姓名：陳方園????學(xué)號(hào)：19020100239????學(xué)院：電子工程學(xué)院

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【嵌牛導(dǎo)讀】Linux從1991年問世到現(xiàn)在讨惩，短短的十幾年時(shí)間已經(jīng)發(fā)展成為功能強(qiáng)大辟癌、設(shè)計(jì)完善的操作系統(tǒng)之一，不僅可以與各種傳統(tǒng)的商業(yè)操作系統(tǒng)分庭抗?fàn)幖瞿恚谛屡d的嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)也獲得了飛速發(fā)展。嵌入式Linux(Embedded Linux)是指對(duì)標(biāo)準(zhǔn)Linux經(jīng)過小型化裁剪處理之后寡夹，能夠固化在容量只有幾K或者幾M字節(jié)的存儲(chǔ)器芯片或者單片機(jī)中处面，適合于特定嵌入式應(yīng)用場(chǎng)合的專用Linux操作系統(tǒng)。嵌入式Linux既繼承了intelnet上無(wú)限的開放原代碼資源菩掏，又具有嵌入式操作系統(tǒng)的特性魂角。

【嵌牛鼻子】嵌入式Linux

【嵌牛提問】什么是嵌入式Linux？嵌入式工程師為什么要學(xué)Linux智绸？

【嵌牛正文】

一野揪、什么是嵌入式linux?

Linux從1991年問世到現(xiàn)在，短短的十幾年時(shí)間已經(jīng)發(fā)展成為功能強(qiáng)大瞧栗、設(shè)計(jì)完善的操作系統(tǒng)之一斯稳，不僅可以與各種傳統(tǒng)的商業(yè)操作系統(tǒng)分庭抗?fàn)帲谛屡d的嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)也獲得了飛速發(fā)展迹恐。嵌入式Linux(Embedded Linux)是指對(duì)標(biāo)準(zhǔn)Linux經(jīng)過小型化裁剪處理之后挣惰，能夠固化在容量只有幾K或者幾M字節(jié)的存儲(chǔ)器芯片或者單片機(jī)中，適合于特定嵌入式應(yīng)用場(chǎng)合的專用Linux操作系統(tǒng)。嵌入式Linux既繼承了intelnet上無(wú)限的開放原代碼資源憎茂，又具有嵌入式操作系統(tǒng)的特性珍语。

二、嵌入式Linux的特點(diǎn)

版權(quán)費(fèi)：免費(fèi);

購(gòu)買費(fèi)用：媒介成本;

技術(shù)支持：全世界的自由軟件開發(fā)者提供支持;

網(wǎng)絡(luò)特性：免費(fèi)而且性能優(yōu)異;

軟件移植：容易竖幔，代碼開放板乙，有許多應(yīng)用軟件支持;

應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)周期：短，新產(chǎn)品上市迅速拳氢，因?yàn)橛性S多公開的代碼可以參考和移植;

實(shí)時(shí)性能：RT_Linux亡驰，hardhat Linux 等嵌入式Linux支持實(shí)時(shí)性能;

穩(wěn)定性：好;

安全性：好。

三饿幅、嵌入式Linux的市場(chǎng)前景和商業(yè)機(jī)會(huì)

嵌入式Linux有巨大的市場(chǎng)前景和商業(yè)機(jī)會(huì)凡辱，出現(xiàn)了大量的專業(yè)公司和產(chǎn)品，如Montavista栗恩、Lineo透乾、Emi等。有行業(yè)協(xié)會(huì)磕秤，如Embedded Linux Consortum等乳乌。得到世界著名計(jì)算機(jī)公司和oem板級(jí)廠商的支持，例如IBM市咆、Motorola汉操、Intel等 。傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)廠商也采用了Linux策略 如Lynxworks 蒙兰、Windriver磷瘤、QNX等。還有intelnet上的大量嵌入式Linux愛好者的支持搜变。嵌入式Linux支持幾乎所有的嵌入式cpu和被移植到幾乎所有的嵌入式oem板采缚。

四、嵌入式Linux的應(yīng)用領(lǐng)域

嵌入式Linux的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛挠他，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有扳抽，信息家電：PDA，STB-Set-stopbox殖侵，Digital Telephone贸呢，Answering Machine，Screen Phone拢军、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)：Ethernet switches楞陷，Router，Bridge朴沿，Hub猜谚，Remote access servers败砂，ATM，F(xiàn)rame relay魏铅、遠(yuǎn)程通信昌犹、醫(yī)療電子、交通運(yùn)輸览芳、計(jì)算機(jī)外設(shè)斜姥、工業(yè)控制、航空領(lǐng)域等沧竟。

五铸敏、嵌入式linux的優(yōu)勢(shì)

嵌入式Linux的開發(fā)和研究是操作系統(tǒng)領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)，目前已經(jīng)開發(fā)成功的嵌入式系統(tǒng)中悟泵，大約有一半使用的是Linux杈笔。Linux之所以能在嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)上取得如此輝煌的成果，與其自身的優(yōu)良特性是分不開的糕非。

1蒙具、廣泛的硬件支持

Linux能夠支持x86、ARM朽肥、MIPS禁筏、ALPHA、PowerPC等多種體系結(jié)構(gòu)衡招，目前已經(jīng)成功移植到數(shù)十種硬件平臺(tái)篱昔，幾乎能夠運(yùn)行在所有流行的CPU上。Linux有著異常豐富的驅(qū)動(dòng)程序資源始腾，支持各種主流硬件設(shè)備和新硬件技術(shù)州刽，甚至可以在沒有存儲(chǔ)管理單元(MMU)的處理器上運(yùn)行，這些都進(jìn)一步促進(jìn)了Linux在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用窘茁。

2怀伦、內(nèi)核高效穩(wěn)定

Linux內(nèi)核的高效和穩(wěn)定已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)得到了大量事實(shí)的驗(yàn)證，Linux的內(nèi)核設(shè)計(jì)非常精巧山林，分成進(jìn)程調(diào)度、內(nèi)存管理邢羔、進(jìn)程間通信驼抹、虛擬文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)接口五大部分，其獨(dú)特的模塊機(jī)制可以根據(jù)用戶的需要拜鹤，實(shí)時(shí)地將某些模塊插入到內(nèi)核或從內(nèi)核中移走框冀。這些特性使得Linux系統(tǒng)內(nèi)核可以裁剪得非常小巧，很適合于嵌入式系統(tǒng)的需要敏簿。

3明也、開放源碼宣虾，軟件豐富

Linux是開放源代碼的自由操作系統(tǒng)，它為用戶提供了大限度的自由度温数，由于嵌入式系統(tǒng)千差萬(wàn)別绣硝，往往需要針對(duì)具體的應(yīng)用進(jìn)行修改和優(yōu)化，因而獲得源代碼就變得至關(guān)重要了撑刺。Linux的軟件資源十分豐富鹉胖，每一種通用程序在Linux上幾乎都可以找到，并且數(shù)量還在不斷增加够傍。在Linux上開發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件一般不用從頭做起甫菠，而是可以選擇一個(gè)類似的自由軟件做為原型，在其上進(jìn)行二次開發(fā)冕屯。

4寂诱、優(yōu)秀的開發(fā)工具

開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵是需要有一套完善的開發(fā)和調(diào)試工具。傳統(tǒng)的嵌入式開發(fā)調(diào)試工具是在線仿真器(In-Circuit Emulator安聘，ICE)痰洒，它通過取代目標(biāo)板的微處理器，給目標(biāo)程序提供一個(gè)完整的仿真環(huán)境搞挣，從而使開發(fā)者能夠非常清楚地了解到程序在目標(biāo)板上的工作狀態(tài)带迟，便于監(jiān)視和調(diào)試程序。在線仿真器的價(jià)格非常昂貴囱桨，而且只適合做非常底層的調(diào)試仓犬，如果使用的是嵌入式Linux，一旦軟硬件能夠支持正常的串口功能時(shí)舍肠，即使不用在線仿真器也可以很好地進(jìn)行開發(fā)和調(diào)試工作搀继，從而節(jié)省了一筆不小的開發(fā)費(fèi)用。嵌入式Linux為開發(fā)者提供了一套完整的工具鏈(Tool Chain)翠语，它利用GNU的gcc做編譯器叽躯，用gdb、kgdb肌括、xgdb做調(diào)試工具点骑，能夠很方便地實(shí)現(xiàn)從操作系統(tǒng)到應(yīng)用軟件各個(gè)級(jí)別的調(diào)試。

5谍夭、完善的網(wǎng)絡(luò)通信和文件管理機(jī)制

Linux至誕生之日起就與Internet密不可分黑滴，支持所有標(biāo)準(zhǔn)的Internet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并且很容易移植到嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中紧索。此外袁辈，Linux還支持ext2、fat16珠漂、fat32晚缩、romfs等文件系統(tǒng)尾膊，這些都為開發(fā)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用打下了很好的基礎(chǔ)。

六荞彼、嵌入式Linux的挑戰(zhàn)

目前冈敛，嵌入式Linux系統(tǒng)的研發(fā)熱潮正在蓬勃興起，并且占據(jù)了很大的市場(chǎng)份額卿泽，除了一些傳統(tǒng)的Linux公司(如RedHat莺债、MontaVista等)正在從事嵌入式Linux的開發(fā)和應(yīng)用之外，IBM签夭、Intel齐邦、Motorola等著名企業(yè)也開始進(jìn)行嵌入式Linux的研究。雖然前景一片燦爛第租，但就目前而言措拇，嵌入式Linux的研究成果與市場(chǎng)的真正要求仍有一段差距，要開發(fā)出真正成熟的嵌入式Linux系統(tǒng)慎宾，還需要從以下幾個(gè)方面做出努力丐吓。

1、提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性

Linux雖然已經(jīng)被成功地應(yīng)用到了PDA趟据、移動(dòng)電話券犁、車載電視、機(jī)頂盒汹碱、網(wǎng)絡(luò)微波爐等各種嵌入式設(shè)備上粘衬，但在醫(yī)療、航空咳促、交通稚新、工業(yè)控制等對(duì)實(shí)時(shí)性要求非常嚴(yán)格的場(chǎng)合中還無(wú)法直接應(yīng)用，原因在于現(xiàn)有的Linux是一個(gè)通用的操作系統(tǒng)跪腹，雖然它也采用了許多技術(shù)來加快系統(tǒng)的運(yùn)行和響應(yīng)速度褂删，并且符合POSIX 1003.1b標(biāo)準(zhǔn)，但從本質(zhì)上來說并不是一個(gè)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)冲茸。Linux的內(nèi)核調(diào)度策略基本上是沿用UNIX系統(tǒng)的屯阀，將它直接應(yīng)用于嵌入式實(shí)時(shí)環(huán)境會(huì)有許多缺陷，如在運(yùn)行內(nèi)核線程時(shí)中斷被關(guān)閉轴术，分時(shí)調(diào)度策略存在時(shí)間上的不確定性蹲盘，以及缺乏高精度的計(jì)時(shí)器等等。正因如此膳音，利用Linux作為底層操作系統(tǒng)，在其上進(jìn)行實(shí)時(shí)化改造铃诬，從而構(gòu)建出一個(gè)具有實(shí)時(shí)處理能力的嵌入式系統(tǒng)祭陷，是現(xiàn)在日益流行的解決方案苍凛。

2、改善內(nèi)核結(jié)構(gòu)

Linux內(nèi)核采用的是整體式結(jié)構(gòu)(Monolithic)兵志，整個(gè)內(nèi)核是一個(gè)單獨(dú)的醇蝴、非常大的程序，這樣雖然能夠使系統(tǒng)的各個(gè)部分直接溝通想罕，有效地縮短任務(wù)之間的切換時(shí)間悠栓，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，但與嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)容量小按价、資源有限的特點(diǎn)不相符合惭适。嵌入式系統(tǒng)經(jīng)常采用的是另一種稱為微內(nèi)核(Microkernel)的體系結(jié)構(gòu)，即內(nèi)核本身只提供一些基本的操作系統(tǒng)功能楼镐，如任務(wù)調(diào)度癞志、內(nèi)存管理、中斷處理等框产，而類似于文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等附加功能則運(yùn)行在用戶空間中凄杯，并且可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行取舍。Microkernel的執(zhí)行效率雖然比不上Monolithic秉宿，但卻大大減小了內(nèi)核的體積戒突，便于維護(hù)和移植，更能滿足嵌入式系統(tǒng)的要求描睦〔泊妫可以考慮將Linux內(nèi)核部分改造成Microkernel，使Linux在具有很高性能的同時(shí)酌摇，又能滿足嵌入式系統(tǒng)體積小的要求膝舅。

3、完善集成開發(fā)平臺(tái)

引入嵌入式Linux系統(tǒng)集成開發(fā)平臺(tái)窑多，是嵌入式Linux進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用的內(nèi)在要求仍稀。傳統(tǒng)上的嵌入式系統(tǒng)都是面向具體應(yīng)用場(chǎng)合的，軟件和硬件之間必須緊密配合埂息，但隨著嵌入式系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展技潘，嵌入式操作系統(tǒng)的出現(xiàn)就成了一種必然，因?yàn)橹挥羞@樣才能促成嵌入式系統(tǒng)朝層次化和模塊化的方向發(fā)展千康。

很顯然享幽，嵌入式集成開發(fā)平臺(tái)也是符合上述發(fā)展趨勢(shì)的，一個(gè)優(yōu)秀的嵌入式集成開發(fā)環(huán)境能夠提供比較完備的仿真功能拾弃，可以實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用軟件和嵌入式硬件的同步開發(fā)值桩，從而擺脫了"嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)依賴于嵌入式硬件的開發(fā)，并且以嵌入式硬件的開發(fā)為前提"的不利局面豪椿。一個(gè)完整的嵌入式集成開發(fā)平臺(tái)通常包括編譯器奔坟、連接器携栋、調(diào)試器、跟蹤器咳秉、優(yōu)化器和集成用戶界面婉支，目前Linux在基于圖形界面的特定系統(tǒng)定制平臺(tái)的研究上，與Windows CE等商業(yè)嵌入式操作系統(tǒng)相比還有很大差距澜建，整體集成開發(fā)環(huán)境有待提高和完善向挖。

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