PXA255的PDA交通系统在Linux下的实现 02 处理器, 嵌入式, Linux, Intel, 电池

samwalton

  PXA255的具体特征为:
   
         (1)PXA255是一个32位处理器;
   
          (2)Intel XscaleTM内核采用arm*Version 5TE型指令结构,其中T指Thumb指令集,E(DSP-Enhance)指加强的DSP指令集,能进行整数和浮点数处理。
   
         (3)PXA255工作电压是1.3V,而PXA250工作电压是1.5V,PXA255功耗更小,节约了电能。采用0.18μm制造工艺,是一块面积为17mm×17mm、256脚的芯片。
   
         PXA255是一个高性能、低价格、低能耗的RISC处理器。采用该芯片的PDA,体积更小,电池用得更久,上网速度更快。

         4 嵌入式 Linux的应用

         4.1 嵌入式Linux
   
         高端嵌入式系统要求许多高级的功能,如图形用户界面和网络支持。很多高端RTOS供应商已经提供了这些功能,但其价格较高。微软的Windows CE有此类功能,但不具备大多数嵌入式系统要求的实时性能,而且难以移植。以DOS为基础用单独的第三方工具拼凑成一个操作系统,同样不能满足嵌入式系统的要求。嵌入式Linux操作系统以价格低廉、功能强大又易于移植而被广泛采用,成为新兴的操作系统。Linux嵌入式操作系统是一种实时的、支持嵌入式系统应用的操作系统软件,是嵌入式系统极为重要的组成部分,通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依靠性、软件固态化及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。
   
         Linux是与Unix相似、以核心为基础、完全内存保护、多任务多进程的操作系统,为嵌入操作系统提供了一个极有吸引力的选择。PDA选择嵌入式Linux作为操作系统,主要原因如下:
   
         (1)系统处理实时性好,性能稳定。
   
          (2)文件管理系统更适合于大量的图像数据。
   
          (3)内核小巧和高效,作为专用系统,具有系统小、指令精简、处理速度快等特点。
   
          (4)系统数据置于ROM/FLASH MEMORY,调用速度快,不会被改变,稳定性好。
   
          (5)本身内置网络支持。

         4.2  PAD中嵌入式 Linux内核实现方法
   
         Linux系统分为三个层次:用户、核心和硬件。Linux 内核可直接从Internet下载,也可从一发行版本如Red Hat Linux、Turbo Linux得到。Linux核心源代码执行GPL 版权协议,任何人都可在遵循GPL版权协议条件下对Linux核心进行修改和补充,并可根据自身应用系统的需求,进行裁减定制,形成针对应用的嵌入式Linux内核。本方案采用Red hat Linux 6.0,内核版本2.2.5,在保留TCP/IP 网络支持、STAR902以太网卡驱动的情况下,定制后的内核大小为360KB,足以满足本系统中嵌入式硬件及软件的需求。
   
         Linux核心源程序通常都安装在/usr/src/linux下,核心源程序文件按树形结构进行组织。在这里,对Linux内核进行分析:
   
         (1)系统的引导和初始化inux系统的引导有Lilo、 Loadin引导和Linux的自举引导三种。而Linux的自举引导所对应源程序为arch/i386/boot/bootsect.S,它为实模式汇编程序。无论哪种引导方式,最后都要跳转到 arch/i386/Kernel/setup.S。setup.S主要进行实模式下的初始化,为系统进入保护模式做准备。此后,系统执行 arch/i386/kernel/head.S。head.S 中定义的一段汇编程序setup_idt,负责建立一张256项idt表,此表保存着所有自陷和中断的入口地址,其中包括系统调用总控程序system_call 入口地址。除此之外,head.S还要做一些其他初始化工作。
   
        (2)系统初始化后,运行第一个内核程序asmlinkage void__init start_kernel(void),它定义在/usr/src/linux/init/main.c中。它通过调用usr/src/linux/arch/i386/kernel/traps.c中的函数void__init trap_init(void),把各个自陷和中断服务程序的入口地址设置到idt表中。其中系统调用的总控程序system_call就是中断服务程序之一。void__init trap_init(void)函数则通过调用一个宏 set_system_gate,把系统调用的总控程序入口挂在中断0x80上。其中SYSCALL_VECTOR是定义在/usr/src/linux/arch/i386/kernel/irq.h中的一个常量0x80,而 system_call 为中断总控程序的入口地址。中断总控程序是用汇编语言在/usr/src/linux/arch/i386/kernel/entry.S中定义。
   
        (3)中断总控程序主要负责保存处理机执行系统调用前的状态,检验当前调用是否合法,并根据系统调用向量,使处理机跳转到保存在sys_call_table 表中的相应系统服务例程的入口。从系统服务例程返回后退回用户程序状态,而系统调用向量则在/usr/src/linux/include/asm-386/unistd.h中定义,sys_call_table 表是在/usr/src/linux/arch/i386/kernel/entry.S中定义,系统调用的用户编程接口在 /usr/src/linux/include/asm-386/unistd.h 中定义。
   
       (4)由此可见,Linux的系统调用也象DOS系统的 int 21h中断服务,把0x80中断作为总的入口,然后转到保存在sys_call_table表中的各种中断服务例程的入口地址,形成各种不同的中断服务。由以上源代码分析可知?熏要增加一个系统调用就必须在sys_call_table表中增加一项,并在其中保存好系统服务例程的入口地址,然后重新编译内核。当然,系统服务例程是必不可少的。

       5 GPRS通信
   
         该系统采用GPRS通信方法。GPRS(通用分组无线业务)是GSM标准化组织制定的一套标准,以实现移动分组数据业务。GPRS网是一个传输承载平台,提供端到端分组传输模式下数据发送和接收。GPRS具有五大特点:传输速率快;可灵活支持多种数据应用;网络接入速度快;可长时间在线连接;计费更加合理。所以,采用GPRS通信可实现远距离、传输速度高的通信。
   
        PDA中应用PXA255处理器,运行速度快,系统性能得到极大提高。嵌入式Linux作为PDA操作系统,可根据需要定制内核大小,简单方便。Linux源代码公开,可充分利用已有资源,节约开发人员工作量。Linux不存在“黑箱”,操作系统安全性得到了保障。采用该系统,提高了交通管理质量。该系统提高了数据传输速度,减少了系统建造的费用,降低了施工难度。