Linux基础架构在晶心平台上的移植研究

鉴于越来越多使用者将Linux移植到晶心平台(Andes Embedded™)上(AndesCore™ N12或N10)，本文的目的在协助使用者快速、有效率的将Linux 移植到自建的FPGA板子上(CPU是AndesCore™ 的 N12或N10)。笔者曾协助多家公司工程师进行Linux移植到晶心平台的工作，将Linux移植过程容易遭遇的问题与盲点进行实际说明，期望能对使用者有所帮助，也希望读者不吝指教提供您宝贵的意见。

在进行Linux移植时会发现，使用者的晶心平台可能会有各式各样的组合，除了CPU是使用N12或N10外，使用者对于其他的周边(如RAM，ROM，Timer…..)之搭配各有所好，为了有系统性说明Linux移植的要领，将选定一明确的硬件，软件，与开发工具(toolchain)环境做演练说明，除了让读者可以实作明了文中的叙述，当使用者的周边非原设计的硬件(用户自己的IP)时，可以运用移植的基本原则，更改希望移植IP的Linux驱动程序，其他原始码不动，逐一的将使用者的周边驱动程序移植到晶心的平台。

在Linux移植过程中，使用者须建立一基本观念，那就是整个Linux OS可分为两部分，第一部分是与硬件相关的HW dependence code，这部分的程序代码会因对应不同的硬件而造成软件部分需做不同程度的改写；第二部份是与硬件无关的generic code，这部分的程序代码与硬件无关，纯软件运作，不会因平台(Andes, X86, Arm..)的改变而有差别。移植Linux的工程师第一步需要能区分出哪一部分程序代码是 HW dependence code，另外部分的程序代码就是generic code，如果在这阶段对程序代码判断错误(HW dependence code/generic code)会拖延Linux移植的进程并增加调试时的困难。

Linux移植到晶心平台过程中，首先须先做到Linux基础架构移植成功。在调试时，Linux的基础架构组件是CPU，timer，interrupt与UART，当CPU与这3项周边移植成功后，scheduler可以运行了，printk也可以运行了Linux系统已经可以正常的运作了。接下来的工作只需将需移植的驱动程序一个一个移植即可，基础骨架移植完成后，调试也有printk可用，接下来只需将肉 (需要加的device drivers) 填上即可。Linux移植比较困难的地方是Linux基础架构尚未完成之前(Linux移植的初期阶段)的调试，所幸晶心提供的标准调试工具与AndeShape™的调试器AICE，可以一步一步找出问题之所在，让初期移植Linux的调试也变得很简单，具体得作法，后文会详细说明。本文叙述重点是如何在晶心平台上建立Linux基础架构，至于个别Linux 驱动程序的移植，坊间有许多的书在介绍，本文就不多加赘述。

1. 开发环境与程序

使用者开始进行Linux移植到晶心平台，首先须先选定一版晶心的Linux原始码作为基准再进行软件移植，修改原始码以符合使用者的开发平台，经由工具链的compile与link所产生的Linux的映像文件，再放到FPGA板上以验证程序编写的正确与否，依此开发程序:软件编写->FPGA板验证，再回到软件编写程序直到所有周边IP在FPGA板上验证完全，Linux 移植才完成，如图表 1所示，Linux移植过程中，AICE调试可以有效加快Linux移植的速度。

图表 SEQ 圖表 * ARABIC 1 Linux 移植的开发流程

本文选定一组Linux原始码、工具链、FPGA 板和netlist作为晶心的平台(于1.1,1.2,1.3中所述)进行linux的移植。读者可将自己的平台与晶心的平台做类比，从而有效缩短产品开发进程。

1.1 晶心版Linux原始码

目前晶心最新版本的Linux原始码在AndeSoft™的BSP310中，Linux原始码在BSP310套件中的位置为: BSPv310/source/Linux/linux-2.6.tgz。使用BSP310中的ramdisk "xc5_glibc_ramdisk.img"作为filesystem。

1.2 工具链

此晶心平台选用的工具链是AndeSoft™的nds32le-linux-glibc-v2。

1.3 FPGA 板子与 netlist

FPGA板子是晶心AndeShape™的 XC5 开发板。Netlist 为晶心AndesCore™的N10 production version.

移植平台是指使用者要移植Linux的平台，也就是移植Linux的目标平台。将移植平台与晶心平台的比较列表如下: (其中所列之软件皆属于BSP310中之套件)。