摘 要： 本文介紹了實時操作系統(tǒng)ECOS的特點及基本結(jié)構(gòu)，并具體研究了ECOS在三星公司以ARM940T為內(nèi)核的S3C2510嵌入式芯片上的移植方法。文章著重討論了移植過程中的重點與難點部分：ECOS的硬件抽象層(HAL)移植。該移植方案已經(jīng)過實際測試，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，可運行多任務(wù)式應(yīng)用程序。
關(guān)鍵詞：實時操作系統(tǒng)；ECOS；硬件抽象層；移植；ARM
引言
ECOS(Embedded Configurable Operating System，嵌入式可配置操作系統(tǒng))是一種針對16位、32位和64位處理器的可移植嵌入式實時操作系統(tǒng)。由于其源代碼是公開的，因而有越來越多的設(shè)計人員開始關(guān)注ECOS操作系統(tǒng)。ECOS最大的特點是模塊化，內(nèi)核可配置。最小版本的ECOS只有幾百字節(jié)，非常適合小型嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。相對于嵌入式Linux來說，ECOS有配置靈活和節(jié)省資源的優(yōu)勢。它的另一個優(yōu)點是使用多任務(wù)搶占機(jī)制，具有最小的中斷延遲，支持嵌入式系統(tǒng)所需的所有同步原語，并擁有靈活的調(diào)度策略和中斷處理機(jī)制，因而具有良好的實時性。與?Clinux和?COS等操作系統(tǒng)相比，ECOS更適合于處理實時信號的設(shè)備，如移動通信、WLAN等通信設(shè)備的開發(fā)。
S3C2510是一款低功耗、高效能、面向以太網(wǎng)系統(tǒng)的微處理器。它的系統(tǒng)時鐘可達(dá)133MHz，并包含了16/32位寬的ARM940T核、4KB的I-CACHE和4KB的D-CACHE。S3C2510帶有兩個獨立的10/100Mbps的以太網(wǎng)控制器，這兩個接口能夠以硬件完成IEEE802.3的MAC層處理，因此更適合用作SOHO路由器、internet網(wǎng)關(guān)，甚至寬帶無線接入設(shè)備的開發(fā)。ECOS操作系統(tǒng)也非常適合這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的開發(fā)，本文將介紹S3C2510的移植方案，給各種以ARM為內(nèi)核處理器的ECOS底層移植開發(fā)提供一個系統(tǒng)的范例。

圖 1 ECOS操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
ECOS底層移植的基礎(chǔ)知識
ECOS系統(tǒng)的主要組成部分如圖1所示。操作系統(tǒng)的主要功能 及特點是由其內(nèi)核所決定的，底層移植一般不會涉及到系統(tǒng)內(nèi)核的內(nèi)容。由圖1可見,硬件抽象層是嵌入式操作系統(tǒng)和硬件直接接觸的基本層，其將系統(tǒng)內(nèi)核和具體的硬件平臺徹底隔離開, 實現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)核與硬件的無關(guān)性，這就是操作系統(tǒng)具有良好可移植性的體現(xiàn)。因此，對于開發(fā)人員來說，移植操作系統(tǒng)真正的意義和工作在于移植操作系統(tǒng)的硬件抽象層。
硬件抽象層HAL對處理器結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)硬件平臺進(jìn)行抽象，當(dāng)要在一個新的目標(biāo)平臺上運行ECOS時，只需要對底層的硬件抽象層進(jìn)行修改，便可迅速地將整個ECOS系統(tǒng)移植到新的平臺上。硬件抽象層主要包括三大模塊——體系結(jié)構(gòu)抽象層(Architecture HAL)、變體抽象層(Variant HAL)和平臺抽象層(Platform HAL)。體系結(jié)構(gòu)抽象層主要是指ECOS所支持的具有不同體系結(jié)構(gòu)的處理器系列，如ARM系列、PowerPC系列、MIPS系列等等。變體抽象層指的是處理器系列中某款處理器在Cache、MMU和FPU等方面所具有的特殊性。如S3C2510屬于ARM系列中的ARM940T，在變體抽象層中就會具體地針對ARM940T的Cache等方面作出定義。平臺抽象層則是對當(dāng)前系統(tǒng)硬件平臺的抽象，包括了平臺的啟動、芯片選擇與配置、定時設(shè)備、I/O寄存器訪問以及中斷寄存器等等。平臺抽象層代碼的編寫是ECOS移植工作的重點。
HAL移植的主要步驟
建立適當(dāng)?shù)奈募夸?BR>ECOS本身有一個完整的文件目錄，只有把新建的底層文件放在適當(dāng)?shù)奈募夸浵旅�，才能確保配置和編譯工作的成功，也有助于利用ECOS本身已有的源代碼，如結(jié)構(gòu)體系層和變體層中的許多成熟可用的代碼。由于本系統(tǒng)中S3C2510處理器的內(nèi)核是ARM940T，因而可以把S3C2510的目錄建立在ECOS庫路徑packages/hal/arm/arm9/下。
建立S3C2510的cdl文件
cdl文件使用cdl腳本語言描述該硬件設(shè)備(包或平臺)的特性和常用指標(biāo)。cdl文件實現(xiàn)系統(tǒng)在源碼級的功能和指標(biāo)配置，猶如一個項目管理高層對其倉庫中組件特性的登記，只有登記后的包、組件和選項才能被操作系統(tǒng)配置工具識別和配置。
以下是S3C2510的cdl文件中的幾段重要描述。
* cdl_package CYGPKG_ HAL_ARM_ ARM9_S3C2510
這是S3C2510在ecos.db中所登記的包的名字，它下面包含了該板的一些基本設(shè)置和組件，如母體體系結(jié)構(gòu)(parent)、包含的頭文件、編譯的C文件等。
* cdl_component CYG_HAL _STARTUP
系統(tǒng)啟動方式，有3種選擇：ram啟動、rom啟動、romram啟動。
* cdl_component CYGNUM_ HAL_CPUCLOCK
平臺的系統(tǒng)時鐘設(shè)置，以便于ECOS其他組件以此時鐘為標(biāo)準(zhǔn)。該平臺系統(tǒng)時鐘的默認(rèn)值設(shè)為133MHz。
* cdl_option CYGNUM_HAL_ RTC_PERIOD
ECOS內(nèi)核的運行時鐘單位。ECOS內(nèi)核以一個tick為時鐘單位，而一個tick的長度就等于該選項的設(shè)定值。
在ecos.db中登記
S3C2510的硬件包
ecos.db是關(guān)于ECOS系統(tǒng)的一個數(shù)據(jù)庫文件(在packages目錄下)，它包含了硬件包管理工具和一些在組件配置庫中的包。與cdl文件相比，ecos.db登記了倉庫中的物品，而cdl文件則登記每種物品的特性。只有在ecos.db中登記了的包，才能被ECOS的庫編譯工具(configtoo