатка 4.2 И..м..и..т.а..ц..и.я.. .ф...у.н..к.ц..и..и.. .r.e.a..d.. ................................................................................................ 72
Распечатка 4.3 И..м..и..т.а..ц..и.я.. .ф...у.н..к.ц..и..и.. .w..r.i.t.e. ................................................................................................ 74
Распечатка 4.4 И..м..и..т.а..ц..и.я.. .ф...у.н..к.ц..и..и.. .e..ra..s..e.. .............................................................................................. 76
Распечатка 4.5 И..м..и..т.а..ц..и.я.. .ф...у.н..к.ц..и..и.. .s.y..n..c.. ............................................................................................... 78
4.5 Драйверы св.я..з.и.. .с.. .ф..л..е.ш...-.п..а..м..я..т.ь..ю.. ................................................................................................... 79
4.5.1 Заполне..н..и..е... .m....t.d..._..i.n..f.o... .д..л...я.. .м....и..к..р..о...с..х..е...м..ы... ..N...O...R... .F...l.a...s..h.. .......................................................................................... 79
4.5.2 Заполне..н..и..е... .m....t.d..._..i.n..f.o... .д..л...я.. .м....и..к..р..о...с..х..е...м..ы... ..N...A...N...D... .F...l.a..s..h... ....................................................................................... 79
4.5.3 Регистр.а..ц..и...я.. .m....t.d..._..i.n...fo... .................................................................................................................................................. 81
4.5.4 Пример. .д..р...а..й...в..е..р..а... .с...в..я..з..и... .д..л...я.. .N...O....R... .F...l.a..s..h... ............................................................................................................. 83
Распечатка 4...6... .Ф...у...н..к..ц..и...я.. .i.n...i.t._..d...u..m....m....y.._..m....i.p..s.._...m....t.d.._...b..s..p... ................................................................................................ 86
4.6 Блочные и си..м..в..о..л.ь..н..ы..е.. .у..с..т.р.о..й..с..т.в..а.. M...T..D.. ......................................................................................... 87
4.7 Пакет mtdutil.s. ................................................................................................................................. 88
4.8 Встраиваемы..е. .ф...а..й.л..о..в.ы...е. .с..и..с..т.е..м..ы.. .................................................................................................. 89
4.8.1 Ramdisk.. ............................................................................................................................................................................ 89
4.8.2 RAMFS. ............................................................................................................................................................................. 90
4.8.3 CRAMF.S... .(.C...o...m...p...r.e..s..s...e..d... .R...A...M.... .F..i.l.e... .S...y..s...t.e..m....).. .......................................................................................................... 90
4.8.4 Журнал.и..р..у..ю....щ....и..е.. ..ф...а..й...л..о..в..ы....е.. .с...и..с..т..е..м...ы... .д...л...я.. .ф...л...е..ш....-.п..а..м....я..т..и.. .—.... ..J..F...F..S... .a...n..d... .J..F..F...S...2.. ....................................... 90
4.8.5 NFS — .С...е..т..е..в...а..я.. .ф...а...й..л...о..в..а..я... .с...и..с..т..е..м...а... ...................................................................................................................... 92
4.8.6 Файлов.а..я.. .с...и..с...т.е...м..а... .P...R...O....C.. .......................................................................................................................................... 92
4.9 Оптимизация. .п..р..о.с..т.р..а..н..с..т.в.а.. .х..р..а.н..е..н..и.я.. .............................................................................................. 93
4.9.1 Оптимиз..а...ц..и..я... .р..а...з.м....е..р..а... .я..д...р..а... ..................................................................................................................................... 93
Оглавление I-3
4.9.2 Оптимиз..а...ц..и..и... .п..р...о..с..т..р..а...н..с..т..в..а...,. .з..а..н...и..м...а...е..м...о..г..о.. .п...р..и..л...о..ж...е..н...и..я...м..и... ........................................................................... 94
4.9.3 Приложе...н..и..я... .д...л..я.. ..в..с...т.р...а..и..в..а...е..м...о..г..о... .L..i.n...u..x.. ................................................................................................................. 95
4.10 Уменьшени.е. .р..а..з..м..е.р..а.. .п..а.м...я.т..и.,. .з..а..н..и.м..а..е..м..о..г.о.. .я..д..р.о..м.. ........................................................................ 97
Глава 5, Драйвер.ы.... .в...с...т..р...а...и...в...а...е...м...ы....х.. ..у..с...т...р...о...й...с..т...в... ..................................................100
5.1 Драйвер по.с.л..е..д..о..в.а..т.е..л..ь.н..о..г.о.. .п..о..р.т..а. .в.. .L..i.n.u..x.. .................................................................................... 101
Распечатка 5.....1... .М....а..к..р..о..с...ы... .д...о..с..т..у..п...а.. .к.. ..о..б...о..р..у..д...о...в..а..н...и..ю... .M....Y..._..U....A..R....T.. ........................................................................... 103
5.1.1 Инициа..л..и...з.а...ц..и...я.. .и.. ..с..т..а..р...т. .д...р...а..й..в..е...р..а... ........................................................................................................................ 105
Распечатка 5.....2... .С...т..р..у..к..т..у..р..ы.... .д..а...н..н...ы...х.. .M....Y..._..U...A...R...T... ........................................................................................................... 106
5.1.2 Переда..ч...а.. .д...а..н...н..ы...х.. ....................................................................................................................................................... 107
Распечатка 5.....3... .Ф...у...н..к..ц..и...и.. .п...е..р...е..д..а...ч..и... ................................................................................................................................ 107
5.1.3 Приём .д...а...н..н..ы...х.. .............................................................................................................................................................. 109
Распечатка 5.....4... .Ф...у...н..к..ц..и...и.. .п...р..и...ё..м...а.. ..................................................................................................................................... 111
5.1.4 Обрабо..т..ч..и..к.. ..п..р...е..р..ы...в...а..н..и...й.. .......................................................................................................................................... 112
5.1.5 Настро.й...к..а.. .t.e...r.m....i.o..s.. ....................................................................................................................................................... 112
Распечатка 5.....5... .Н...а..с...т.р...о..й..к..а... .t.e...r.m....i.o..s.. .................................................................................................................................. 113
5.2 Сетевой дра..й..в..е.р.. .......................................................................................................................... 114
5.2.1 Инициа..л..и...з.а...ц..и...я.. .и.. ..з..а..к..р...ы..т..и...е.. .у..с...т..р..о..й...с..т..в..а.. .............................................................................................................. 114
Распечатка 5.....6... .Ф...у...н..к..ц..и...я.. .з...о..н..д...и..р..о...в..а..н...и..я... ....................................................................................................................... 116
5.2.2 Переда..ч...а.. .и.. ..п..р...и..ё..м... .д...а...н..н..ы...х.. ...................................................................................................................................... 117
Распечатка 5.....7... .Ф...у...н..к..ц..и...и.. .п...р..и...ё..м...а.. .и... .п...е..р..е...д..а..ч...и.. ............................................................................................................. 118
5.3 Подсистема.. I.2..C.. .в.. .L..i.n.u..x.. ................................................................................................................ 119
5.3.1 Шина I2...C... ........................................................................................................................................................................ 119
5.3.2 Архите.к..т..у..р..а... .п...р..о..г..р..а...м...м...н..о..г..о.. .о...б..е...с..п..е...ч..е..н...и..я.. .I..2..C... .................................................................................................. 121
5.4 Периферийн..ы..е.. .U..S..B.. .у..с..т.р..о..й..с.т..в.а.. .................................................................................................... 127
5.4.1 Основы... .U...S...B... ................................................................................................................................................................. 128
Распечатка 5.....8... .С...т..р..у..к..т..у..р..ы.... .д..а...н..н...ы...х.. .д...р..а...й..в..е..р...а.. .п...е..р..и...ф...е..р...и..й..н...о..г..о.. .U...S...B... .у...с..т..р..о...й..с..т..в..а... ........................................... 132
5.4.2 Драйве..р.. .с...е..т..е..в...о..г.о... .п...е..р..и...ф..е...р..и...й..н..о..г..о... .у..с..т..р...о..й..с...т.в..а... ................................................................................................ 133
5.5 Сторожевой. .т..а.й..м..е..р.. ...................................................................................................................... 136
5.6 Модули ядр..а. ................................................................................................................................ 137
5.6.1 Интерф..е..й...с..ы... .м...о...д..у..л...я.. .................................................................................................................................................. 138
Распечатка 5.....9... .М....о..д..у...л..и... .я..д...р..а.. ............................................................................................................................................ 138
5.6.2 Загруз.к..а.. .и... .в..ы...г..р..у..з...к.а... .м...о..д...у..л...я.. .................................................................................................................................. 139
Глава 6, Перенос. .п...р...и...л...о...ж...е...н..и...й... .......................................................................................140
6.1 Сравнение .а.р..х..и..т.е..к.т.у..р.. .................................................................................................................. 140
6.2 План перен.о.с..а.. .п.р..и..л..о.ж...е.н..и..й.. .......................................................................................................... 142
6.2.1 Выбор .с...т..р..а..т..е..г..и..и.. ..п..е...р..е..н...о..с..а.. ...................................................................................................................................... 143
6.2.2 Написа..н..и...е.. .у..р...о..в...н..я.. .п...е..р...е..н..о...с..а.. .о...п..е...р..а..ц...и..о..н...н..о..й.. ..с..и...с..т..е..м...ы... .(..O...S...P...L..).. .................................................................. 145
6.2.3 Написа..н..и...е.. .д...р..а...й..в..е..р...а.. .A...P...I.. .я..д...р..а... ............................................................................................................................. 146
6.3 Программир..о..в.а..н..и..е. .с.. .п..о..м..о..щ..ь..ю... .p..th..r.e..a..d..-о..в.. .................................................................................... 147
I-3
I-4 Разработка и внедрение системы на встраиваемом Linux
6.3.1 Создан..и..е... .п..о...т.о...к..а.. .и.. ..в..ы...х..о...д.. ..и..з.. .н...е..г..о.. ........................................................................................................................ 147
6.3.2 Синхро..н..и...з.а...ц..и...я.. .п..о...т.о...к..о..в.. ............................................................................................................................................ 150
6.3.3 Заверш...е..н..и...е.. .п...о..т..о..к..а... ................................................................................................................................................... 155
6.3.4 Отдель..н..ы...е.. ..п..о...т.о...к.и... ...................................................................................................................................................... 157
6.4 Уровень пер..е..н..о.с..а.. .о..п.е..р..а..ц.и..о..н..н.о..й.. .с..и.с..т.е..м..ы.. .(.O...S..P..L..). ......................................................................... 157
6.4.1 Эмуляц...и..я.. .и...н..т..е..р...ф...е..й..с...о..в.. .м....ь..ю...т..е..к..с...а.. .R...T..O....S... .......................................................................................................... 158
6.4.2 Эмуляц...и..я.. .и...н..т..е..р...ф...е..й..с...о..в.. .з...а..д..а...ч..и... .R...T..O....S.. ................................................................................................................ 160
6.4.3 Эмуляц...и..я.. .и...н..т..е..р...ф...е..й..с...о..в.. .м....е..ж...п..р...о..ц..е...с..с..н..о...г..о.. .в..з...а..и..м...о...д..е...й..с..т..в..и...я.. .и... .т..а..й..м...е...р..о..в.. ................................................ 166
6.5 Драйвер AP..I .я..д..р..а.. ........................................................................................................................ 167
6.5.1 Написа..н..и...е.. .ф...у..н...к..ц..и..й...-.з..а...г.л..у...ш....е..к.. .п..о...л..ь...з..о..в..а...т.е...л..ь..с...к..о..г..о.. .п...р..о..с...т.р...а..н..с...т.в..а... ............................................................ 169
Распечатка 6.....1... .З..а...г.о...л..о..в...о..ч...н..ы...й.. .ф...а...й..л.. ..д..р...а..й...в..е..р..а... .k...a..p..i. ................................................................................................. 170
Распечатка 6.....2... .П...р..и...м...е..р.. .ф....у..н..к..ц..и...и..-..з..а..г..л..у..ш....к..и.. .п...о..л...ь..з..о..в...а..т..е..л..ь...с..к..о..г..о.. .п...р..о...с..т.р...а..н...с..т..в..а.. .............................................. 170
6.5.2 Реализ..а..ц..и..я... .д...р..а...й..в..е...р..а.. .k...a..p...i ...................................................................................................................................... 172
6.5.3 Исполь..з..о..в..а...н..и...е.. .д...р..а...й..в..е...р..а.. .k...a..p..i. ............................................................................................................................... 175
Глава 7, Linux для... .с...и...с...т..е...м... .р...е...а...л...ь...н...о...г..о... .в...р...е...м...е...н..и... .................................................176
7.1 Операционн.а..я.. .с..и..с.т..е.м..а.. .р..е..а.л..ь..н..о..г.о.. в..р..е..м..е..н.и.. ................................................................................... 176
7.2 Linux и рабо..т.а.. .в.. р..е..а..л.ь..н..о..м.. .в..р..е.м...е.н..и.. .............................................................................................. 177
7.2.1 Задерж..к...а.. .р..е...а..к..ц...и..и.. .н...а.. .п...р..е...р..ы...в..а...н..и..е... ...................................................................................................................... 178
7.2.2 Продож...и..т..е..л...ь..н..о...с..т..ь.. .р...а..б..о..т..ы... .I..S...R... ............................................................................................................................. 179
7.2.3 Задерж..к...а.. .п..л...а..н...и..р..о..в...щ....и..к..а... ........................................................................................................................................ 179
7.2.4 Время .р...а..б..о...т..ы... .п..л..а...н..и...р..о..в..щ....и...к..а.. ................................................................................................................................ 182
7.2.5 Пользо..в..а..т..е..л...ь..с..к..о..е... .п...р..о..с..т..р...а..н..с...т.в...о.. .и... .р..е..ж...и...м... .р..е...а..л...ь..н..о..г..о.. ..в..р...е..м...е..н...и.. ................................................................ 184
7.3 Программир..о..в.а..н..и..е. .в.. .р..е.ж...и..м..е.. р..е..а..л..ь.н..о..г.о.. .в.р..е..м..е..н..и. .в.. .L..i.n.u..x.. .............................................................. 185
7.3.1 Планир..о..в...а..н..и...е.. .п...р..о..ц...е..с..с...о..в.. ........................................................................................................................................ 185
Распечатка 7.....1... .О...п...е..р..а..ц...и..и... .п..л...а..н..и..р...о..в..а...н..и...я.. .п..р...о..ц...е..с..с...а.. ................................................................................................. 189
Распечатка 7.....2... .У..п...р..а...в..л..е..н...и..е... .и..н...т.е...р..в..а...л..а..м...и... .в..р...е..м...е..н...и.. .п...р..о..ц..е...с..с...а.. .S...C...H...E...D..._...R...R... .................................................... 190
7.3.2 Блокир..о..в..к..а.. ..п..а...м...я..т..и.. .................................................................................................................................................... 191
Распечатка 7.....3... .О...п...е..р..а..ц...и..и... .б..л...о..к..и..р...о..в..к..и.. ..п..а...м..я...т..и.. ........................................................................................................... 194
Распечатка 7.....4... .Э...ф...ф...е..к..т..и..в...н..а..я.. ..б..л..о...к..и..р...о..в..к..а... .—.... .1... .......................................................................................................... 195
Распечатка 7.....5... .М....о..д..и...ф...и..ц...и..р..о...в..а..н..н...ы...й.. .с...ц..е...н..а..р...и..й.. .к...о..м...п..о...н..о..в...щ...и...к..а.. ........................................................................... 197
Распечатка 7.....6... .Э...ф...ф...е..к..т..и..в...н..а..я.. ..б..л..о...к..и..р...о..в..к..а... .—.... .2... .......................................................................................................... 197
7.3.3 Совмес...т.н...о.. .и...с..п..о...л..ь..з..у..е...м...а..я... .п..а...м..я...т.ь... .P...O...S....IX... .......................................................................................................... 199
Распечатка 7.....7... .О...п...е..р..а..ц...и..и... .с.. .о...б..щ....е...й.. .п...а..м...я..т..ь..ю.... .P...O...S...I.X... ............................................................................................... 200
7.3.4 Очеред..и... .с...о..о..б...щ...е...н..и...й.. .P...O...S....IX... ................................................................................................................................... 201
Распечатка 7.....8... .О...п...е..р..а..ц...и..и... .с.. .о...ч..е...р..е..д...ь..ю.... .с..о...о..б..щ....е...н..и..й.. ..P...O...S...I.X... ................................................................................... 205
Распечатка 7.....9... .А...с..и...н..х..р...о..н..н...о..е.. .у...в..е...д..о..м...л...е..н...и..е.. .с... .п...о..м...о..щ....ь...ю... .S...I.G....E..V..._...S...I.G...N...A...L... ...................................................... 207
Распечатка 7.....1...0.. .А...с...и..н..х..р...о..н...н..о..е.. ..у..в...е..д..о...м...л..е...н..и..е... .с.. .п...о..м...о...щ...ь...ю... .S....I.G...E...V..._..T...H..R....E...A..D.... .................................................. 208
7.3.5 Семаф.о..р...ы.. ..P...O...S...I.X... ....................................................................................................................................................... 209
Распечатка 7.....1...1.. .О....п..е..р..а...ц..и...и.. .с... .с..е...м...а..ф...о..р...а..м...и.. .P....O...S...I.X.. .................................................................................................... 210
Оглавление I-5
7.3.6 Сигнал.ы... .р...е..а...л..ь..н...о..г..о.. .в...р..е..м...е...н..и.. .................................................................................................................................. 212
7.3.7 Время .и... .т..а..й...м..е...р..ы... .P....O...S...I.X.....1..b.. .................................................................................................................................... 218
7.3.8 Асинхр..о..н...н..ы...й.. .в...в..о...д..-..в..ы...в..о..д... ....................................................................................................................................... 223
Распечатка 7.....1...2.. .К...о..п...и..р..о..в...а..н...и..е.. .ф...а...й..л..а... .с... .п..о...м..о...щ....ь..ю.... .а..с...и..н..х..р...о..н...н..о..г..о.. .в...в..о..д...а..-..в..ы...в...о..д..а... ......................................... 226
7.4 Linux и реж.и.м... ж...ё..с.т..к.о..г.о.. .р..е.а..л..ь..н.о..г.о.. .в..р..е.м...е.н..и.. .................................................................................. 229
7.4.1 Интерф..е..й...с.. .п...р..и..л...о..ж...е..н...и..я.. .р...е..а...л..ь..н...о..г..о.. .в...р..е..м...е...н..и.. .(..R...T..A...I.). ....................................................................................... 231
Распечатка 7.....1...3.. .З...а..д...а..ч...а.. .R...T...A..I. ..в.. .в...и..д...е.. .м....о..д..у...л..я... .я..д...р..а... ................................................................................................ 235
Распечатка 7.....1...4.. .П...р...о..ц..е...с..с.. .L...X..R...T... ....................................................................................................................................... 237
7.4.2 ADEOS... ........................................................................................................................................................................... 238
Глава 8, Сборка и.. .о...т...л...а..д...к...а... ...............................................................................................240
8.1 Сборка ядр.а. ................................................................................................................................. 241
8.1.1 Как раб...о..т..а..е..т.. .п...р..о..ц...е..д..у...р..а.. ..с..б...о..р..к..и.. ............................................................................................................................ 244
8.1.2 Процес..с.. .к..о...н..ф...и...г.у..р...и..р...о..в..а..н...и..я... ................................................................................................................................... 246
8.1.3 Платфо..р..м...а.. ..M...a...k..e..f..i.le... .в... .я..д...р..е... .................................................................................................................................... 247
Распечатка 8.....1... .П...р..и...м...е..р.. .M....a...k..e..f.i.l.e.. ..в.. .я...д..р...е.. .в...е..р...с..и..и... .2....4... ................................................................................................ 248
Распечатка 8.....2... .П...р..и...м...е..р.. .M....a...k..e..f.i.l.e.. ..в.. .я...д..р...е.. .в...е..р...с..и..и... .2....6... ................................................................................................ 249
8.2 Сборка прил..о..ж..е..н..и.й.. ...................................................................................................................... 249
8.2.1 Кросс-.к..о..м...п..и...л..я..ц...и..я.. .с... .п...о..м...о..щ....ь...ю... .c...o..n..f.i.g..u...r.e... .......................................................................................................... 252
8.2.2 Поиск и... .у..с...т.р...а..н...е..н..и..е... .п...р..о..б...л..е..м... .в... .к..о...н..ф...и..г..у..р...а..ц..и..о...н..н...о..м... .с..к...р..и..п...т.е... ..................................................................... 254
8.3 Сборка корн..е.в..о..й.. .ф..а..й.л..о..в..о..й. .с..и..с..т.е..м..ы.. ............................................................................................. 254
Распечатка 8.3. m...k..i.n..it.r.d.. ...................................................................................................................... 256
8.4 Интегрирова..н..н.а..я.. .с..р.е..д..а.. .р..а.з..р..а..б.о..т.к..и. ............................................................................................... 257
8.4.1 Eclipse.. ............................................................................................................................................................................ 258
8.4.2 KDevel.o..p.. ......................................................................................................................................................................... 258
8.4.3 TimeSt.o..r..m... ...................................................................................................................................................................... 259
8.4.4 CodeW.a...r.r..io...r. ................................................................................................................................................................... 259
8.5 Устранение. п..р..о..б.л..е..м..,. .с..в..я..з.а..н..н.ы...х. .с.. .в..и..р.т..у.а..л..ь.н..о..й.. .п.а..м..я..т.ь..ю... .............................................................. 259
8.5.1 Устран.е..н...и..е.. .у...т..е..ч..е...к. ..п..а...м...я..т..и.. ...................................................................................................................................... 261
Распечатка 8.....4... .И...с..п...о..л..ь...з.о...в..а...н..и..е... .m....t.r.a...c..e.. ......................................................................................................................... 264
Распечатка 8.....5... .И...с..п...о..л..ь...з.о...в..а...н..и..е... .d..m....a..l.l.o...c.. ....................................................................................................................... 264
Распечатка 8.....6... .В...ы...в..о...д.. .d...m....a..l.l.o..c... ........................................................................................................................................ 265
8.5.2 Устран.е..н...и..е.. .п...е..р...е..п..о..л...н..е...н..и..й... .п..а...м...я..т..и.. ....................................................................................................................... 266
Распечатка 8.....7... .И...с..п...о..л..ь...з.о...в..а...н..и..е... .E...l.e..c...t.r.i.c... .F...e..n..c..e... .......................................................................................................... 267
8.5.3 Устран.е..н...и..е.. .п...о..в...р..е..ж...д...е..н...и..й.. .п...а..м...я...т.и... ........................................................................................................................ 268
Распечатка 8.....8... .П...р..и...м...е..р.. .р...а..б...о..т.ы.... .V...a..l.g...r.i.n..d... ...................................................................................................................... 270
8.6 Отладчики я..д..р..а.. ........................................................................................................................... 271
8.7 Профилиров..а.н..и..е.. .......................................................................................................................... 273
8.7.1 eProf —... .в...с..т.р...а..и...в..а..е..м....ы...й.. .п..р...о..ф...и..л...и..р...о..в..щ....и...к.. ........................................................................................................... 274
Распечатка 8.....9... .И...с..п...о..л..ь...з.о...в..а...н..и..е... .e..P...r.o...f. ............................................................................................................................ 278
I-5
I-6 Разработка и внедрение системы на встраиваемом Linux
8.7.2 OProfile... ........................................................................................................................................................................... 280
Распечатка 8.....1...0.. .В...ы...в...о..д.. ..O...P...r..o..f.i.l.e.. ...................................................................................................................................... 281
Распечатка 8.....1...1.. .В...ы...в...о..д.. ..O...P...r..o..f.i.l.e.. .с... .а..с...с..о...ц..и..и..р...о..в...а..н..н..ы....м...и.. .и..с...х..о...д..н...ы..м....и.. .ф...а...й..л..а...м..и... ............................................... 282
8.7.3 Kernel .F...u..n..c..t..i.o..n... .I.n..s..t..r.u...m...e..n...t.a...t.i.o..n... ............................................................................................................................. 282
Распечатка 8.....1...2.. .П...р...и..м...е..р.. ..р..а...б..о..т..ы... .K...F...I. ............................................................................................................................. 288
Глава 9, Встроенн...а...я.. ..г..р...а..ф.....и...к..а... ........................................................................................289
9.1 Графическа.я.. .с..и.с..т.е..м..а.. ................................................................................................................... 289
9.2 Графика нас..т.о..л..ь.н..о..г.о.. .L..i.n.u..x.. .-. .г.р..а..ф..и..ч.е..с..к.а..я.. .с.и..с..т.е..м..а.. .X.. ..................................................................... 291
9.2.1 Встраи.в...а..е..м...ы...е... .с..и...с..т..е..м...ы... .и... .X.. .................................................................................................................................... 293
9.3 Введение в. .о..б.о..р..у.д..о..в..а..н..и.е.. .д..л..я.. о..т..о.б..р..а..ж..е..н.и..я.. ................................................................................. 293
9.3.1 Систем..а.. .о...т.о...б..р...а..ж...е..н...и..я.. ............................................................................................................................................... 293
9.3.2 Интерф..е..й...с.. .д...л..я... .в..в...о..д..а... ............................................................................................................................................... 296
9.4 Графика вст..р.а..и..в..а.е..м..о..г.о.. .L..i.n.u..x.. ....................................................................................................... 296
9.5 Графически.й.. .д..р..а.й..в..е..р. .в..с..т.р..а..и.в..а..е..м..о..г.о.. L..i.n..u.x.. ................................................................................... 297
9.5.1 Интерф..е..й...с.. .к..а..д...р...о..в..о...г.о... .б..у..ф....е..р..а.. ..L..i.n...u..x.. .................................................................................................................... 298
Распечатка 9.....1... .П...р..и...м...е..р.. .р...а..б...о..т.ы.... .с.. .к...а..д..р...о..в...ы..м.... .б..у..ф...е...р..о...м... ........................................................................................... 304
9.5.2 Внутре.н...н..е..е.. ..с..т..р..о..е...н..и...е.. .к..а..д...р..о...в..о..г..о.. ..б..у..ф...е...р..а... .......................................................................................................... 307
Распечатка 9.....2... .З..а...в..и...с..и..м...ы...е... .о..т.. .о...б..о..р..у...д..о...в..а...н..и..я.. ..о..п...р..е..д...е..л...е..н..и...я.. .д...р..а..й...в..е...р..а.. .к..а...д..р...о..в...о..г..о.. .б..у...ф...е..р...а.. ....................... 310
Распечатка 9.....3... .О...б...ы...ч..н..ы...й... .д..р...а..й...в..е..р... .к..а..д...р..о...в..о..г..о.. .б...у..ф...е...р..а.. ............................................................................................ 312
9.6 Оконные ср.е..д..ы..,. .и..н..с.т.р..у..м..е..н..т.а..р..и.и.. .и.. .п..р.и..л..о..ж..е.н..и..я.. ............................................................................ 316
9.6.1 Nano-X. ............................................................................................................................................................................. 317
Распечатка 9.....4... .П...р..и...м...е..р.. .п...р..и...л..о..ж...е...н..и..я... .N...a..n...o..-.X... .............................................................................................................. 320
9.7 Заключение.. ................................................................................................................................. 321
Глава 10, uClinux ......................................................................................................................322
10.1 Linux на си..с.т..е..м..а..х. .б..е..з. .M...M...U.. ........................................................................................................ 322
10.1.1 Отлич..и..я.. .L...i.n..u...x.. .и.. ..u..C...l.i.n...u..x.. ......................................................................................................................................... 323
10.2 Загрузка и. .в..ы..п..о..л.н..е..н.и..е.. .п..р..о.г..р.а..м..м... ............................................................................................... 324
10.2.1 Полно..с..т..ь..ю.... .п..е...р..е..м...е...щ...а...е..м...ы...е... .д..в...о..и...ч..н..ы...е.. ..ф...а..й...л..ы... .(..F..R...B...).. ................................................................................. 326
10.2.2 Позиц..и..о..н..н...о.. .н...е..з..а...в..и..с...и..м...ы...й.. .к...о..д.. ..(.P...I.C...). .................................................................................................................. 326
10.2.3 Файло...в..ы...й.. .ф...о...р..м...а..т.. .b...F...L..T.. ......................................................................................................................................... 327
10.2.4 Загру.з..к..а.. .ф....а..й..л...а.. .b..F...L...T.. .............................................................................................................................................. 330
Распечатка 1...0.....1.. .З...а..г..р..у..з...ч..и..к.. .b...F..L...T.. ..................................................................................................................................... 338
Распечатка 1...0.....2.. .М....о..д...и..ф...и...к..а..ц..и..я... .а...д..р..е...с..о...в..,. .в...ы...п..о...л..н..я..е...м...а..я.. ..з..а..г..р..у..з...ч..и..к..о...м.. ............................................................... 340
10.3 Управлени.е.. .п..а.м...я.т..ь.ю... .................................................................................................................. 341
10.3.1 Куча .............................................................................................................................................................................. 341
Распечатка 1...0.....3.. .Р...е...а..л..и...з.а...ц..и...я.. .m....m....a..p.. .в... .u...C...l.i.n..u..x.. ............................................................................................................ 345
Распечатка 1...0.....4.. .Р...е...а..л..и...з.а...ц..и...я.. .m....a..l.l.o...c.. .в.. ..u..C...l.i.b..c... .с... .п..о...м...о..щ....ь..ю.... ."..к..у..ч..и..".. ....................................................................... 346
10.3.2 Стек .............................................................................................................................................................................. 346
10.4 Отображен..и.е.. .ф..а..й..л..а. ./. .п..а..м..я..т.и.. .—... .т.о..н..к.о..с..т.и.. .m..m...a..p..(.). .в. .u..C..l.i.n..u.x.. .......................................................... 347
Оглавление I-7
10.5 Создание .п.р..о..ц.е..с..с..а. ..................................................................................................................... 348
10.6 Совместно. .и..с..п..о.л..ь..з.у..е..м..ы..е.. .б..и.б..л..и..о.т..е..к.и.. ......................................................................................... 350
10.6.1 Реали..з..а..ц..и...я.. .с...о..в..м...е...с..т..н..о.. ..и..с...п..о..л...ь..з..у..е...м..ы....х.. .б...и..б..л..и...о..т..е..к.. .в... .u...C...li..n..u..x.. ..(.l.i.b..N......s..o...). .................................................. 350
Распечатка 1...0.....5.. .Р...а...с..п..о...з.н...а..в...а..н..и...е.. .с...и..м...в..о...л..о..в.. ..с..о...в..м...е..с...т.н...о.. .и..с...п..о...л..ь..з..у..е...м...о..й.. ..б..и...б..л..и..о...т..е..к..и.. ..................................... 352
10.7 Перенос п.р.и..л..о.ж...е..н.и..й.. .н.а.. .u..C..l.i.n..u.x.. .................................................................................................. 353
10.7.1 Созда..н..и...й.. .п...р..о..г..р..а...м...м... .д..л...я.. .u...C...l.i.n..u..x... ........................................................................................................................ 353
10.7.2 Созда..н..и...е.. .с...о..в..м...е...с..т..н..о.. .и...с..п...о..л..ь..з...у..е..м...ы...х.. ..б..и...б..л..и...о..т..е..к.. .д...л..я.. ..u..C...l.i.n..u...x.. ................................................................... 354
10.7.3 Испол..ь..з..о..в...а..н...и..е.. .с...о..в...м...е..с..т..н..о... .и..с...п..о..л...ь..з..у..е...м...о..й.. .б...и..б...л..и..о..т..е..к...и.. .в... .п..р...и..л..о..ж...е...н..и...и.. ................................................. 356
10.7.4 Огран..и..ч..е...н..и..я... .н..а.. ..п..а...м...я..т.ь... ......................................................................................................................................... 357
10.7.5 Огран..и..ч..е...н..и..я... .m...m....a...p.. ................................................................................................................................................. 358
10.7.6 Огран..и..ч..е...н..и..я... .н..а.. ..у..р...о..в..н..е... .п..р...о..ц..е...с..с...а.. ..................................................................................................................... 358
Распечатка 1...0.....6.. .П...е...р..е..н...о..с.. .п...р..и..л...о..ж...е...н..и..й... .н..а... .u..C...l.i.n...u..x.. .................................................................................................... 358
10.8 XIP — eXec..u..t.e.. I.n.. .P..l.a..c..e.,. .в..ы..п..о..л..н.е..н..и..е. .н..а.. .м..е..с.т..е. .............................................................................. 360
10.8.1 Аппар..а..т..н..ы...е... .т..р..е..б...о..в..а...н..и..я... ........................................................................................................................................ 360
10.8.2 Прогр.а...м...м..н...ы...е.. .т..р...е..б..о...в..а..н..и...я.. ..................................................................................................................................... 361
10.9 Сборка ди.с.т..р.и..б..у.т..и..в.а.. .u..C..l.i.n.u..x.. ...................................................................................................... 361
Приложение А, Ус..к...о...р...е..н...и...е... .з..а...п...у..с...к...а... ............................................................................364
Методы сокращ..е..н..и.я.. .в..р.е..м..е..н..и.. .и..н.и..ц..и..а.л..и..з.а..ц..и.и.. .з..а.г..р.у..з..ч.и..к..а. .................................................................... 365
Настройка ядра.. д..л..я.. .у..м..е..н.ь..ш...е..н.и..я.. .в..р..е.м...е.н..и.. .з.а..п..у.с..к..а. ............................................................................. 366
Настройка поль.з..о.в..а..т.е..л..ь.с..к..о.г..о. .п..р..о..с..т.р..а.н..с..т.в..а. .д..л..я.. .у..м..е..н.ь..ш...е..н.и..я.. .в..р.е..м..е..н..и.. .з.а..п..у.с..к..а. ................................... 366
Измерение вре.м..е..н.и.. .з..а.г..р.у..з..к.и.. ............................................................................................................. 366
Приложение Б, GP....L... .и... .в...с...т..р...а...и...в...а...е..м....ы....й... .L...i.n...u...x... ........................................................367
Приложения по.л.ь..з..о.в..а..т.е..л..ь.с..к..о.г..о.. п..р..о..с..т.р..а.н..с..т.в..а. ..................................................................................... 368
Ядро ................................................................................................................................... 368
Что следует по.м..н.и..т.ь.. .......................................................................................................................... 369
Индекс 371
I-7
1 Разработка и внедрение системы на встраиваемом Linux
Глава 2, Начало работы
Эта глава делится на три части. Первая часть описывает разные архитектуры
встраиваемых ОС и сравнивает их с архитектурой Linux. Затем дан краткий обзор ядра и
пользовательского пространства Linux. Вторая часть главы объясняет последовательность
запуска Linux. Последняя часть рассказывает об инструментах для кросс-разработки.
2.1 Архитектура встраиваемого Linux
ОС Linux является монолитной. Обычно операционные системы поставляются в трёх
вариантах: в режиме исполнения реального времени, монолитные и микроядра. В основе
такой классификации лежит то, как ОС использует аппаратные средства для защиты.
2.1.1 Выполнение в режиме реального времени
Традиционные ОС исполнения в режиме реального времени предназначены для
процессоров без MMU. На этих операционных системах всё адресное пространство плоское
или линейное, без защиты памяти между ядром и приложениями, как показано на Рисунке
2.1.
Рисунок 2.1 Архитектура традиционной RTOS.
На Рисунке 2.1 показана архитектура выполнения реального времени, где основное ядро,
подсистемы ядра и приложения совместно используют одно и то же адресное пространство.
Эти операционные системы используют немного памяти и имеют небольшой размер, так как
ОС и приложения сгруппированы в единый образ. Как следует из названия, они по своей
природе работают в режиме реального времени, потому что нет накладных расходов
системных вызовов, передачи сообщений или копирования данных. Однако, поскольку ОС
не обеспечивает защиты, всё программное обеспечение, работающее в системе, должно
быть надёжным. Добавление нового программного обеспечения становится не очень
приятным действием, потому что оно должно быть тщательно протестировано, чтобы не
обрушить всю систему. Кроме того, очень трудно добавлять приложения или модули ядра
динамически, так как система должна быть выключена. Под эту категорию подпадают
большинство патентованных и коммерческих RTOS.
В течение последнего десятилетия встраиваемые системы были свидетелями сдвига
