1. 改造系统的选取
要动手改造Arm9开发系统，首先要选取一款进行改造的产品。
现在基于Arm9内核的单片机被广泛的应用于家用路由器和手机当中，因而这两类产品可以作为我们寻找改造对象的范围。但由于手机总体的价格偏高，同时集成度比较高，电路系统复杂，因而不适合作为我们改造的对象。
而路由器恰恰相反，现在100多元的路由器比比皆是，而且这些路由器基本使用单芯片，该芯片除了具有Arm9核心的控制功能外，还具有硬件上的路由算法支持，因而电路相对简单，便于改造，所以廉价的路由器就是改造Arm9开发板的合适对象。
经过反复比较以后，最终选择了ipTIME的IP0422。该款路由器的市场价格在100元左右，主芯片为KS8695X，是高度集成化的网络通讯处理器，具有ARM922T内核。同时该路由器还具有2M Flash，8M SDRAM，同时还留有一个SDRAM焊位，可以方便的把SDRAM的容量扩充为16M，为我们运行操作系统提供了足够的空间。
选择该款路由器的另一个主要原因时主芯片KS8695X提供了完备的开发资料（高度集成化的网络通讯处理器），可以方便的从Micrel公司的FTP上（ftp://www.micrel.com）下载获得（文中所涉及到的芯片相关资料都从该FTP下载）。
开发资料中包括了供KS8695X DEMO板运行的Linux操作系统的源代码和VxWorks系统的BSP源代码包，虽然KS8695X DEMO与我们进行改造的路由器的硬件配置不同，但只要做少许移植工作，便可以让以上程序支持我们的开发板，大大简化了我们的改造过程。IP0422路由器改造完成的电路板和电路板版本号如图1所示。以下将从硬件改造与软件DEMO移植两方面，详细阐述对IP0422的改造过程。
2 硬件改造
2.1 串口
串口对一个嵌入式系统是致关重要的，通过串口可以与嵌入式系统进行交互,我们首先进行系统的串口改造：
如图2所示，电路板上原本就将串口以4星条针的形式引出，估计是为了以后方便维修而设置的。
经过分析发现，为了抗干扰，电路板上将主芯片串口的RX管脚进行了上拉，因而在一般使用中主芯片不会接收到任何的输入信号。所以我们对串口的改造分为两步：
1）去掉RX管脚上的上拉电阻；
2）自己搭建一个串口电平转换电路，使串口可以与PC机通信。
2.2 JTAG接口
JTAG接口是作为开发板必须具备的。我们可以通过JTAG接口对板上的程序进行简单的调试，同时，还可以通过JTAG，将程序下载到板上的SDRAM中，对板上的Flash进行擦写操作。
对JTAG的改造要比串口困难，因为电路板上并没有为我们引出该接口，我们只有自己想办法做一个引出接口。
如图6所示，图示位置将电路板的绝缘层用小刀刮掉，露出里面的铜箔，将一个2x10的条形插针一面的9个脚焊在该铜箔上，形成接地，这与我们将要使用的wiggle简易JTAG接口是一致的，同时还可以起到固定整个插座的作用。条针的2脚与串口接口中的3.3V电源端相连，作为简易JTAG接口的电源脚。然后将芯片上的与JTAG相关的各个管脚引出。如图6所示，绿色线一端连条针的第5脚，一端连芯片TDI上拉电阻R27的一端；橙色线一端连条针的第7脚，一端连芯片TMS上接电阻R28的一端；蓝色线一端连条针的第9脚，一端连芯片TCK上拉电阻R29的一端；白线一端连条针的第13脚，一端直接与芯片的TDO（113脚）相连。其中白色线与芯片的TDO（113脚）相连端是焊接的难点，由于芯片管脚太密，直接焊接很容易照成相邻管脚间的短路，所以建议将该管脚翘起来（如图6所示），然后再焊接，操作时要十分小心。
2.3 扩充SDRAM
路由板上的SDRAM只有8MB，由于Demo板的SDRAM是16MB，为了方便直接运行Demo板的Linux系统，需要为路由板扩充8M SDRAM。
板上使用的SDRAM型号为IC42S16400-7TG，在市场中并不常见，根据查看该型号SDRAM的规格书，我们选取与其兼容的HY57V641620HG型号的SDRAM。
由于路由板上原来就留有另一片SDRAM的焊接位置，扩充比较容易，只需要在焊接时注意芯片的1脚的位置，不要将芯片焊反了。SDRAM周围缺少的器件也都要焊上，排阻为33欧姆，电容使用0.1uF。由于原来路由器中的程序会检测外围SDRAM的数据宽度，进行SDRAM扩充后，原来程序将自动用32位数据宽度进行访问。所以在扩充SDRAM后，给路由板上电如串口输出正常（如图5所示），则说明扩充成功。
经过以上步骤，路由板的硬件改造已经完成，接下来就是要编写，移植软件，使路由板成为VxWorks与Linux操作系统的开发平台。
3 软件编写
3.1 Flash烧写软件
由于扩充了JTAG接口，我们可以自己编写一个程序，对板上的Flash进行擦写。
具体原理是在路由板启动后，通过AXD中的命令行，设置KS8695X中的寄存器，将Flash与SDRAM映射到特定的区域，然后将擦写程序下载到SDRAM中运行，对板上的Flash进行编程。关于这方面**网上已经有很多，同时还提供有源代码，在此就不再赘述。这里只把要点说一下。由于Arm9芯片具有MMU单元，默认的路由板上的原始程序是Linux，默认情况下会把MMU单元打开，使用数据缓存，所以我们在AXD Command窗口中执行内存区域配置时，要先把开着的MMU单元和数据缓存关闭，这样对KS8695寄存器的配置才会正确。
3.2 VxWorks BSP包的移植
Demo程序自带VxWorks的BSP包。根据Demo板的Datasheet[1]和VxWorks说明文档[2]中的说明，我们选择与这块路由板的配置基本相同的KS8695X构建目标进行改造。经过比较两者最大的差别就是在Flash部分，因而需要改写BSP包中与Flash接口的部分。其中包括Flash的初始化、擦写逻辑、程序在Flash中的布局，文件系统与Flash的接口等[3]。
3.3 u-boot和Linux的移植
开发包中带有供Demo使用的Linux系统，由于Demo板使用的Flash为4M[4]，该Linux系统中Linux内核加上文件系统有2M多，路由板上使用的是2M的Flash，而且没有扩充的可能性，显然不能直接使用。经过对Demo板自带的引导程序的分析，发现Demo板在运行Linux前，引导程序将Linux系统整个拷贝到16M的SDRAM中运行。我们的路由板已经扩充为16M的SDRAM，所以我们可以不将Linux系统存储在Flash中，而直接使用网络，将Linux系统下载到SDRAM中然后运行。当然，要将Linux直接下载到SDRAM中运行，还需要有引导程序的帮助。u-boot是Arm系统中广泛使用的引导程序，同时其中已经有使用KS8695芯片的构建目标，目标的配置名称是cm4008，所以我们选择在原来的构建目标上进行改造，将u-boot移植到我们的路由板上。 |
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