基于国产龙芯GS32I的开发板的设计与嵌入式Linux的移植
摘要
目前,嵌入式系统已经渗透到各个领域:工业控制,军事国防,消费类电子产品,网络通信等,但大部分领域的应用都是基于国外各大厂商的嵌入式处理器。在嵌入式领域使用国产芯片,走国产化道路已经成为一个迫切需要解决的问题。
龙芯系列处理器是我国第一款兼顾通用及嵌入式CPU特点的新一代32位CPU,本文以龙芯GS32I SoC处理器为核心,探讨并设计如何构造一个小型嵌入式硬件系统,同时兼顾科研与应用两方面的要求,在该平台的基础上可以连接各种外设进行嵌入式算法的实验。该系统经简单修改能方便地应用在军事、工业控制、数据采集等领域,这对在嵌入式系统领域走国产化道路有着重要的意义。
本文使用工具OrCAD Capture和PADS 2005完成系统原理图和PCB的硬件设计。Linux是90年代以来逐渐成熟的一个开放源代码的操作系统,在嵌入式领域得到了广泛的关注,因此,本文选取linux作为开发平台的操作系统,分析介绍了分析内核源代码的方法、如何裁剪配置linux操作系统以及linux在龙芯处理器上的启动过程。最后把裁剪配置好的linux在龙芯开发板上运行起来。
Currently, the embedded system has broadly used in many fields such as industry control, the military national defense,electronic consumable ,communication and so on, but most of all application are based on embedded processor of foreign manufacturers. So useing the domestic chip in embedded realm are now becoming a urgent problem to be solved.
The Godson’s series processor is the first 32-bits CPUs of China,in which the characteristics of both the general cpu and the embedded cpu are considered. In this dissertation, taking the godson GS32I SoC processor as the core, we study how to design a small embedded hardware system, which is designed for the research in Embedded System and for the hand-held PC products also. Using this platform we can make the experiment of embedded algorithm by linking all kinds of peripheral, and this platform through simple modification can expediently be applied to the military, industry control, data acquisition and so on. It has the important meaning to use the national product in the embedded realm.
The schematic diagram of the design is pictured with Orcad Capture and the Printed Circuit Board(PCB) is designed with PowerPCB.
The embedded Operating System is the linux in the platform. Linux is an open source operating system which becomed more and more mature from 1990s,and be extensively concerned in the embedded realm. In this dissertation, it is discussed that how to analysis the linux kernel, how to cut and configure the linux operating system and how to boot the linux in the GS32I CPU. Finally the linux OS is embedded in the GS32I board and booted from the network or the DOM.
龙芯系列处理器是我国第一款兼顾通用及嵌入式CPU特点的新一代32位CPU,本文以龙芯GS32I SoC处理器为核心,探讨并设计如何构造一个小型嵌入式硬件系统,同时兼顾科研与应用两方面的要求,在该平台的基础上可以连接各种外设进行嵌入式算法的实验。该系统经简单修改能方便地应用在军事、工业控制、数据采集等领域,这对在嵌入式系统领域走国产化道路有着重要的意义。
本文使用工具OrCAD Capture和PADS 2005完成系统原理图和PCB的硬件设计。Linux是90年代以来逐渐成熟的一个开放源代码的操作系统,在嵌入式领域得到了广泛的关注,因此,本文选取linux作为开发平台的操作系统,分析介绍了分析内核源代码的方法、如何裁剪配置linux操作系统以及linux在龙芯处理器上的启动过程。最后把裁剪配置好的linux在龙芯开发板上运行起来。
Currently, the embedded system has broadly used in many fields such as industry control, the military national defense,electronic consumable ,communication and so on, but most of all application are based on embedded processor of foreign manufacturers. So useing the domestic chip in embedded realm are now becoming a urgent problem to be solved.
The Godson’s series processor is the first 32-bits CPUs of China,in which the characteristics of both the general cpu and the embedded cpu are considered. In this dissertation, taking the godson GS32I SoC processor as the core, we study how to design a small embedded hardware system, which is designed for the research in Embedded System and for the hand-held PC products also. Using this platform we can make the experiment of embedded algorithm by linking all kinds of peripheral, and this platform through simple modification can expediently be applied to the military, industry control, data acquisition and so on. It has the important meaning to use the national product in the embedded realm.
The schematic diagram of the design is pictured with Orcad Capture and the Printed Circuit Board(PCB) is designed with PowerPCB.
The embedded Operating System is the linux in the platform. Linux is an open source operating system which becomed more and more mature from 1990s,and be extensively concerned in the embedded realm. In this dissertation, it is discussed that how to analysis the linux kernel, how to cut and configure the linux operating system and how to boot the linux in the GS32I CPU. Finally the linux OS is embedded in the GS32I board and booted from the network or the DOM.
引文
[1] 田泽. 嵌入式系统开发与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005
[2] 张晓林,崔迎炜等.嵌入式系统设计与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006
[3] 慕春棣.嵌入式系统的构建[M].北京:清华大学出版社,2004
[4] 郑纬民,汤志忠.计算机系统结构[M].第二版.北京:清华大学出版社,1998
[5] 李大友,张秀琼,吴定荣.微型计算机接口技术.北京:清华大学出版社,1998
[6] 探矽工作室.嵌入式系统开发圣经[M].北京:中国青年出版社,2002
[7] 陈莉君.Linux 操作系统内核分析[M].北京:中国邮电出版社,2000
[8] 郭玉东.Linux 操作系统结构分析[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002
[9] DANIEL P.BOVET&MARCOCESATI.深入理解 Linux 内核[M].陈莉君,冯锐,牛欣源.第二版.北京:中国电力出版社,2004
[10] MIPS Technologies,Inc.MIPS32TM Architecture For Programmers Volume III: The MIPS32TM Privileged Resource Architecture[Z].www.mips.com,,2001
[11] MIPS Technologies,Inc.MIPS32TM Architecture For Programmers Volume II: The MIPS32TM Instruction Set[Z].www.mips.com,,2001
[12] MIPS Technologies,Inc.MIPS32TM Architecture For Programmers Volume I: Instroduction to the MIPS32TM Architecture[Z].www.mips.com,,2001
[13] BLX IC Design Corp.GS32ITM Processor from BLX Data Sheet[Z].神州龙芯公司,2003
[14] Scott Maxwell.Linux 内核源代码分析[M].冯锐,邢飞,刘隆国,陆丽娜.北京:机械工业出版社,2000
[15] John Goerzen.Linux 编程宝典[M].魏永明,耿岳,游华云.北京:电子工业出版社, 2000
[16] Timothy Parker.实用技术:Linux 系统管理(实战篇)[M].薛秦春.北京:电子工业出版社,2000
[17] 谭浩强.C程序设计[M].第二版.北京:清华大学出版社,1999
[18] 严蔚敏,吴伟民.数据结构[M].北京:清华大学出版社,2000
[19] 王雪龙.嵌入式 Linux 系统设计与应用[M].北京:清华大学出版社,2001
[20] 冯耀辉,黄星明.印刷电路板设计:PowerPCB 5.0 入门与提高[M].北京:人民邮电出版社,2003
[21] 贾新章.OrCAD/Capture CIS 9 实用教程[M].西安:西安电子科技大学出版社,2000
[22] 曾峰,侯亚宁,曾凡雨.印刷电路板(PCB)设计与制作[M].北京:电子工业出版社,2002
[23] HOWARD W. JOHNSON,MARTIN GRAHAM.High-Speed digital design[M].http://www.prenhall.com
[24] Stephen H. Hall, Garrett W. Hall, James A. McCall.High-Speed Digital System Design[M].Wiley-Interscience,2000
[25] 金环衣,胡建萍,陈显萼.高速 PCB 板的电源布线设计[J].杭州:杭州电子工业学院学报.2002,第 22 卷(第 1 期)
[26] 袁子建,高志敏,高举.高速 PCB 的过孔设计[J].山西:电子工艺技术.2002,第 23 卷(第4 期)
[27] 徐暄 ,徐红勇,欧阳俊辉,王丽芳.印制电路板的电磁兼容问题[J].山西:电子工艺技术.2001,第 22 卷(第 4 期)
[28] 伦德全.电路板级的电磁兼容设计[Z].摩托罗拉微控制器部,2006
[29] 魏平,夏良正,王岩.Linux 体系结构及嵌入式 Linux 的移植方法[J].江苏:东南大学学报(自然科学版).2004,第 34 卷(增刊)
[30] 陶永等.基于 MIPS 体系的嵌入式 Linux 引导装载系统的设计与实现[J].成都:计算机应用.2004,第 24 卷(第 11 期)
[31] 刘丙成.基于μ C/OS-Ⅱ下位机控制内核的设计[D].呼和浩特:内蒙古工业大学硕士学位论文.2005
[32] 杨益.Linux 操作系统内核及源代码分析[D].武汉:武汉理工大学硕士学位论文.2001
[33] 武杰.“龙芯”系统中的北桥设计[D].合肥:中国科学技术大学博士学位论文.2003
[34] Sweetman.MIPS 处理器设计透视[D].赵俊良,张福新,陶品.北京:北京航空航天大学出版社,2005
[2] 张晓林,崔迎炜等.嵌入式系统设计与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006
[3] 慕春棣.嵌入式系统的构建[M].北京:清华大学出版社,2004
[4] 郑纬民,汤志忠.计算机系统结构[M].第二版.北京:清华大学出版社,1998
[5] 李大友,张秀琼,吴定荣.微型计算机接口技术.北京:清华大学出版社,1998
[6] 探矽工作室.嵌入式系统开发圣经[M].北京:中国青年出版社,2002
[7] 陈莉君.Linux 操作系统内核分析[M].北京:中国邮电出版社,2000
[8] 郭玉东.Linux 操作系统结构分析[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002
[9] DANIEL P.BOVET&MARCOCESATI.深入理解 Linux 内核[M].陈莉君,冯锐,牛欣源.第二版.北京:中国电力出版社,2004
[10] MIPS Technologies,Inc.MIPS32TM Architecture For Programmers Volume III: The MIPS32TM Privileged Resource Architecture[Z].www.mips.com,,2001
[11] MIPS Technologies,Inc.MIPS32TM Architecture For Programmers Volume II: The MIPS32TM Instruction Set[Z].www.mips.com,,2001
[12] MIPS Technologies,Inc.MIPS32TM Architecture For Programmers Volume I: Instroduction to the MIPS32TM Architecture[Z].www.mips.com,,2001
[13] BLX IC Design Corp.GS32ITM Processor from BLX Data Sheet[Z].神州龙芯公司,2003
[14] Scott Maxwell.Linux 内核源代码分析[M].冯锐,邢飞,刘隆国,陆丽娜.北京:机械工业出版社,2000
[15] John Goerzen.Linux 编程宝典[M].魏永明,耿岳,游华云.北京:电子工业出版社, 2000
[16] Timothy Parker.实用技术:Linux 系统管理(实战篇)[M].薛秦春.北京:电子工业出版社,2000
[17] 谭浩强.C程序设计[M].第二版.北京:清华大学出版社,1999
[18] 严蔚敏,吴伟民.数据结构[M].北京:清华大学出版社,2000
[19] 王雪龙.嵌入式 Linux 系统设计与应用[M].北京:清华大学出版社,2001
[20] 冯耀辉,黄星明.印刷电路板设计:PowerPCB 5.0 入门与提高[M].北京:人民邮电出版社,2003
[21] 贾新章.OrCAD/Capture CIS 9 实用教程[M].西安:西安电子科技大学出版社,2000
[22] 曾峰,侯亚宁,曾凡雨.印刷电路板(PCB)设计与制作[M].北京:电子工业出版社,2002
[23] HOWARD W. JOHNSON,MARTIN GRAHAM.High-Speed digital design[M].http://www.prenhall.com
[24] Stephen H. Hall, Garrett W. Hall, James A. McCall.High-Speed Digital System Design[M].Wiley-Interscience,2000
[25] 金环衣,胡建萍,陈显萼.高速 PCB 板的电源布线设计[J].杭州:杭州电子工业学院学报.2002,第 22 卷(第 1 期)
[26] 袁子建,高志敏,高举.高速 PCB 的过孔设计[J].山西:电子工艺技术.2002,第 23 卷(第4 期)
[27] 徐暄 ,徐红勇,欧阳俊辉,王丽芳.印制电路板的电磁兼容问题[J].山西:电子工艺技术.2001,第 22 卷(第 4 期)
[28] 伦德全.电路板级的电磁兼容设计[Z].摩托罗拉微控制器部,2006
[29] 魏平,夏良正,王岩.Linux 体系结构及嵌入式 Linux 的移植方法[J].江苏:东南大学学报(自然科学版).2004,第 34 卷(增刊)
[30] 陶永等.基于 MIPS 体系的嵌入式 Linux 引导装载系统的设计与实现[J].成都:计算机应用.2004,第 24 卷(第 11 期)
[31] 刘丙成.基于μ C/OS-Ⅱ下位机控制内核的设计[D].呼和浩特:内蒙古工业大学硕士学位论文.2005
[32] 杨益.Linux 操作系统内核及源代码分析[D].武汉:武汉理工大学硕士学位论文.2001
[33] 武杰.“龙芯”系统中的北桥设计[D].合肥:中国科学技术大学博士学位论文.2003
[34] Sweetman.MIPS 处理器设计透视[D].赵俊良,张福新,陶品.北京:北京航空航天大学出版社,2005