摘要：ARM9系列處理器是英國ARM公司設(shè)計的主流嵌入式處理器，主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列。文章發(fā)表在《網(wǎng)絡(luò)新媒體技術(shù)》上，是微電子論文范文，供同行參考。

　　關(guān)鍵詞：移動應(yīng)用開發(fā),J2ME,CLDC,KVM移植

　　ARM微處理器是一種高性能、低功耗的32位微處器，它被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。ARM9代表了ARM公司主流的處理器，已經(jīng)在手持電話、機頂盒、數(shù)碼相機、GPS、個人數(shù)字助理以及因特網(wǎng)設(shè)備等方面有了廣泛的應(yīng)用。

　　0 引言

　　目前移動手機上運行的操作系統(tǒng)種類繁多，包括Linux、Windows Mobile、Palm OS、Symbian OS、Google Android等。Java和J2ME技術(shù)克服了手機平臺多樣性造成的應(yīng)用程序移植困難的問題，為移動應(yīng)用程序的跨平臺開發(fā)和運行提供了可能。

　　J2ME是Sun公司面向具有有限硬件資源的設(shè)備的Java版本，這些資源受限的設(shè)備包括PDA、手機、機頂盒和其它消費電子設(shè)備與嵌入式設(shè)備[1]。CLDC[2]和MIDP[3]已經(jīng)成為用于移動手機應(yīng)用開發(fā)的J2ME標(biāo)準(zhǔn)。

　　J2ME/CLDC技術(shù)的核心是Sun公司的KVM(Kilobyte Virtual Machine)[4]。KVM最初設(shè)計是用于資源受限的低端移動設(shè)備的JVM(Java virtual machine)。正是JVM的存在才使得Java具有“一次編譯，處處運行”的特征[5,6]，因此，KVM的移植便成為J2ME應(yīng)用于移動開發(fā)的首要前提。

　　1 KVM的代碼執(zhí)行機制

　　為了更好地理解KVM的移植過程，我們需要對KVM的代碼執(zhí)行機制作一些研究。

　　在圖1中，文本格式的Java源程序(文件后綴名為.java)由Java編譯器編譯為Java字節(jié)碼文件(文件后綴名為.class)，且每一個Java類對應(yīng)一個.class文件。

　　在運行階段，Java虛擬機先裝入或加載指定的“.class”文件，進行必要的校驗，然后找到指定的入口方法(例如main)，由interpreter翻譯運行“.class”文件中的字節(jié)碼[7]。虛擬機在執(zhí)行過程中根據(jù)需要(如創(chuàng)建新對象等)動態(tài)加載用戶程序的其他“.class”文件或者系統(tǒng)類庫的“.class”文件并校驗和運行[8]。Java API類庫(一個大型的現(xiàn)成軟件組件(類)集合)是一些為用戶程序運行提供支持或起輔助作用的“.class”格式的標(biāo)準(zhǔn)的Java類，它是Java語言的一個標(biāo)準(zhǔn)組成部分。加載過程通常都是被推遲到必要的時候才進行。 　　JVM中的interpreter一般采用解釋的方式執(zhí)行字節(jié)碼。它按照程序執(zhí)行的順序逐條取出指令字節(jié)碼，翻譯成一段等效的本地代碼序列來執(zhí)行，這個解釋執(zhí)行過程一直重復(fù)到程序的最后一條指令執(zhí)行完為止[7]。

　　下面我們再來看一下KVM的代碼執(zhí)行機制(如圖2所示)。

　　圖2 KVM的代碼執(zhí)行機制

　　我們知道，KVM需要運行在硬件資源受限的嵌入式設(shè)備上，因此有必要對虛擬機的功能進行簡化，提高其運行效率，并減小其體積。為此，將虛擬機原本復(fù)雜而耗資源的大部分校驗工作移出虛擬機，交由PC開發(fā)平臺上一個工具軟件preverify來進行預(yù)驗證或預(yù)校驗，從而減輕移動設(shè)備的負擔(dān)，而在KVM中只留下一個簡單的輕量級的校驗器[6,9]。

　　因此，我們在編譯和預(yù)驗證用于KVM的Java代碼時，需要將-classpath選項指定為CLDC類庫的路徑，然后將預(yù)驗證過的class文件下載到目標(biāo)設(shè)備由KVM來執(zhí)行。

　　2 CLDC參考實現(xiàn)

　　移植所用的KVM源碼是來自SUN公司的CLDC 1.1參考實現(xiàn)。表1中描述了該CLDC 1.1參考實現(xiàn)源碼包中的目錄結(jié)構(gòu)[4]。

　　[[子目錄\&說明\&api\&CLDC需要的核心Java類庫源代碼\&bin\&包含kvm等所有二進制執(zhí)行文件和已編譯好的核心Java類庫的class文件\&build\&用于編譯生成面向不同操作系統(tǒng)平臺的KVM的makefile\&doc\&相關(guān)的說明文檔\&jam\&KVM的可選組件JAM(Java Application Manager)的源碼\&kvm\&面向不同平臺的KVM的源碼\&tools\&一些需要用到的工具軟件的源碼，如JavaCodeCompact，preverifier，KDWP Debug Proxy\&]]

　　3 CLDC參考實現(xiàn)的build過程

　　KVM移植主要是采用合適的編譯工具對CLDC 1.1參考實現(xiàn)中的源碼進行編譯，以生成運行在目標(biāo)平臺上的kvm可執(zhí)行文件。

　　用于源碼build的Makefile文件根據(jù)源碼目錄的層次結(jié)構(gòu)相應(yīng)地被組織成一個層次結(jié)構(gòu)。主Makefile文件放在build目錄中，由這里跳轉(zhuǎn)去執(zhí)行其它Makefile文件。在build目錄中，根據(jù)目標(biāo)平臺上操作系統(tǒng)的不同類型分別對應(yīng)有不同的主Makefile文件。

　　在主Makefile文件中可以確定要參與build的代碼段，api部分是必選的，kdp和jcc都是可選的。因為要應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，故未選擇kdp。對于JAM(Java Application Management)，為簡化起見沒有選擇該部分。所有的選擇可以通過修改Makefile文件中的相關(guān)開關(guān)選擇項值進行，也可在命令行中用參數(shù)覆蓋。

　　以ARM+Linux為目標(biāo)平臺對CLDC參考實現(xiàn)進行build的操作很簡單，只需進入build/linux目錄，通過make命令執(zhí)行那個主Makefile文件，就開始build過程了。下面的圖3描述了其build過程。

　　4 CLDC參考實現(xiàn)的源碼編譯

　　KVM移植所采用的編譯環(huán)境為：Java編譯器Javac 1.6.0_22，(Fedora9自帶)X86平臺Gcc 4.3.0編譯器和交叉編譯器Arm-Linux-Gcc 4.3.2。

　　首先，KVM的運行平臺是ARM+Linux平臺，所以需要在KVM\VmUnix\build目錄中將用于編譯KVM的Makefile文件中的編譯器設(shè)置為交叉編譯器Arm-Linux-Gcc[10]，即：

　　象所采用的編譯器。

　　其次，在最終對KVM源碼進行編譯之前，需要先對所需工具軟件和API類庫進行編譯。因此，CLDC源碼編譯過程包括以下四個階段：編譯生成preverify工具，編譯和預(yù)驗證API類庫，編譯生成JCC工具，編譯和連接生成KVM。

　　電子期刊論文投稿：《網(wǎng)絡(luò)新媒體技術(shù)》原刊名為《微計算機應(yīng)用》，是由中國科學(xué)院聲學(xué)研究所主辦的公開發(fā)行的科技刊物，創(chuàng)刊于1980年，系月刊。主要刊登有關(guān)計算機科學(xué)研究與應(yīng)用方面的研究論文和研究報告, 在科學(xué)試驗和現(xiàn)代化管理中計算機應(yīng)用方面所取得的新進展、新成果、新技術(shù)、新方法。郵發(fā)代號：2-304。