本发明涉及嵌入式操作系统领域，特别是涉及嵌入式Linux在特定硬件平台上的移植和启动。
背景技术：
与其他嵌入式操作系统相比，嵌入式Linux具有源码开放、高稳定性、开发成本低、硬件支持多样、易移植性、开发周期短等特点，被学术界、商业界、工业界广泛关注。在嵌入式应用方面，Linux 2.6新版本内核提供更强有力的支持，比如对中断特性的提升、响应时间的缩短、内核抢占特性的支持、高效调度算法的引入等等，特别是实时特性的提升，使得其在嵌入式系统中得到更为广泛的应用。
SoPC(System On a Programmable Chip，可编程片上系统)作为一种特殊的嵌入式微处理器系统，融合了SoC和FPGA各自的优点，并具备软硬件在系统可编程、可裁减、可扩充、可升级的功能，已逐渐成为一个新兴的技术方向。SoPC的核心是在FPGA上实现的嵌入式微处理器核，而如何针对特定的微处理器选择合适的嵌入式操作系统是SoPC开发的难点之一。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种移植嵌入式系统并在SD卡启动的方法，实现Linux中自定义硬件设备驱动的添加、系统配置和SD卡的启动。
本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：
一种移植嵌入式系统并在SD卡启动的方法，包括以下步骤：
1)建立交叉编译环境
采用交叉编译的方法，在宿主机上对内核和应用程序进行编译，生成目标机处理器可执行的二进制位流文件，将此文件下载到目标机运行；针对软核微处理器建立交叉编译器，运行source./settings.sh脚本，自动建立交叉编译环境；
2)建立硬件平台
为每个应用工程建立一个文件夹，保存该工程的硬件配置，选择相应的硬件平台，内核就会读取该工程文件夹下的配置文件。使用Linux-newplatform命令建立硬件平台，运行make menuconfig命令，在Vendor/Product Selction选项中选择该硬件平台，将在EDK下生成的配置文件转换成Linux可以识别的格式，在工程文件夹下运行Linux-copy-autoconfig命令，自动完成格式转换，并拷贝配置文件到已选择的工程文件夹下；
3)添加自定义设备驱动
将自定义IP核添加到Linux配置中。主要步骤如下:
首先使设备初始化函数ddc.c与内核配置相关联；
然后使设备驱动程序ddc_adapter.c与内核配置相关联；
最后修改设备驱动程序所在目录下的Kconfig文件，使配置内核时可以选择该设备驱动，由此在配置Linux内核时选择自定义的设备驱动；
4)配置Linux内核
运行图形编辑工具make menuconfig命令，对内核和系统环境进行配置。
在内核配置的设备驱动选项中，选择与系统的硬件配置一致的硬件设备驱动，具体配置以下几项:
[Block devices]块设备选择；
[Misc device]混杂设备选择；
[Network device support]网络设备选择；
[Character devices]字符设备选择；
挂载DOS文件系统的SD卡，自动进入系统环境配置，包括以下几项:
[System Settings]系统设置；
[Core Applications]内核应用；
[Network Applications]网络应用；
[Miscellaneous Applications]混杂应用；
[BusyBox]:配置系统内核中的命令；
依次执行命令:make dep，make clean，make all，建立文件依赖关系，清除旧文件，编译内核，生成内核image；
5)修改Linux配置文件
将上述步骤生成的image文件下载到SoPC中，正常登陆Linux系统，修改inittab文件，直接启动shell；自动运行应用程序:修改rc文件，在此添加应用程序的命令，启动后运行该命令；去掉customize Vendor/User Setting中Core Applications下的agetty选项和init选项，重新编译内核，使修改写入Linux的文件系统中；
6)使用SD卡启动Linux
将硬件比特流文件和image.elf制作成ACE文件，复制到SD卡中，配置SD卡启动Linux，将SD卡分区和格式化，然后挂载此文件系统，步骤如下:
(1)将SD卡挂载到Linux系统中，运行命令fdisk/dev/sda把SD卡分成3个区，第一分区存放system.ace文件；第二分区为Linux Swap交换分区，第三分区存放根文件系统；
(2)Linux下格式化第三分区为ext2文件系统，运行命令:mke2fs/dev/sda3；在/etc/fstab下输入命令:/dev/sda3/mnt/rootfs auto defaults，user，noauto 0 0；挂载该目录:mount/mnt/rootfs，把根文件系统rootfs拷贝到SD卡的该分区上；
(3)Windows下格式化第一分区为FAT32文件系统，把system.ace复制到这个分区；
(4)Linux下格式化第二分区为交换分区，运行命令:mkswap/dev/sda2。
(5)就绪后，插入SD卡，开启电源，从SD卡启动Linux。
本发明与背景技术相比，具有的以下有益效果：实现了Linux在软核处理器的移植，并成功实现Linux中自定义硬件设备驱动的添加、系统配置和SD卡的启动方案。通过移植Linux，本文开发的SoPC可以直接用于实际工程；该嵌入式操作系统的移植快速、简单，而且由于其基于Linux内核，从而保证了系统的稳定性。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的优选实施例。
在SoPC硬件系统构建完成后，针对此结构配置操作系统的内核，具体步骤如下:
1.建立交叉编译环境
嵌入式系统开发一般采用交叉编译的方法，即在宿主机上对内核和应用程序进行编译，生成目标机处理器可执行的二进制位流文件，将此文件下载到目标机运行。Linux针对软核微处理器建立交叉编译器，运行source./settings.sh脚本，系统会自动建立交叉编译环境。
2.建立硬件平台
为每个应用工程建立一个文件夹，保存该工程的硬件配置。在移植Linux时，只需选择相应的硬件平台，内核就会读取该工程文件夹下的配置文件。使用Linux-newplatform命令建立硬件平台，如果使用MMU(虚拟内存管理单元)，则在此命令后添加-m选项。硬件平台建立起来后，运行make menuconfig命令，在Vendor/Product Selction选项中选择该硬件平台。此时，还需将在EDK下生成的配置文件转换成Linux可以识别的格式。在工程文件夹下运行Linux-copy-autoconfig命令，自动完成格式转换，并拷贝配置文件到已选择的工程文件夹下。
3.添加自定义设备驱动
本系统自定义了IP核，因此必须开发驱动程序并将其添加到Linux配置中。添加自定义设备驱动主要步骤如下:
首先在平台配置目录下Makefile文件中添加语句:
platobj-$(CONFIG_ETLOGIX_DDC)+＝ddc.o
和
$(obj)/ddc.o:.config，
使设备初始化函数ddc.c与内核配置相关联；
然后在驱动程序所在目录下的Makefile文件中添加语句:
obj-$(CONFIG_ETLOGIX_DDC)+＝ddc_adapter.o，
使设备驱动程序ddc_adapter.c与内核配置相关联；
最后修改设备驱动程序所在目录下的Kconfig文件，使配置内核时可以选择该设备驱动，添加以下语句:
config ETLOGIX_DDC//内核配置目录中所显示的选项
bool"ETLogix DDC Driver"//该配置选项为布尔型，即有选择和不选择两种状态
depends on MICROBLAZE//该配置选项的依赖关系
通过以上文件的修改，就可以在配置Linux内核时选择自定义的设备驱动。
4.配置Linux内核
Linux内核的可裁剪性使我们能够方便地将内核通过修改、裁剪、编译移植到一个嵌入式系统中。运行图形编辑工具make menuconfig命令，对内核和系统环境进行配置。
在内核配置的设备驱动选项中，一定要选择与系统的硬件配置一致的硬件设备驱动，否则内核编译时就会出错。针对本系统的硬件配置，主要配置以下几项驱动:
[Block devices]块设备选择Xilinx SystemACE support；
[Misc device]混杂设备选择FSL FIFO driver，然后进入FSL Channel Selection，选择FIFO on FSL0；选择自添加设备驱动ETLogix DDC101 Driver；
[Network device support]网络设备选择Ethernet(1000Mbit)子菜单中的Xilinx 10/100/1000LL TEMAC support；
[Character devices]字符设备选择Serial drivers子菜单中的8250/16550and compatible serial support和Console on 8250/16550and compatible serial port；
文件系统选项中，默认选择了ext2、romfs和cramfs文件系统，其他文件系统可以根据需要自行选择。本系统需要挂载DOS文件系统的SD卡，因此进行以下配置:
[DOS/FAT/NT Filesystems]选择MSDOS fs support；
[Native Language Support]，选择Codepage 437(United States，Canada)；内核配置中的其它的配置可以根据目标系统的不同灵活配置，配置完成后保存退出，自动进入系统环境配置菜单。
系统环境配置是对Linux的属性、命令进行配置，主要有以下几个选项:
[System Settings]系统设置:配置系统的网络地址、默认用户名、默认登陆密码和所用根文件系统等内容；
[Core Applications]内核应用:主要配置内核的常用特性；
[Network Applications]网络应用:配置网络应用时的相关命令；
[Miscellaneous Applications]混杂应用:配置系统内核中的命令；
[BusyBox]:配置系统内核中的命令。
Linux已经设置好了编译规则，因此配置完成后，依次执行命令:make dep，make clean，make all，建立文件依赖关系，清除旧的文件，编译内核，生成内核image。
2.5修改Linux配置文件
将上述步骤生成的image文件下载到SoPC中即可正常登陆Linux系统，如果应用工程有特殊要求，可以修改所生成文件系统中的文件。本系统需SoPC上电后自动登录系统，并运行开发的应用程序，因此，进行如下配置:修改inittab文件，将ttyS0:vt100:后面修改为/bin/sh，这样在内核启动时，就不需要输入系统的用户名和密码直接启动shell；自动运行应用程序:修改rc文件，在此添加应用程序的命令，Linux启动后就会运行该命令。修改后，还需去掉customize Vendor/User Setting中Core Applications下的agetty选项和init选项，否则，在重新编译内核时将覆盖修改的内容。修改完配置文件后，要重新编译内核，使修改写入Linux的文件系统中。
经过编译的Linux内核image文件主要有:image.bin、image.elf、image.ub。根据选择image文件的不同，Linux有四种启动方案:XMD下载启动、TFTP网络下载启动、FLASH启动和SD卡启动。其中，XMD和TFTP网络下载启动方案，在每次系统上电后都必须重新下载，适用于系统调试；FLASH启动方案在系统上电后自动从FLASH中读取配置文件，但FLASH烧写速度较慢，更改系统配置较为不便；因此，本系统选用SD卡启动方案。
使用SD卡启动Linux，是将硬件比特流文件和image.elf制作成ACE文件，复制到SD卡中，配置SD卡启动Linux。制作ACE文件，在EDK Shell窗口运行命令:
xmd-tcl genace.tcl(命令工具)
-jprog-board ml402(所需的开发板)
-hw implementation/download.bit(生成的bitstream文件)
-elf image.elf(编译linux内核生成的可执行网表文件)
-ace system.ace(需生成的ACE文件)
成功后，适合于ML-402开发板的ACE文件就生成了。
Linux运行需要根文件系统的支持，它是Linux系统的根本所在，启动时必须加载以支持系统的运行。而image.elf中不包含文件系统，因此，使用SD卡启动时必须手动加载文件系统。在编译Linux内核时，已经生成了以romfs文件夹为名称的文件系统，所以只需将SD卡分区和格式化，然后挂载此文件系统，步骤如下:
(1)将SD卡挂载到Linux系统中，运行命令fdisk/dev/sda把SD卡分成3个区，第一分区存放system.ace文件；第二分区为Linux Swap交换分区，第三分区存放根文件系统。
(2)Linux下格式化第三分区为ext2文件系统，运行命令:mke2fs/dev/sda3；在/etc/fstab下输入命令:/dev/sda3/mnt/rootfs auto defaults，user，noauto 0 0(把设备sda3挂在/mnt/rootfs文件下，文件系统为默认的ext2，普通用户，能挂载，不转储，不在启动时扫描文件系统)；挂载该目录:mount/mnt/rootfs，这样就可以把根文件系统rootfs拷贝到SD卡的该分区上。
(3)Windows下格式化第一分区为FAT32文件系统，把system.ace复制到这个分区。
(4)Linux下格式化第二分区为交换分区，运行命令:mkswap/dev/sda2。
准备就绪后，插入SD卡，开启电源，就可以从SD卡启动Linux。
本文介绍了一种用于软核处理器的嵌入式Linux操作系统，并详细讨论了其内核配置和启动方案。通过移植Linux，本文开发的SoPC可以直接用于实际工程；该嵌入式操作系统的移植快速、简单，而且由于其基于Linux内核，从而保证了系统的稳定性。因此，在SoPC应用日益复杂的背景下具有很大意义和良好的应用前景。
应该理解，上述实施例仅仅是说明性的，本发明并不局限于该特定实施例，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种各样的改进和变型。