1. uClinux簡介
uClinux這個英文單詞中u表示Micro，小的意思，C表示Control，控制的意思，所以uClinux就是Micro-Control-Linux，字面上的理解就是"針對微控制領域而設計的Linux系統"。
uclinux是一個源碼開放的操作系統，面向沒有MMU（Memory Management Unit）的硬件平臺。它是linux的一個變種，主要的區別在于兩者的內存管理機制和進程調度管理機制，同時為了適應嵌入式應用的需求，它的采用了romfs文件系統，并對linux上的c語言庫glibc做了簡化。
2. 硬件體系結構簡介
運行uClinux的硬件平臺主要包括如下幾個部分：cpu(ARMv4指令集兼容)、uart、memory controller、定時器、flash存儲器，sdram存儲器，中斷控制器和DMA。
3. 編譯環境和編譯工具
uclinux操作系統源碼絕大部分是用c語言開發的，有一些與硬件直接相關的代碼則用特定于某一CPU體系結構的匯編來實現。這些源碼只能用GNU的gcc編譯工具來進行編譯、鏈接。
GNU gcc可以運行于Linux/Unix操作系統上。如果要在Windows平臺上運行gcc，則必須安裝Cygwin。Cygwin可以在Windows中安裝一個linux的運行環境，這樣就可以在windows下運行原本只能在linux下運行的程序。
為了在PC上編譯得到運行于目標CPU上的操作系統內核，還必須安裝一個合適的交叉編譯器。Gcc 提供了現成的針對MIPS、ARM、M68K、Sharc、PowerPC的交叉編譯器。如果沒有現成的交叉編譯器，則需要自行設計。GNU網站提供了一些如何開發新的交叉編譯器的文章。開發一個新的編譯器，一般需要如下幾個步驟：
(1)、編寫機器描述腳本。采用gcc的RTL(Register Tansfer Language)語言描述針對某一CPU體系結構的機器指令與尋址方式、CPU浮點處理方式、endianess、c語言中各種數據類型的位寬、寄存器的個數和使用規則、堆棧和函數調用規則等體系結構的細節。
(2)、設計代碼生成器。Gcc在對c語言源文件進行了詞法和語法分析后，將產生一種中間格式文件(intermediate representation)。為了把這種中間格式文件轉化為針對具體CPU體系結構的機器碼，需要自行設計一個代碼生成器。
(3)、設計匯編器
(4)、設計鏈接器
4. uClinux啟動過程
uClinux系統的啟動可以分為兩個步驟：
(1). 運行bootloader初始化程序
SRAM、SDRAM等存儲設備屬于揮發性的存儲器，掉電以后其中的內容就會全部丟失，所以必須把操作系統的內核鏡像存放在Flash等不揮發性存儲介質上。但是操作系統在運行時，需要動態的創建一些如數據段、堆棧、頁表（針對使用虛擬地址的操作系統）等內容，所以需要在RAM中運行操作系統。因此，就需要一個引導程序把操作系統的內核鏡像從Flash存儲器拷貝到RAM中，然后再從RAM中執行操作系統的內核。Bootloader就是可以完成這樣一種功能的程序。
從本質上來講，bootloader不屬于操作系統內核。它采用匯編語言編寫，因此針對不同的cpu體系結構，這一部分代碼不具有可移植性。在移植操作系統時，這部分代碼必須加以改寫。
具體來講，bootloader在系統啟動時主要完成以下幾項工作：
· 將操作系統內核從flash拷貝到sdram中，如果是壓縮格式的內核，還要將之解壓縮。
· 改寫系統的memory map，原先flash起始地址映射為0地址，這時需要將RAM的起始地址映射為0。
· 設置堆棧指針并將bss段清零。將來執行c語言程序和調用子函數時要用到。
· 改變pc值，使得cpu開始執行真正的操作系統內核。
(2) 運行操作系統內核
bootloader程序執行完上述的各項工作后，通過一條跳轉指令，轉而執行ini目錄下c語言源文件main.c中的函數start_kernel()。因為在此之前bootloader已經創建好一個初始化環境，
c函數可以開始執行了。整個操作系統內核的初始化工作從這里才算是真正開始。這個函數的長度比較短，代碼如下：
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
asmlinkage void __init start_kernel(void)
{
char * command_line;
unsigned long mempages;
extern char saved_command_line[];
/*
* Interrupts are still disabled. Do necessary setups, then
* enable them
*/
lock_kernel();
printk(linux_banner);
setup_arch(&command_line);
printk("Kernel command line: %s ", saved_command_line);
parse_options(command_line);
trap_init();
init_IRQ();
sched_init();
softirq_init();
time_init();
/*
* HACK ALERT! This is early. We're enabling the console before
* we've done PCI setups etc, and console_init() must be aware of
* this. But we do want output early, in case something goes wrong.
*/
console_init();
#ifdef CONFIG_MODULES
init_modules();
#endif
if (prof_shift) {
unsigned int size;
/* only text is profiled */
prof_len = (unsigned long) &_etext - (unsigned long) &_stext;
prof_len >>= prof_shift;
size = prof_len * sizeof(unsigned int) + PAGE_SIZE-1;
prof_buffer = (unsigned int *) alloc_bootmem(size);
}
kmem_cache_init();
sti();
calibrate_delay();
#ifdef CONFIG_BLK_DEV_INITRD
if (initrd_start && !initrd_below_start_ok &&
initrd_start < min_low_pfn << PAGE_SHIFT) {
printk(KERN_CRIT "initrd overwritten (0x%08lx < 0x%08lx) - "
"disabling it. ",initrd_start,min_low_pfn << PAGE_SHIFT);
initrd_start = 0;
}
#endif
mem_init();
kmem_cache_sizes_init();
pgtable_cache_init();
mempages = num_physpages;
fork_init(mempages);
proc_caches_init();
vfs_caches_init(mempages);
buffer_init(mempages);
page_cache_init(mempages);
#if defined(CONFIG_ARCH_S390)
ccwcache_init();
#endif
signals_init();
#ifdef CONFIG_PROC_FS
proc_root_init();
#endif
#if defined(CONFIG_SYSVIPC)
ipc_init();
#endif
check_bugs();
printk("POSIX conformance testing by UNIFIX ");
/*
* We count on the initial thread going ok
* Like idlers init is an unlocked kernel thread, which will
* make syscalls (and thus be locked).
*/
smp_init();
rest_init();
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
5. 系統源碼的修改
移植一個操作系統到新的硬件平臺，比較好的辦法是尋找一個架構相近并且已經做好操作系統移植的硬件平臺。然后，對原先的操作系統做一定修改。系統源碼修改的工作量取決于自行設計的硬件平臺與現有的硬件平臺之間差異程度。此設計中的硬件平臺與三星4510芯片較為接近，并且也可以下載到針對4510b的uclinux系統源碼。所以可以從此源碼入手，根據我們的硬件平臺與4510b的不同之處，在源碼中找到相應的文件并加以修改。下面介紹如何修改系統源碼。
需要修改的系統源碼主要有如下幾處：
(1) bootloader相關代碼。此代碼位于uClinuxlinux-2.4.xarcharmnommuootcompressed目錄下名為head.s的文件中。此處程序用匯編語言實現，需要修改的地方主要是設置memory map的代碼，與memory controller的硬件實現相關。
(2) UART相關代碼。UART相關代碼位于uClinuxlinux-2.4.xdriverschar目錄下的serial.c
(3) 定時器相關代碼。uClinux中有如下函數調用star_kernel()->time_init()->setup_timer(),需要修改setup_timer()函數中的相關代碼。
(4) 中斷控制器相關。uClinuxlinux-2.4.xarcharmnommuirq.c
除了上述的代碼，還有其他多處需要修改。在修改源代碼時，可按照uclinux啟動和執行順序依次修改整個平臺。熟悉linux內核源碼結構對操作系統移植有很大幫助。
