Linux是否能在 8 位 MCU 上运行？
时间：2020-04-24 16:04:15
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[导读]我们经常可以看到初学者在单片机论坛中询问他们是否可以在他们微不足道的小的8位微机中运行Linux。这些问题的结果通常是带来笑声。我们也经常看到，在Linux论坛中，询问Linux运行的最低要求是什么。常见的答案是Linux需要一个32位架构和一个MMU（存储器管理单
我们经常可以看到初学者在单片机论坛中询问他们是否可以在他们微不足道的小的8位微机中运行Linux。这些问题的结果通常是带来笑声。我们也经常看到，在Linux论坛中，询问Linux运行的最低要求是什么。常见的答案是Linux需要一个32位架构和一个MMU（存储器管理单元），并至少1MB的RAM来满足内核的需求。
它到底有多快呢？刷新中断每62ms发生一次，占用时间1.5ms，因此占用3%以下的CPU。访问RAM，为了便于编程，一次访问一个字节。这样产生的最大带宽约为300KBps。
ATmega拥有一个硬件SPI模块，但无论出于何种原因，它工作的不是十分顺畅，因此我将这个接口进行位拆裂。它仍然足够块——大约200KBps。这对项目来说还非常有意义——它能够在有足够管脚的任何微控制器上实现，而不用使用其他硬件模块。
好吧，移植别人的代码是没有乐趣的，再加上我看到没有将仿真器轻松移植到8位设备上的书面资料。原因之一：AVR编译器坚持16位处理整数将会给你带来麻烦，如简单的“（1<<20）”，产生0。你需要用“1UL<<20”。不必要的说，困扰其他人的未知基本代码寻遍所有的地方，整数都被假定并将会失败，这将是一个灾难。另外，我想用这个机会编写一款很好的模块化ARM仿真器。所以我付诸行动。
由于模块化的设计，你可以替换SoC.c文件，并使用相同的ARMv5TE核心编译一个完整的新的SoC，或者替换核心，或者按照意愿替换外设。这是有目的的，我的意思是这个代码也是一个关于ARM SoC如何工作的相当整洁的范例。CPU仿真器自身的代码并不是太整洁，那么，好吧，它是一个CPU模拟器。这是几年前花了超过6个月的空闲时间写的，然后就放在一边了。它最近复活是专门为了这个项目。仿真器实现了i-cache来提高速度。这给予了AVR很多帮助，使内部存储器能够以超过每秒5MB的速率访问，而不像我的外部RAM。我还没有抽出时间去实现d-cache（数据缓存），但是这已经在我的待办事项列表上了。访问块设备没有被仿真为SD设备。事实证明这太慢了。取而代之的是一个准虚拟化磁盘设备（pvdisk，参见pvDisk.tar.bz2，GPL许可证），我编写的时候使用了一个无效的操作码来调入仿真器并访问磁盘。我的镜像中的ramdisk（虚拟磁盘）加载这个pvdisk，然后改变根目录到/dev/pvd1。
调用：
· 1 = 扇区读取
· 2 = 扇区写入
RAM可以是任何30引脚的16MB的SIMM，可以运行在每64毫秒4000个周期的CAS-before-RAS刷新频率下。我使用的（OWC）可以花几块钱在网上买到。原理图显示在这里，点击可以放大。
要在AVR中保留代码空间，几乎没有启动代码存在于仿真器中。事实上，“ROM”总共50字节：8字节用来选择Thumb模式，一些Thumb代码要读取SD卡的第一个扇区并跳到Thumb模式（参看embeddedBoot.c）。SD卡的MBR有另一个bootloader（在Thumb模式下写入）。这个bootloader看着MBR，找到活动分区并加载它的内容到RAM的末尾。然后，它跳到目的RAM地址+512（参看mbrBoot.c）。这里运行着第三个，也是最大的bootloader，ELLE（参看ELLE.c）。这个bootloader重新定位了ramdisk，建立ATAGS，并调用内核。我提供了所有的二进制文件和源代码以便于大家能够按照意愿制作您自己镜像。启动过程会让人回忆起PC开机。:)包含的mkbooting.sh工具可以用来制作用于启动分区的工作镜像。
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