楼 主:sz20120406 2012年4月11日12:52

 基于HHPPC8245平台的嵌入式Linux VPN网关设备的开发与设计[原创]
基于HHPPC8245平台的嵌入式Linux VPN网关设备的开发与设计
  Linux交叉开发环境的分析与实现
HHPPC8245-4ETH-R1目标板与PC宿主机有不同的POWER结构，需要在PC宿主机上建立交叉开发工具链，包括binutils、 gcc和glibc库三大部件。本系统采用Linux-2.6.10内核，网上的二进制代码大多版本太低，仅能编译Linux-2.4系列内核，因此从源代码开始建立开发环境，本系统选择的源代码版本为binutils-2.13.90.0,10、gcc-3.3.1、glibc-2.3.2；由于 MPC8245支持altivec，因此编译平台目标名为powerpc-linux-gnualtivec-。交叉开发环境建立后将包含有 powerpc-linux-gnualtivec-gcc等交叉开发工具的目录加入$PATH环境变量，并交叉编译、安装OpenSSL和Flex库，用于安装IPsec-Tools。
Linux 2.6.10内核移植的分析与实现 
内核移植包括CPU Core移植、硬件平台移植和系统外围驱动程序开发[4]。Linux-2.6内核支持MPC8245 处理器和开发板上大部分硬件，因此移植的主要任务是核心板硬件平台的移植。内核代码入口点为arch/ppc/kernel/head.S，在完成查找 processor和architecture类型，建立内核初始化堆栈、建立临时页表等工作后，调用platform_init函数，用于在 start_kernel函数中初始化中断、陷阱、控制台等各个模块时调用。平台相关的初始化函数在arch/ppc/platform/中实现。因此在该目录下创建musenki_setup.c，实现PCI总线、中断控制器、IO端口映射、CPU频率、复位函数、串口和早期打印函数支持等初始化工作。这部分修改、移植需要熟悉平台的各种配置参数，应参考相似平台及Internet上相关源代码。
平台的移植同时需要修改相关Kconfig和Makefile文件，在arch/ppc/Kconfig中加入musenki平台的支持，在arch/ppc/platforms/Makefile加入musenki_setup.c的编译。
FLASH中为内核映象留下的地址空间有限，为节省资源、加快启动速度，在选择内核编译选项时只需选择系统运行必须的模块，使内核尽量精简。本系统的内核应支持的文件系统为EXT2和JFFS2，网络协议需包括AH、ESP等IPsec协议，以及相关的加密、认证等算法。
引导装载程序PPCBoot的分析与实现
引导装载程序的基本功能包含：初始化时钟、FLASH、SDRAM、串口等硬件，实现tftp通信协议，从宿主机下载内核映象、RAMDISK映象并烧写到flash、启动内核等。核心板上包含2片2MB的flash，第一片地址空间是FF800000~FF9FFFFF,第二片是 FF000000~FF1FFFFF，PPCBoot位于地址0xFF900000处，硬件上设置成与地址0xFFF00000重叠。由于MPC8245 处理器的复位向量是0xFFF00100，因此开发板的复位向量相当于在第一片FLASH的0XFF900100地址处。开发板加电后执行 PPCBoot，进行硬件初始化，随后将Linux内核解压缩到SDRAM的0xC0000000处，将RAMDISK解压缩到0xC0A00000处，最后将控制权交给Linux内核。
文件系统的分析与实现
出于稳定性和成本考虑，嵌入式系统一般都不使用硬盘，而用FLASH代替，RAMDISK文件系统的压缩映象保存在FLASH上，系统复位时由引导装载程序解压、加载到SDRAM。本系统采用8M的RAMDISK（压缩前），其中目录主要包含/bin、/sbin、/etc、/lib、/dev、 /proc等，应用程序主要包含：精简的Shell命令集BusyBox、VPN的应用层配置工具IPsec-Tools、Linux-2.6内核的模块操作工具module-init-tools。在宿主机上使用交叉开发工具编译，为提高运行效率、节省存储空间，PPC目标代码链接时选用静态链接，并用 powerpc-linux-gnualtivec-strip精简。
FLASH上的文件系统一般采用JFFS2。JFFS2是针对以闪存为存储介质的嵌入式文件系统，充分考虑了闪存的物理局限性，具有防崩溃、负载平衡、垃圾收集等功能，且源代码公开，易于学习和使用。在FLASH的第4M～32M空间上创建JFFS2文件系统（前4M用于保存PPCBoot、内核和 RAMDISK压缩映象），并在系统启动脚本中将其挂载到/jffs2目录。
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