学习STM32嵌入式系统：UCLinux移植教程 (uclinux 移植教程 STM32)
嵌入式系统是一种专用计算机系统，通常被嵌入到其他设备中，例如机顶盒、路由器、汽车、医疗设备和智能家居设备中。这些系统专注于某种特定的任务或功能，并且通常对功耗、资源消耗和成本有着非常高的要求。STM32是一款针对嵌入式系统设计的微控制器，它具有高性能、低功耗和丰富的功能。而UCLinux是一种基于Linux内核的开源实时操作系统，可以为嵌入式设备提供丰富的功能和灵活的开发环境。本文将介绍如何在STM32嵌入式系统上移植UCLinux系统，并且逐步实现一个简单的应用程序。
1. 硬件平台
我们需要选择适合的硬件平台。在本文中，我们将使用STM32F7 Discovery开发板作为我们的硬件平台。这个开发板具有以下主要特点：
– STM32F746NGH6微控制器，更高主频216 MHz，1MB闪存和 320KB SRAM
– 4.3英寸TFT液晶屏（480×272分辨率）
– 1个USB OTG接口、1个USB HS端口、1个以太网端口、1个microSD卡槽、1个音频接口、1个触摸屏控制器
– STM32CubeMX软件工具支持，可以生成RTOS、USB、TCP/IP、WiFi等各种驱动程序的初始化代码
2. 软件准备
在移植UCLinux之前，我们需要准备一些软件工具和文档，包括：
– STM32CubeMX
– UCLinux内核源代码
– 交叉编译工具链
– U-Boot和uboot-tools
– busybox和dropbear
准备工作完成后，我们可以开始移植UCLinux系统。
3. STM32F7 Discovery板初始化
我们需要使用STM32CubeMX工具为开发板初始化STM32F7 Discovery板子。在STM32CubeMX中选择适当的芯片型号（STM32F746NGH6），然后进行如下设置：
– 根据实际需要选择组件，例如USB、以太网、SDIO、触摸屏等
– 选择合适的时钟源和时钟分频器，以获得适当的主频率和时钟频率
– 生成代码，然后在Keil、IAR等集成开发环境中打开生成的项目
在STM32CubeMX中设置完成代码生成并且在IDE软件中打开生成的project.clm工程所需要用到的组件，我们可以针对性的进行代码开发。
4. UCLinux内核移植
UCLinux内核是基于Linux内核的实时操作系统。它可以在没有MMU和内部存储器管理功能的嵌入式设备上运行。在移植UCLinux内核之前，我们需要对内核源代码进行一些修改。
在Linux内核中，有一些代码是需要在编译时刻进行操作系统的配置，例如存储器管理的选项，可以通过make menuconfig进行配置。然而，在没有MMU的嵌入式设备上，由于没有内存保护机制，存储器管理的选项可能会造成无法预期的系统行为，所以我们需要将这些选项预先配置好并且直接编译到内核中。
在配置内核之前，我们需要进行如下的修改：
– 修改kernel/Kconfig文件，去除不支持的选项或者将它们默认设置为适合我们的嵌入式系统。
– 修改kernel/Makefile文件，将关闭的选项移除，并且加入我们预先配置好的选项。
通过对内核源代码进行以上修改，我们可以在移植时直接编译内核源代码，而不必在编译时再对一些不支持的选项进行手工修改。
5. U-Boot引导程序移植
U-Boot是一个开源的、通用的、支持多种硬件平台的引导程序。它可以用来加载启动内核，提供命令行接口和调试接口。在STM32F7 Discovery板上，我们需要移植U-Boot，以便在系统启动时加载内核。
在移植U-Boot时，我们需要如下步骤：
– 下载U-Boot源代码，并且配置Makefile，以支持我们的硬件平台。
– 编译U-Boot，生成u-boot.bin和u-boot-dtb.bin文件。
– 将u-boot.bin和u-boot-dtb.bin文件下载到开发板中，然后使用JTAG调试器和开发板进行连接。
– 进入开发板的调试终端，然后配置U-Boot，例如环境变量、启动选项等。
– 使用开发板上的命令行工具，加载内核，并且将控制权转交给内核。
6. Busybox和Dropbear移植
Busybox是一个集成了许多常用Linux工具的精简版。它可以为UCLinux系统提供常用的Shell命令和系统工具，例如ls、cd、mkdir、cp、mv等。Dropbear是一个精简的SSH（Secure Shell）服务器和客户端程序，用于安全连接嵌入式系统并进行文件传输、远程终端等操作。
移植Busybox和Dropbear时，我们需要如下步骤：
– 下载Busybox和Dropbear源代码，并且配置Makefile，以支持我们的嵌入式系统和交叉编译工具链。
– 编译Busybox和Dropbear，生成二进制可执行程序。
– 将生成的二进制可执行程序下载到开发板中，并且配置相应的启动脚本。
– 重启开发板，启动UCLinux系统，并且使用SSH客户端进行远程连接。
本文介绍了在STM32F7 Discovery开发板上移植UCLinux系统的过程。通过完成上述步骤，我们可以为我们的嵌入式系统提供更加灵活的开发环境和丰富的功能。同时，本文所介绍的移植过程也可以为在其他硬件平台上移植UCLinux系统的开发者提供一些参考和指导。
