路由器软件系统的设计过程

　　uClinux 操作系统提供了嵌入式Web服务器、PPPOE拔号软件、基于IPTable过滤防火墙等功能模块的源代码。路由器软件系统的设计包括uClinux操作系统的裁剪、基于uClinux操作系统提供的以上功能模块源代码下的修改和设计，从而实现本路由器的嵌入式Web服务器、PPPOE拔号软件、基于IPTable过滤防火墙。

　　1、uClinux操作系统裁剪

　　⑴裁剪前准备

　　uclinux的裁剪牵涉到对目标的硬件支持问题。要让uClinux支持一个新硬件体系，要做的第一件事情就是收集和构建代码的工具。然后就可以裁减和编译内核。一旦内核支持基本的处理器功能，它就可以运作了，但是如果缺乏驱动程序的支持，就起不了多大作用。典型的驱动程序集合中包括了诸如控制台终端、基本串行设备和一个可能包含了根文件系统的块设备的驱动等。

　　在这里主要介绍针对我们刚才介绍的实例系统采用的uClinux裁剪方法。本实例中的宿主机上装redhat9操作系统，因为redhat9具备安装uClinux交叉编译工具时所需要的库。

　　首先必须在redhat9下建立uclinux开发环境，建立uclinux开发环境的方法有很多，而且也十分方便。可以从http://www.uClinux.org处下载最新的uClinux的源代码、最新的gcc3的工具链，不过针对于不同的工具链在不同的操作系统下，以及目标板的MCU的不一样，可能在编译内核时会产生错误，在这里，我讲解实例所使用的不是最新版本的。同样的，针对不同的硬件开发环境要对uClinux源代码进行不同的适当修改，修改部分通常是以代码补丁形式实现的，一般网络上会有各种通用模式的补丁提供使用。好了，切入正题，有了齐全的软件包后，安装过程如下:

　　(1) 下载内核和工具包

　　内核包 : uClinux-disc-200408.tar.gz

　　补丁文件:uClinux-disc-200408.patch

　　uclinux的源代码和文件系统的源代码，软件包后的数字代表完成的日期。

　　工具链 : arm-elf-gcc-200403.sh

　　(2) 安装工具包

　　sh arm -elf-gcc-200403.sh

　　(3) 解压缩内核

　　tar -xzvfuClinux-dist-200408.tar.gz，生成uClinux-disk目录。

　　(4)安装补丁:

　　将补丁文件复制到uClinux-disk目录下，进入该目录，在Shell命令中使用如下命令:

　　patch -pl-f

　　⑵内核的编译和生成

　　执行以下命令可以进行uClinux编译：

　　make xconfig。具体的编译选项配置过程本文不做详细介绍。但在此给出编译的一些基本思想：

　　ucLinux作为一个自由软件，在广大爱好者的支持下，内核版本不断更新。新的内核修订了旧内核的bug，并增加了许多新的特性。如果用户想要使用这些新特性，或想根据自己的系统度身定制一个更高效，更稳定的内核，就需要重新编译内核。

　　为了正确的合理地设置内核编译配置选项，从而只编译系统需要的功能的代码，一般主要有下面四个考虑:

　　自己定制编译的内核运行更快(具有更少的代码)。

　　系统将拥有更多的内存(内核部分将不会被交换到虚拟内存中)。

　　不需要的功能编译进入内核可能会增加被系统攻击者利用的漏洞。

　　将某种功能编译为模块方式会比编译到内核内的方式速度要慢一些。

　　在此需要补充说明的是内核编译的目的是为了创建一个能够放置在flash上支持flash读取的完成要求功能的内核，同时也是flash读取步骤其中一步。对uCLinux的内核进行配置和创建要对uCLinux内核的版本进行选择:uCLinux内核的版本号有三种:主号、次号、修订号。以2.4.10为例一般来说，主号如目前的2是很稳定的。主号的变动说明了操作系统发生了很大的变动。次号如目前的.4，用来说明内核的稳定性。当次号为偶数号((0，2， 4， 6) 时，表明现在的内核的稳定性强，而当次号为奇数号(1，3， 5) 时，表明现在的内核处于测试的阶段，其稳定性值得考虑，如果你使用次号为奇数号的内核进行配置和创建时、就值得三思而行了。而修订号的发表比较的频繁，它主要是用来对前面的版本进行修补。开发新的版本和修改以前的版本是同时进行的，很有可能修改的修订版本在新的版本出来之后。

　　依次执行以下命令完成uClinux的编译过程：

　　cd/usr/local/src/uclinux=dist

　　make dep

　　make clean

　　make lib_only

　　make user_only

　　make romfs

　　make image

　　最终在image目录下生成2个文件：

　　zImage——uClinux内核2.4.x的压缩方式可执行映象文件；

　　romfs——文件系统的映象文件。

　　这就是我们要用来烧录到硬件板内的最终文件了。具体烧写可以通过使用专用的烧写工具来实现，烧写过程一定要参照烧写工具的说明要求来进行。

　　其中zImage已经包含了文件系统映象文件，通常直接烧写到Flash文件上即可执行了。当然在这之前要进行BootLoader的烧录， BootLoader其实就是一个引导程序，主要作用就是初始化系统，进而来引导操作系统。在嵌入式系统中，处理器上电后首先执行的一段代码就是BootLoader，BootLoader与硬件密切相关，其代码主要用C和汇编语言写成，不同的系统中，BootLoader的功能有所不同，但主要作用还是差不多的，主要有下面几点：

　　初始化微控制器MCU运行的时钟频率；

　　初始化Flash和内存的数据宽度，读/写访问周期和刷新周期；

　　初始化中断系统；

　　初始化系统中各种片内、片外设备和I/O端口设备；

　　初始化系统各种运行模式下的寄存器和堆栈；

　　加载和引导操作系统；

　　BLOb是BootLoaderObject的缩写，它是一个功能强大、源代码公开的自由软件，它已经实现了对多种处理器芯片的Linux 引导支持。对ARM7等核心的BootLoader支持版本可以到专业网站上进行下载，并稍微做适当修改来满足开发应用中的硬件环境要求即可，在此我们不做过多讲述。

　　上面所讲述的内核编译过程只是比较宽泛的、笼统的操作过程，也就是说只是基本的操作过程，而在真正的路由功能实现过程中，还要对内核进行多种设置编译，比如说对硬件系统中设计到的部件进行驱动配置安装等，当然，这些并不是特别难的操作技术，再比如我们下面就要讲到的内容，这可就是很有挑战性的核心技术了，这些都是针对内核进行技术性操作来实现特定的网络功能。

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