KVM在嵌入式Linux上的移植

Colbie

1 uCLinux及KVM简介
9 i' O" O* |$ ]5 x
uCLinux是一款优秀的嵌入式Linux操作系统，是micro-Conrol-Linux的缩写，同时也是开放源码的嵌入式Linux的典范之作。uCLinux主要是针对目标处理器没有存储管理单元MMU(Memory Management Unit) 的嵌入式系统而设计的，它已经被成功地移植到了很多平台上。它秉承了标准Linux的优良特性，经过各方面的小型化改造，形成了一个高度优化的、代码紧凑的嵌入式Linux。虽然它的体积很小，却仍然保留了Linux的大多数优点：稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、对各种文件系统完备的支持和标准丰富的API。它专为嵌入式系统做了许多小型化的工作，目前已支持多款CPU。其编译后的目标文件可控制在几百KB数量级，并已被成功地移植到很多平台上。
- W: R4 K4 G' `2 F# M+ w
0 C4 q( k& k* A; r" Q" [$ o) ~KVM是一种专门为嵌入式设备使用的JAVA虚拟机，它主要为J2ME CLDC使用。KVM可以理解为K Virtual Machine或者是 KJava Virtual Machine。是一种精简，可移植的，专门为小设备，有内存，CPU等资源限制(例如：手机，PDA，POS机等嵌入式设备)设计的JAVA虚拟机。
, j- i- f  Q0 d- I0 g' |5 @
KVM的目的是创造一个尽可能小的且尽可能完整的JAVA虚拟机，使开发者不用像开发C语言一样关心硬件，而通过JAVA语言来进行开发，达到一次编译，各种平台使用的目的。
6 d0 G: ]. f2 a. m- z
' L  K- f3 w; V3 S$ Y2 o　　2 获取并安装交叉开发工具
9 @- B$ F. E: S( {5 M/ b
从http://sourceforge.net/project/showfiles.php?group_id=58162&package_id=54041获取ARM-elf-tools交叉编译安装包。这里笔者曾经使用arm-elf-tools-20030314.sh编译KVM，但遇到编译错误。所以建议各位读者下载arm-elf-gcc3.0以上的版本进行编译。
+ p4 h7 h" k% ?7 E5 X1 L9 N
　　3. 获取KVM源代码
! F8 o6 L! X6 o; y/ l5 d' ~
2 h, G8 K8 T7 D) ?从http://www.sun.com/software/communitysource/j2me/cldc/download.xml获取KVM的源代码文件。
3 Q6 F* m9 _. R, T( n$ l
1 l0 H6 ?9 q+ F' {　　4. 修改KVM的Makefile
: L. F! U9 N9 ~  y! ?" k1 A+ ]% Y
下载并且解压CLDC后，下面讲述KVM具体的移植过程：
# s) }+ ?5 ^7 h. q7 O/ E! e6 p$ G
修改j2me_cldc/kvm/VmUnix/build/Makefile文件
该Makefile是编译KVM所用到的，因为KVM是用C语言实现的，所以从理论上来讲，也只要使用针对不同体系结构CPU的编译器编译KVM即可，这样也就是如何实现交叉编译KVM的问题了。
8 x: a8 T& }! _2 [0 g" ^8 m# W
修改Makefile文件需要熟悉makefile的语法规则，这里不对该语言规则详细讲述，只对修改Makefile过程中涉及的内容做解释，请读者参阅关于makefile语法规则方面的相关资料。所涉及的Makefile修改部分如下：
8 s& _, c. p' O; d: j8 v( s# Difeq ($(PLATFORM), linux)
% K+ `6 s8 l/ {3 q& n9 O  b) K# 注释掉原有LIBS = -lm -lnsl
# LIBS = -lm –lnsl
. n  i/ f. c5 ^- \% D/ U$ s# 添加如下一行
# W# [( H4 v& ^1 s4 SLIBS =
; U! W5 R8 k' v1 r* {# 注释掉原有CPPFLAGS = -DUNIX -DLINUX -D$(ARCH)
# CPPFLAGS = -DUNIX -DLINUX -D$(ARCH)
) s/ |5 _3 a) c" p# 修改CPPFLAGS 定义如下：
CPPFLAGS = -D$(ARCH)
-I$(TOP)/kvm/VmCommon/h -I$(TOP)/kvm/VmUnix/h
-I$(TOP)/kvm/VmExtra/h -I$(TOP)/jam/h -I$(TOP)/kvm/VmCommon/src
) {/ K  r2 C/ P8 t* s- r2 ]endif
BUILD_ROOT=/usr/local
lib1=${BUILD_ROOT}/lib/gcc-lib/arm-elf/3.0
6 f1 k8 h8 d0 A/ e* y0 Ilib=${BUILD_ROOT}/arm-elf/lib
8 T( ]1 D( s+ f6 I5 D9 zinclude=${BUILD_ROOT}/arm-elf/include/
+ \/ R* g9 ^2 L- R# 用arm-elf-gcc定义CC，并指明包括的头文件路径和编译选项
* E9 B5 U+ v$ J* U1 gCC=arm-elf-gcc -I$(include) -D__uClinux__ -D__USE_BSD=1
# 用arm-elf-ld定义LD，连接目标文件时使用
0 S7 l9 s6 z/ x  l% ULD=arm-elf-ld
4 V0 e2 e# H& J- P: U, ?& qWEC_LDFLAGS=-L./ -L${lib} -L${lib}/lib -L${lib}/libc -L${lib1} -T${lib}/elf2flt.ld
3 o$ R# [2 b  [# WEXTLIBS= -lc -lgcc -lc
& L  f6 h% ]$ eLDFLAGS =
  h0 z( X, A1 e. x" Cifeq ($(GCC), true)

6 I( Z9 S# E$ p) [5 X  # 注释掉CC = gcc， 事实上由于ifeq ($(GCC), true) 不成立，该处不会执行到。
( a0 q1 C/ ~1 ?& d# CC = gcc
4 m5 N4 G- i2 B1 V( ~4 {4 Q: VCFLAGS = -Wall $(CPPFLAGS) $(ROMFLAGS) $(OTHER_FLAGS)
$ W1 q# M1 G4 v& o  H0 UDEBUG_FLAG = -g
OPTIMIZE_FLAG = -O2
else
6 n" u3 e% b7 A& y" f1 @9 x0 Q- L# 注释掉CC = cc 一行，这样，系统采用CC=arm-elf-gcc 编译KVM
# CC = cc
CFLAGS = -Xa $(CPPFLAGS) $(ROMFLAGS) $(OTHER_FLAGS)
3 m! ~' I3 d! n% B  ?: p! }& \8 sDEBUG_FLAG = -g -xsb
OPTIMIZE_FLAG = -xO2
: I: `9 G2 n2 Z* l3 q" S7 F( k7 rendif
1 l( x7 ~6 I+ M2 gDEBUG_FLAG += -DINCLUDEDEBUGCODE=1
$(TOP)/tools/jcc/ROMjavaUnix.c $(TOP)/tools/jcc/nativeFunctionTableUnix.c: jcc
1 e$ i% t  x6 l4 j- TUnix
6 K9 g( K* }5 z.PHONY: jccUnix
jccUnix:
@(cd $(TOP)/tools/jcc; $(MAKE) unix)
kvm$(j)$(g): obj$j$g/ $(CLEANUPXPM) $(OBJFILES)
@Echo "Linking ... $@"
9 a% x( ?$ t& Y& Z0 h$ G' P9 o# 注释掉@$(CC) $(OBJFILES) -o $@ $(LIBS) $(EXTLIBS) 一行
" W6 q2 \9 W' b' {( j# @$(CC) $(OBJFILES) -o $@ $(LIBS) $(EXTLIBS)
# 用arm-elf-ld连接目标文件
, \" B# F+ [8 r; p! w$(LD) -o kvm.x $(WEC_LDFLAGS) -r -d $(OBJFILES) $(LIBS) $(EXTLIBS) -Map kvm.map

3 a8 F9 L' }+ H. @7 M　　5. 编译uCLinux版本的KVM

' B$ S9 A5 s3 W4 v6 n4 ?修改Makefile后，切换到j2me_cldc/build/linux目录，执行make命令编译kvm。如果不能通过编译，建议用arm-elf-gcc3.0以上版本的交叉编译工具进行编译。编译完成后，将在j2me_cldc/kvm/VmUnix/build目录下生成kvm.x文件，因为uClinux操作系统上可执行文件都必须为Flat格式，需用elf2flt工具对kvm.x进行转换。在终端提示符下执行如下命令：
elf2lft –o kvm kvm.x
  u3 p" a* T& z% j生成kvm可执行文件，至此，整个kvm编译过程完成。
2 C. n3 o) B- I* z9 ~# s5 ~5 h
* X* d$ E- h/ R　　6. 测试KVM
: ?4 E; v9 M. N
0 ?- C5 V; t- C4 ]# K; L  x这样编译出来的kvm是针对ARM体系结构的，所以在Red Hat Linux 7.3系统上无法运行，读者可以编辑“Hello World”程序。然后在终端提示符下做如下测试：

! B% g+ `. T: n; [./kvm –classpath j2me_cldc/samples/classes HelloWorld
程序报错，这说明当前编译出来的KVM不是针对X86体系结构。接下来下载kvm到运行uClinux操作系统的嵌入式设备上，再测试kvm。
/ Q1 Q% f" X2 D
) k! c# h6 N- [3 t拷贝kvm以及HelloWorld.class到 uClinux-dist/romfs/bin目录下执行make image，生成包含kvm及HelloWorld.class的romfs.img
下载image.ram和romfs.img到板子上uClinux系统启动后，输入如下命令测试
./kvm –classpath /bin HelloWorld
/ s. i  L( [6 b" x' X4 L2 N5 G
% h8 ]) ^1 l, K1 H　　7. 小结
% v& U; t( d" I& R  H) h
本文以uCLinux嵌入式操作系统为例讨论了KVM的移植过程，若读者希望在其他体系结构的嵌入式Linux(比如PPC Linux, MIPS Linux)系统上移植KVM，可以根据其编译环境修改KVM的Makefile进行编译。如果为让系统支持更多的功能，如MIDP等，则需要作进一步的研究与探索。
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