Linux是否能在 8 位 MCU 上運(yùn)行？
[導(dǎo)讀]我們經(jīng)?？梢钥吹匠鯇W(xué)者在單片機(jī)論壇中詢(xún)問(wèn)他們是否可以在他們微不足道的小的8位微機(jī)中運(yùn)行Linux。這些問(wèn)題的結(jié)果通常是帶來(lái)笑聲。我們也經(jīng)常看到，在Linux論壇中，詢(xún)問(wèn)Linux運(yùn)行的最低要求是什么。常見(jiàn)的答案是Linux需要一個(gè)32位架構(gòu)和一個(gè)MMU（存儲(chǔ)器管理單
我們經(jīng)?？梢钥吹匠鯇W(xué)者在單片機(jī)論壇中詢(xún)問(wèn)他們是否可以在他們微不足道的小的8位微機(jī)中運(yùn)行Linux。這些問(wèn)題的結(jié)果通常是帶來(lái)笑聲。我們也經(jīng)?？吹?，在Linux論壇中，詢(xún)問(wèn)Linux運(yùn)行的最低要求是什么。常見(jiàn)的答案是Linux需要一個(gè)32位架構(gòu)和一個(gè)MMU（存儲(chǔ)器管理單元），并至少1MB的RAM來(lái)滿足內(nèi)核的需求。
它到底有多快呢？刷新中斷每62ms發(fā)生一次，占用時(shí)間1.5ms，因此占用3%以下的CPU。訪問(wèn)RAM，為了便于編程，一次訪問(wèn)一個(gè)字節(jié)。這樣產(chǎn)生的最大帶寬約為300KBps。
ATmega擁有一個(gè)硬件SPI模塊，但無(wú)論出于何種原因，它工作的不是十分順暢，因此我將這個(gè)接口進(jìn)行位拆裂。它仍然足夠塊——大約200KBps。這對(duì)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)還非常有意義——它能夠在有足夠管腳的任何微控制器上實(shí)現(xiàn)，而不用使用其他硬件模塊。
好吧，移植別人的代碼是沒(méi)有樂(lè)趣的，再加上我看到?jīng)]有將仿真器輕松移植到8位設(shè)備上的書(shū)面資料。原因之一：AVR編譯器堅(jiān)持16位處理整數(shù)將會(huì)給你帶來(lái)麻煩，如簡(jiǎn)單的“（1<<20）”，產(chǎn)生0。你需要用“1UL<<20”。不必要的說(shuō)，困擾其他人的未知基本代碼尋遍所有的地方，整數(shù)都被假定并將會(huì)失敗，這將是一個(gè)災(zāi)難。另外，我想用這個(gè)機(jī)會(huì)編寫(xiě)一款很好的模塊化ARM仿真器。所以我付諸行動(dòng)。
由于模塊化的設(shè)計(jì)，你可以替換SoC.c文件，并使用相同的ARMv5TE核心編譯一個(gè)完整的新的SoC，或者替換核心，或者按照意愿替換外設(shè)。這是有目的的，我的意思是這個(gè)代碼也是一個(gè)關(guān)于ARM SoC如何工作的相當(dāng)整潔的范例。CPU仿真器自身的代碼并不是太整潔，那么，好吧，它是一個(gè)CPU模擬器。這是幾年前花了超過(guò)6個(gè)月的空閑時(shí)間寫(xiě)的，然后就放在一邊了。它最近復(fù)活是專(zhuān)門(mén)為了這個(gè)項(xiàng)目。仿真器實(shí)現(xiàn)了i-cache來(lái)提高速度。這給予了AVR很多幫助，使內(nèi)部存儲(chǔ)器能夠以超過(guò)每秒5MB的速率訪問(wèn)，而不像我的外部RAM。我還沒(méi)有抽出時(shí)間去實(shí)現(xiàn)d-cache（數(shù)據(jù)緩存），但是這已經(jīng)在我的待辦事項(xiàng)列表上了。訪問(wèn)塊設(shè)備沒(méi)有被仿真為SD設(shè)備。事實(shí)證明這太慢了。取而代之的是一個(gè)準(zhǔn)虛擬化磁盤(pán)設(shè)備（pvdisk，參見(jiàn)pvDisk.tar.bz2，GPL許可證），我編寫(xiě)的時(shí)候使用了一個(gè)無(wú)效的操作碼來(lái)調(diào)入仿真器并訪問(wèn)磁盤(pán)。我的鏡像中的ramdisk（虛擬磁盤(pán)）加載這個(gè)pvdisk，然后改變根目錄到/dev/pvd1。
調(diào)用：
· 2 = 扇區(qū)寫(xiě)入
RAM可以是任何30引腳的16MB的SIMM，可以運(yùn)行在每64毫秒4000個(gè)周期的CAS-before-RAS刷新頻率下。我使用的（OWC）可以花幾塊錢(qián)在網(wǎng)上買(mǎi)到。原理圖顯示在這里，點(diǎn)擊可以放大。
要在AVR中保留代碼空間，幾乎沒(méi)有啟動(dòng)代碼存在于仿真器中。事實(shí)上，“ROM”總共50字節(jié)：8字節(jié)用來(lái)選擇Thumb模式，一些Thumb代碼要讀取SD卡的第一個(gè)扇區(qū)并跳到Thumb模式（參看embeddedBoot.c）。SD卡的MBR有另一個(gè)bootloader（在Thumb模式下寫(xiě)入）。這個(gè)bootloader看著MBR，找到活動(dòng)分區(qū)并加載它的內(nèi)容到RAM的末尾。然后，它跳到目的RAM地址+512（參看mbrBoot.c）。這里運(yùn)行著第三個(gè)，也是最大的bootloader，ELLE（參看ELLE.c）。這個(gè)bootloader重新定位了ramdisk，建立ATAGS，并調(diào)用內(nèi)核。我提供了所有的二進(jìn)制文件和源代碼以便于大家能夠按照意愿制作您自己鏡像。啟動(dòng)過(guò)程會(huì)讓人回憶起PC開(kāi)機(jī)。:)包含的mkbooting.sh工具可以用來(lái)制作用于啟動(dòng)分區(qū)的工作鏡像。
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