嵌入式Linux系統及其應用前景

嵌入式Linux系統及其應用前景

摘要：主要分析嵌入式Linux系統應用開發的特點；概述其開發過程和所面臨的挑戰；闡述嵌入式Linux的發展和應用前景。

引 言

??近年來，隨著計算技術、通信技術的飛速發展，特別是互聯網的迅速普及和3C（計算機、通信、消費電子）合一的加速，微型化和專業化成為發展的新趨勢，嵌入式產品成為信息產業的主流。Linux從1991年問世到現在，短短的十幾年時間已經發展成為功能強大、設計完善的操作系統之一；可運行在X86、Alpha、Sparc、MIPS、PPC、Motorola、NEC、ARM等多種硬件平臺，而且開放源代碼，可以定制；可與各種傳統的商業操作系統分庭抗爭。越來越多的企業和研發機構都轉向嵌入式Linux的開發和研究上，在新興的嵌入式操作系統領域內也獲得了飛速發展。

1 嵌入式Linux的特點

　　嵌入式系統是以應用為中心，以計算機為基礎，軟硬件可裁剪，適用于系統對功能、可靠性、成本、功耗嚴格要求的專用計算機系統，系統結構見圖1。實時性是嵌入式系統的基本要求，其次，還要求代碼小，速度快，可靠性高。嵌入式Linux（Embedded Linux）是指對Linux經過裁剪小型化后，可固化在存儲器或單片機中，應用于特定嵌入式場合的專用Linux操作系統。嵌入式Linux的開發和研究已經成為目前操作系統領域的一個熱點。與其它嵌入式操作系統相比（詳見表1），Linux的特點如下。

表1 專用嵌入式實時操作系統與嵌入式Linux的比較

　專用嵌入式實時操作系統嵌入式Linux操作系統版權費每生產一件產品需交納一份版權費免費購買費用數十萬元（RMB）免費技術支持由開發商獨家提供有限的技術支持全世界的自由軟件開發者提供支持網絡特性另加數十萬元（RMB）購買免費且性能優異軟件移值難（因為是封閉系統）易，代碼開放（有許多應用軟件支持）應用產品開發周期長，因為可參考的代碼有限短，新產品上市迅速，因為有許多公開的代碼可以參考和移植實時性能好須改進，可用PT_Linux等模塊彌補穩定性較好較好，但在高性能系統中須改進

　　第一，Linux系統是層次結構且內核完全開放。Linux是由很多體積小且性能高的微內核系統組成。在內核代碼完全開放的前提下，不同領域和不同層次的用戶可以根據自己的應用需要方便地對內核進行改造，低成本地設計和開發出滿足自己需要的嵌入式系統。

　　第二，強大的網絡支持功能。Linux誕生于因特網時代并具有Unix的特性，保證了它支持所有標準因特網協議，并且可以利用Linux的網絡協議棧將其開發成為嵌入式的TCP/IP網絡協議棧。 此外，Linux還支持ext2、fat16、fat32、romfs等文件系統，為開發嵌入式系統應用打下了很好的基礎。

　　第三，Linux具備一整套工具鏈，容易自行建立嵌入式系統的開發環境和交叉運行環境，可以跨越嵌入式系統開發中仿真工具的障礙。Linux也符合IEEE POSIX.1標準，使應用程序具有較好的可移植性。

　　傳統的嵌入式開發的程序調試和調試工具是用在線仿真器（ICE）實現的。它通過取代目標板的微處理器，給目標程序提供一個完整的仿真環境，完成監視和調試程序；但一般價格比較昂貴，只適合做非常底層的調試。使用嵌入式Linux，一旦軟硬件能夠支持正常的串口功能，即使不用仿真器，也可以很好地進行開發和調試工作，從而節省一筆不小的開發費用。嵌入式Linux為開發者提供了一套完整的工具鏈（tool chain）。它利用GNU的gcc做編譯器，用gdb、kgdb、xgdb做調試工具，能夠很方便地實現從操作系統到應用軟件各個級別的調試。

　　第四，Linux具有廣泛的硬件支持特性。無論是RISC還是CISC、32位還是64位等各種處理器，Linux都能運行。Linux通常使用的微處理器是Intel X86芯片家族，但它同樣能運行于Motorola公司的68K系列CPU和IBM、Apple、Motorola公司的PowerPC CPU以及Intel公司的StrongARM CPU等處理器。Linux支持各種主流硬件設備和最新硬件技術，甚至可以在沒有存儲管理單元（MMU）的處理器上運行。這意味著嵌入式Linux將具有更廣泛的應用前景。

2 Linux嵌入式系統開發平臺

2.1 系統軟件操作平臺

　　操作系統是一種在計算機上運行的軟件。它的主要任務是管理計算機上的系統資源，為用戶提供使用計算機及其外部設備的接口。它存在的目的是為了管理所有硬件資源，并且提供應用軟件一個合適的操作環境。嵌入式系統由于硬件的限制，通常只具有極稀少的硬件資源，如主頻較低的CPU、較小的內存、小容量的固態電子盤芯片DoC（Disk on Chip）或DoM（Disk on Module）替代磁盤等。在使用電池的系統中，它還要實現低功耗，延長電池使用時間的功能。

　　Linux作為嵌入式操作系統是完全可行的。因為Linux提供了完成嵌入功能的基本內核和所需要的所有用戶界面，能處理嵌入式任務和用戶界面。將Linux看作是連續的統一體，從一個具有內存管理、任務切換和時間服務及其它分拆的微內核到完整的服務器，支持所有的文件系統和網絡服務。Linux作為嵌入式系統，是一個帶有很多優勢的新成員。它對許多CPU和硬件平臺都是易移植、穩定、功能強大、易于開發的。

　　嵌入式Linux系統需要下面三個基本元素：系統引導工具

【嵌入式Linux系統及其應用前景】相關文章：

嵌入式Linux系統下Microwindows的應用03-19

嵌入式Linux系統中的GUI系統的研究與移植03-18

嵌入式系統的應用及發展03-05

嵌入式Linux系統CGI程序設計技術03-18

“精確林業”的發展及其應用前景03-17

嵌入式ARM-Linux水產養殖監控系統的設計03-07

談“精確林業”的發展及其應用前景03-18

基于DSP的Bluetooth嵌入式系統應用03-20

UML 在嵌入式系統設計中的應用03-18