增加对JFFS2的支持

　　系统进行测试时，测试的一些配置选项保存在配置文件里。大部分情况下，uClinux都采用只读文件系统romfs。当测试中需要修改测试配置文件内容时，romfs不能满足要求。尽管闪存是可以在线擦写的，但是同一个地址的内容不能连续写两次，而必须擦除原先的内容才能再写下一次的内容。这使得在闪存上不易构造ext2（扩展文件系统2）之类的常见文件系统。日志闪存（Journalingflashfilesystem，简称JFFS）文件系统是一种基于FLASH存储器的日志式文件系统。它将整块FLASH都看成一个日志（log），每次写操作也都像增加日志内容一般的仅仅加在文件系统的尾部。这是一种支持读写和删除的文件系统，非常适合无盘的嵌入式系统。为了支持不断出现的各种存储器，Linux使用了一种简称为MTD（MemoryTechnologyDevice）的子系统。它提供了上层和硬件间的一个抽象接口，JFFS2文件系统是建立在MTD系统之上的。

　　为动态存储测试配置，本终端的根文件系统（rootfs）选择为JFFS2文件系统。在uClinux下使用JFFS2文件系统，必须在内核配置里选取存储技术设备（MTD）等相应选项。另一个关键之处是要根据应用生成一个映射文件，该映射文件包含的核心信息是FLASH分区中JFFS2分区的详细信息，如起始地址、长度、读写函数指针等等。对于一些常见的开发板，uClinux带有这个映射文件，用户只需在配置内核时选中相应选项可以。对于用户自己开发的系统，则需自己手动加上这个文件。本系统的闪存为2MB，分区配置如图4。待编译完成后，将生成的映像文件通过Bootloader烧入FLASH中即可。

GPS单元

　　做单向测试需要多个测试终端之间时间同步，使用NTP（网络时间协议）来进行多机同步是一个简单廉价的方案，但由于现在网络的速度较高，网络延迟的典型值一般为1～100μs，而新的NTP协议及其实现所能达到的精度仅为200μs，无法在本应用中使用。另外还可以采用电话系统授时和GPS授时，其中以GPS授时的精度高，通常小于1μs。考虑到本系统时间同步要求较高，所以选用GPS作为每个测试终端的时钟源。本设计采用的GPS接收机是NOVMAN的JUPITER-12。这种GPS有两路串行输出，能够输出标准的NEMA格式数据。在本设计中，GPS的主串行输出接在S3C4510的串口2上，处理器从串口2按NEMA0183格式读出GPS数据。

　　由于NEMA格式的串行数据里没有精确到毫秒级的数据，并且数据从串口读出本身也要耗费一些时间，所以利用串口2读出的数据不能做到精确的时间同步。大部分GPS接收机都有一个秒脉冲输出引脚，在GPS正确定位了足够数量的卫星后，该引脚上输出与协调世界时（UTC）的秒对齐的1Hz的脉冲。除了该输出外，JUPITER还提供一个10kHz的时钟方波输出。这个时钟也是与UTC的秒精确对齐的。利用这个信号配合从串口读出的数据可以做到精确授时。

　　用户输入输出接口

　　本终端允许用户人工干预测试过程，比如输入更改本机IP地址、测试服务器地址等，所以必须有一定的用户接口。系统的输入设备为一简易的4x4的小键盘，4根行扫描线和4根列扫描线分别与S3C4510B的8个通用IO引脚相连，当有键按下时输出一个字节的扫描码。输出设备为一自带汉字库的128x64的点阵式液晶显示模块TG12864E。这种液晶显示模块内置的LCD控制器ST7920与CPU接口简单。本系统中该LCD模块挂接在外部片选组0上。

　　软件设计

　　根据本应用的设计要求，本测试终端应该支持大部分的网络协议，并且其编程接口应该尽可能的丰富，系统软件应运行稳定可靠。尽管可以直接写程序控制S3C4510的网络接口收发数据，但即使实现部分的TCP/IP协议栈的功能也是非常耗时耗力的，所以系统的软件好是运行于带网络支持的操作系统上。uClinux是Linux操作系统的一个分支，支持包括S3C4510B在内越来越多的CPU。本系统采用的是uClinux2。4的内核及其对应的应用程序。并在此基础上构建了用户应用程序。

　　uClinux有着良好的内核用户定制界面，可以让用户选择系统所使用的库、内核特征、系统应用程序。根据本应用的要求，内核主要的特征如下：①支持网络（这是测试的核心内容）；②支持串口仿真终端，为了调试方便；③支持JFFS2文件系统。这是一个在FLASH存储器上实现的支持读写操作的文件系统。利用这种文件系统，用户应用程序可以方便地向FLASH存储器写入数据。

　　除了这些定制的特征外，还要根据实际要求对内核做一些改动。

　　修改内核以支持GPS时间同步

　　本系统没有实时时钟（RTC），所以每次开机后都要通过GPS来设定系统时间，GPS精确授时通过S3C4510B的通用IO口完成。如前所述，GPS接收机正常工作后，输出一个与UTC精确对齐的秒脉冲，将该输出引脚接至S3C4510B的一个通用IO口上，每次系统启动初始化时钟部分时，从串口2读出当前UTC时间，然后读取该通用IO口，等待GPS接收机的秒脉冲，完毕后设置系统时间。系统运行后，每隔1h重复一次时间同步。

　　修改gettimeofday函数

　　在Linux操作系统里，该函数用来读取系统当前精确时间，其函数原型为intgettimeofday（structtimeval*tv，structtimezone*tz）；

　　函数调用成功后，可得到精确到微秒的当前时间。无论是双向测试还是单向测试，测试包时间戳里的数据都是调用该函数得到的。从Pentium开始，IntelX86的芯片里带有一个64位的时间戳计数器（TSC），每个时钟使它加1。X86处理器所使用的Linux内核中该函数正是读取TSC来实现的（早期的则是读Intel8253）。遗憾的是，uClinux支持S3C4510B架构的内核版本里对该函数支持欠佳，仅仅精确到0。01s，S3C4510B里也没有时间戳计数器。所以必须对内核做一定的修改。

　　S3C4510B内部有两个32位计数器，可以工作在间隔模式（interval）和触发模式（toggle）。读取内部的TDATA1/TDATA2寄存器可以得到当前的计数器计数值，工作在间隔模式时，每当计数减到0产生一个时钟中断。在uClinux里，正是利用了计数器1产生的时钟中断来生成时钟滴答的，周期是0。01s。uClinux的系统时间更新是靠计算时钟滴答实现的，所以精度完全取决于时钟滴答的长短，故而精度较低。在uClinux的sys-gettimeofday函数中增加读取TDATA1寄存器计数值的代码，计算gettimeofday函数调用时刻偏移值（图3中阴影部分时间长度），可以让gettimeodfday函数输出高精度时间。

　　增加对JFFS2的支持

　　系统进行测试时，测试的一些配置选项保存在配置文件里。大部分情况下，uClinux都采用只读文件系统romfs。当测试中需要修改测试配置文件内容时，romfs不能满足要求。尽管闪存是可以在线擦写的，但是同一个地址的内容不能连续写两次，而必须擦除原先的内容才能再写下一次的内容。这使得在闪存上不易构造ext2（扩展文件系统2）之类的常见文件系统。日志闪存（Journalingflashfilesystem，简称JFFS）文件系统是一种基于FLASH存储器的日志式文件系统。它将整块FLASH都看成一个日志（log），每次写操作也都像增加日志内容一般的仅仅加在文件系统的尾部。这是一种支持读写和删除的文件系统，非常适合无盘的嵌入式系统。为了支持不断出现的各种存储器，Linux使用了一种简称为MTD（MemoryTechnologyDevice）的子系统。它提供了上层和硬件间的一个抽象接口，JFFS2文件系统是建立在MTD系统之上的。

　　为动态存储测试配置，本终端的根文件系统（rootfs）选择为JFFS2文件系统。在uClinux下使用JFFS2文件系统，必须在内核配置里选取存储技术设备（MTD）等相应选项。另一个关键之处是要根据应用生成一个映射文件，该映射文件包含的核心信息是FLASH分区中JFFS2分区的详细信息，如起始地址、长度、读写函数指针等等。对于一些常见的开发板，uClinux带有这个映射文件，用户只需在配置内核时选中相应选项可以。对于用户自己开发的系统，则需自己手动加上这个文件。本系统的闪存为2MB待编译完成后，将生成的映像文件通Bootloader烧入FLASH中即可。