CN103761088A - 一种适用于arm架构移动设备的多操作系统切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于ARM架构移动设备的多操作系统切换方法，属于移动设备的操作系统技术领域。在ARM架构的移动设备开机后，先进行内存、网络设备、看门狗、I/O等设备的初始化，之后进入操作系统选择界面，Bootloader会根据用户选定的操作系统设置相应启动参数，同时向服务器端发送启动中断，服务器截断该中断信号后，会搜索对应的系统内核、文件系统，并将系统内核以文件形式加载到客户端，烧录进既定的Flash分区再启动，文件系统直接采用nfs网络协议挂载到根目录下，完成操作系统的网络启动。本发明无需在ARM架构的移动终端设备上预先安装操作系统，实现了本地无操作系统，而通过网络启动多操作系统的目的。

Description

一种适用于ARM架构移动设备的多操作系统切换方法

技术领域

本发明涉及移动设备的操作系统技术领域,特别是一种适用于ARM架构移动设备的多操作系统切换方法。 

背景技术

ARM架构是一个32位元精简指令集中央处理器架构，由于具有体积小、低功耗、低成本等特点，ARM架构的处理器广泛应用于各种嵌入式设备中，如目前市场上大部分智能手机，平板电脑等移动设备都属于ARM架构。 

现有的ARM架构移动设备上多操作系统切换方法主要有两种，一种是使用虚拟机方法，另一种是同一设备上预装多个操作系统的方法。 

使用虚拟机的方法，先在硬件设备上安装虚拟机所需要的Host操作系统和虚拟机管理软件，再安装所需运行的多操作系统，在虚拟机管理软件的支持下，实现多操作系统的切换。缺点在于Host操作系统和虚拟机管理软件均大量占用系统资源，且需预装操作系统。 

另一种在同一设备上预装多个操作系统的方法，需要预先将存储器进行分区，将需要安装的操作系统镜像文件存储在不同的分区上，操作系统启动前进行分区的选择。缺点主要在于所选择的操作系统需要预先安装好，对硬件的存储空间也有一定的要求。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种适用于ARM架构移动设备的多操作系统切换方法，不需要在移动设备上预安装或存储任何操作系统，即可利用服务器端启动所需要的操作系统，实现多操作系统支持和切换。 

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种适用于ARM架构移动设备的多操作系统切换方法，该方法为： 

1）在ARM架构智能移动设备的Boot loader层设计操作系统选择的图形用户界面；

2）在ARM架构智能移动设备的Boot loader层移植LCD驱动，在LCD上显示上述图形用户界面，并通过LCD选择需要启动的操作系统；

3）在ARM架构智能移动设备的Boot loader中移植无线网卡驱动，使ARM架构智能移动设备与服务器端建立网络连接，使用文件传输协议加载操作系统内核到ARM架构智能移动设备；

4）对ARM架构智能移动设备的Flash进行分区，为不同的操作系统划分专用的Flash区域；

5）在Boot loader中写入不同操作系统引导代码，将需要启动的操作系统内核从服务器下载到内存中，然后从内存中加载到相应的Flash分区中执行，采用nfs网络协议将需要启动的操作系统的文件系统直接挂载在nfs共享目录下，完成操作系统启动；

6）在服务器上配置好tftp和nfs网络服务，采用tftp和nfs网络协议为ARM架构智能移动设备端提供服务，通过配置网络服务环境，为用户提供各种服务；

7）编译经以上步骤1）～步骤6）修改过后的Boot loader，并将编译后的Boot loader下载到Flash的Boot loader分区内。

所述步骤3）中，使用tftp文件传输协议加载操作系统内核到ARM架构智能移动设备。 

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明可以在一个没有预装操作系统的ARM架构移动通信设备上，通过图形界面选择所需启动的操作系统，进而从服务器端加载内核并启动，实现了多操作系统的支持和切换，而且操作系统运行在移动通信设备上，但所有程序和数据存储在服务器端，这种本地计算，远程存储的模式，具有较好的数据安全性。 

附图说明

图1为本发明一实施例方法流程图； 

图2 为LCD驱动流程图； 

图3 本发明一实施例网卡驱动主程序流程图；

图4 本发明一实施例网卡驱动中断服务程序流程图； 

图5 为NAND Flash分区结构图；

图6 为引导程序流程图；

图7为本发明一实施例移动设备NAND Flash分区结构图。

具体实施方式

本发明的总体思路为：在ARM架构的移动设备开机后，先进行内存、网络设备、看门狗、I/O等设备的初始化，之后进入操作系统选择界面，Bootloader会根据用户选定的操作系统设置相应启动参数，同时向服务器端发送启动中断，服务器截断该中断信号后，会搜索对应的系统内核、文件系统，并将系统内核以文件形式加载到客户端，烧录进既定的Flash分区再启动，文件系统直接采用nfs网络协议挂载到根目录下，完成操作系统的网络启动。 

本发明具体步骤如下： 

S1：在ARM架构智能移动设备的Boot loader层设计一个操作系统选择的图形用户界面：在Boot loader层添加开机图形用户界面，显示可选的多操作系统列表，添加菜单和按键选择功能，增强人机交互性。

S2：在ARM架构智能移动设备的Boot loader层移植LCD驱动：参照附图2，在Boot loader层增加LCD驱动程序，在LCD上显示S1的图形用户界面，用户通过LCD按键选择所需要启动的操作系统。 

S3：在ARM架构智能移动设备的Boot loader中移植无线网卡驱动：参照附图3和附图4，在Boot loader中增加无线网卡驱动，实现在无操作系统的情况下与服务器端建立网络连接，然后使用tftp文件传输协议加载操作系统内核到移动设备。 

S4：对ARM架构智能移动设备的Flash进行分区：使用Flash分区技术，为不同的操作系统划分专用的Flash区域，用于引导系统时能正确启动需要的操作系统，并且在分区时需要充分考虑到不同系统对Flash的使用和影响，将Boot loader置于Flash的开始部分、操作系统内核通常放在文件系统之前。 

S5：设计引导程序管理机制，对完成S4以后所形成的多个分区进行管理，参照附图5，实现多系统支持：不同系统的启动参数以及环境变量并不相同，Boot loader中要先写好不同操作系统引导代码，参照附图6，当用户选择某一系统时，通过启动这一系统的引导代码，传递系统启动参数，在Flash中无任何操作系统镜像的情况下，将该系统内核通过网络从服务器下载到内存中，从内存中加载到相应的Flash分区中执行，完成系统启动。 

S6：设置服务器端和网络环境：准备一台PC作为服务器，事先配置好tftp和nfs网络服务，采用tftp和nfs网络协议为移动设备端提供资源存储和管理、用户管理、系统监控等服务，通过配置网络服务环境，建立用户目录来配合客户端为用户提供操作系统、应用管理等各种服务。 

S7：编译运行：将经过以上六个步骤修改过后的Boot loader进行编译，并下载到Flash的Boot loader分区内。 

完成以上七个步骤便可上电启动，运行Boot loader，进入图形用户界面，Boot loader会根据用户选定的操作系统设置相应启动参数，同时向服务器端发送启动中断，服务器截断该中断信号后，会搜索对应的系统内核、文件系统，并以文件形式加载到客户端，烧录进Flash分区再启动，文件系统直接采用nfs协议挂载到根目录下，完成操作系统的网络启动。 

以下结合具体实例说明本发明的方法。 

该实例采用型号为OK6410的一款ARM架构智能移动终端开发板作为移动设备，该开发板可用于开发平板电脑、手机等，硬件配置为：ARM架构CPU，型号为S3C6410；无线网卡，型号Marvell 8686；按键模块；存储模块为2G容量的NAND Flash。采用Uboot作为具体的Boot loader层实例；使用上述S1~S7的步骤，实现在未安装任何操作系统的情况下，对Linux和Android两个常用的嵌入式系统进行支持和切换。具体实施步骤如图1中的S1~ S7所示。 

实例S1：在Uboot中添加图形用户界面：找一个jpeg文件，通过命令行处理为8bit的bmp图片。将bmp文件放入/tools/logos中，并修改Makefile文件，替换相关bmp文件名，修改配置文件。在Uboot的main函数中添加几组switch语句用来选择按键，准备转入启动部分代码。 

实例S2：在Uboot启动之后，进入到菜单选择界面。这里要添加一个LCD驱动模块：在driver/video目录下新建s3c6410_fb.c，用来设置与LCD相关的寄存器，并修改相关配置文件。 

实例S3：引用驱动移植技术，在带有SDIO接口驱动的Uboot上移植网卡驱动程序，进入board /smdk6410.c目录，将默认网卡驱动替换成无线网卡Marvell8686的驱动，并修改相关配置文件，这样就添加了对无线网卡的支持，为后续网络启动和引导操作系统做铺垫。 

实例S4：参照附图7，该方法中引用了NAND Flash分区技术，对Flash存储器进行区域划分，将Flash上第一个2M空间留给客户端启动引导程序，即修改过的Uboot，随后5M是Linux的操作系统内核分区，再5M是Android的操作系统内核分区。 

实例S5：客户端Uboot设置bootargs启动参数：通过tftp协议，将Android/Linux系统内核下载到本地SDRAM中运行，再通过nfs协议，挂载服务器端的根文件系统。设置启动参数内容包括nfs共享目录，服务器和客户端的ip设置，tftp下载地址，启动地址等。Android/Linux系统的nfs共享目录在服务器端的nfs目录下，tftp下载地址在0x50008000,使用bootm命令进行启动。 

实例S601：在装有Linux系统的服务器上安装tftp和nfs服务，tftp服务文件目录为/tftproot，nfs共享目录为/nfs。 

实例S602：将Android和Linux的内核镜像拷贝到服务器端/tftproot路径下，将文件系统拷贝到/nfs路径下。 

实例S7：编译经过以上步骤修改过后的Uboot代码，并将Uboot镜像文件拷入到NAND Flash的前2M空间内。 

Claims (4)

1.一种适用于ARM架构移动设备的多操作系统切换方法，其特征在于，该方法为：

1）在ARM架构智能移动设备的Boot loader层设计操作系统选择的图形用户界面；

2）在ARM架构智能移动设备的Boot loader层移植LCD驱动，在LCD上显示上述图形用户界面，并通过LCD选择需要启动的操作系统；

3）在ARM架构智能移动设备的Boot loader中移植无线网卡驱动，使ARM架构智能移动设备与服务器端建立网络连接，使用文件传输协议加载操作系统内核到ARM架构智能移动设备；

4）对ARM架构智能移动设备的Flash进行分区，为不同的操作系统划分专用的Flash区域；

5）在Boot loader中写入不同操作系统引导代码，将需要启动的操作系统内核从服务器下载到内存中，然后从内存中加载到相应的Flash分区中执行，采用nfs网络协议将需要启动的操作系统的文件系统直接挂载在nfs共享目录下，完成操作系统启动；

6）在服务器上配置好tftp和nfs网络服务，采用tftp和nfs网络协议为ARM架构智能移动设备端提供服务，通过配置网络服务环境，为用户提供各种服务；

7）编译经以上步骤1）～步骤6）修改过后的Boot loader，并将编译后的Boot loader下载到Flash的Boot loader分区内。

2.根据权利要求1所述的适用于ARM架构移动设备的多操作系统切换方法，其特征在于，所述步骤3）中，使用tftp文件传输协议加载操作系统内核到ARM架构智能移动设备。

3.根据权利要求1所述的适用于ARM架构移动设备的多操作系统切换方法，其特征在于，所述ARM架构移动设备型号为OK6410；Boot loader采用Uboot。

4.根据权利要求3所述的适用于ARM架构移动设备的多操作系统切换方法，其特征在于，对Linux和Android两个嵌入式系统进行切换的方法如下：

1）在Uboot中添加图形用户界面：找一个jpeg文件，通过命令行处理为8bit的bmp图片；将bmp文件放入/tools/logos中，并修改Makefile文件，替换相关bmp文件名，修改配置文件；在Uboot的main函数中添加多组switch语句用来选择按键，准备转入启动部分代码；

2）在Uboot启动之后，进入到菜单选择界面；添加一个LCD驱动模块；

3）引用驱动移植技术，在带有SDIO接口驱动的Uboot上移植网卡驱动程序，将默认网卡驱动替换成无线网卡Marvell8686的驱动，并修改相关配置文件；

4）利用NAND Flash分区技术对Flash存储器进行区域划分，将Flash上第一个2M空间留给客户端启动引导程序，即修改过的Uboot；

5）客户端Uboot设置bootargs启动参数：通过tftp协议，将Android/Linux系统内核下载到本地SDRAM中运行，再通过nfs协议，挂载服务器端的根文件系统；

6）在装有Linux系统的服务器上安装tftp和nfs服务，tftp服务文件目录为/tftproot，nfs共享目录为/nfs；

7）将Android和Linux的内核镜像拷贝到服务器端/tftproot路径下，将Android和Linux的文件系统拷贝到/nfs路径下；

8）编译经过以上步骤修改过后的Uboot代码，并将Uboot镜像文件拷入到NAND Flash的前2M空间内。

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