嵌入式Linux系统的开发过程与具体运用

Linux操作系统论文第八篇：嵌入式Linux系统的开发过程与具体运用

　　摘要：最近这几年, 随着科技的发展使得通信技术和计算机技术迅速发展, 嵌入式已经成为了当今信息时代产业的主流。而在操作系统中, 嵌入式Linux操作系统由于有着与生俱来的优势, 自然成为了主要的操作系统之一。本文主要分析了嵌入式Linux系统应用开发的特点, 概述了嵌入式Linux系统的开发基本流程及应用。

　　关键词：嵌入式系统;Linux系统;开发应用;

　　一、嵌入式系统的基本概述

　　(一) 嵌入式系统的概念。

　　嵌入式系统是什么, 简单来说就是用来控制或者监视大规模设备的系统。嵌入式系统是以应用为中心, 同时它的基础是计算机技术, 在开发过程中对功能、体积、可靠性等进行了严格的要求。作为一个专用的计算机系统, 它的功能十分的强大。

　　(二) 嵌入式系统的组成。

　　嵌入式系统是一个集成了软件和硬件的独立系统。其中硬件包括以微处理器/微控制器为核心的硬件平台, 例如X86、Sun Sparc、Alpha、PowerPC等。

　　二、嵌入式Linux操作系统的概念

　　(一) Linux的历史。

　　最初的Linux是1991年由芬兰的大学生Linux Torvalds写的。他写完后, 放入互联网上, 供人们下载和使用。直到1994年3月, Linux1.0诞生了。

　　(二) 嵌入式Linux操作系统的特点。

　　对Linux进行适当的修改和删减, 并且能够在嵌入式系统上使用的系统, 就是嵌入式Linux操作系统。它的特点具体表现在以下方面。

　　1. Linux系统是完全开放的、免费的。

　　正是开放性, 它才能和其他系统互相兼容, 进而实现信息的互联。而且它可以任意修改源代码, 这是其他系统所不具备的。也正因如此, 程序员们对系统进行修缮, 才使Linux系统不断壮大, 并不断发展。

　　2. Linux操作系统的显著优势是多用户和多任务。

　　保证了多个用户使用互不影响;多任务独立开启, 互不干扰, 使得效率方面大大提高, 可以充分把性能发挥出来。同时很多研发人员对系统不断改进, 增强了其稳定性。

　　3. 设备是独立的。

　　只要安装驱动程序, 在驱动程序的支持和帮助下, 任何用户都可以向使用文件一样, 任意对设备进行使用和操作, 这使得人们完全不用考虑设备存在的具体形式。因为用户可以自己修改代码, 所以用户可以自己配置外部设备以便自己使用。

　　4. 优秀的可移植性使其支持多种平台。

　　这允许Linux操作系统移动到另一个平台而不会影响它, 例如带有x86、680x0、SPARC、Alpha和其他处理器的平台。而它更可以运行到智能家电上, 如智能冰箱、智能空调。它还可以运行在市场上的主流硬件设备和技术上, 这会让嵌入式Linux系统更加大展身手。

　　三、嵌入式Linux操作系统的开发过程

　　嵌入式系统通常和普通的软件开发有很大的区别, 如果想要在嵌入式系统上编写代码程序难于登天或者说是几乎不可能的。由于嵌入式程序的编写是在计算机上完成的, 但是测试结果需要在另一个平台上运行, 所以一般把这种开发的模式叫做交叉开发模式。

　　因此, 如果想要开发嵌入式Linux操作系统, 那么第一步便是建立一个交叉开发模式环境, 操作系统可以选用Linux系统版本中的一种, 如Red Hatlinux等。而Linux内核选用2.4内核还是2.6内核, 则是要根据开发环境因地制宜, 选择自定义安装或全局安装。而交叉编译器 (如arm-linuxgcc, arm-uclibc-gcc等) 需要到互联网上进行下载选择自定义安装或全局安装, 或者安装产品制造商提供的配套的交叉编译器。第二步, 要想生成可执行的代码, 就需要进行交叉编译和链接。在主机上配置Linux系统和交叉编译环境, 用串口或者网络接口配置交叉编译器链接。第三步, 建立装在程序的bootloader, u-boot、vivi等是常用的bootloader, 这个就需要根据自己所具有的环境进行修改。简单地讲, 其实就是要做好一个属于自己板子的bootloader, 完成其大概内容, 例如内核引导、下载等。第四步, 移植嵌入式Linux操作系统。Linux操作系统主要由两部分组成:Linux内核和应用程序。而Linux内核的开发主要通过实际需要进行开发配置, 然后通过交叉编译, 生成平台上可运行的代码格式。第五步, 建立根文件系统, 根文件系统和Linux是无法分开的, 一旦分开就意味着工作瘫痪。所以需要下载软件来实现根文件系统。再根据自己的应用需要来添加其他程序。最后, 在宿主机上完成嵌入式Linux操作系统的构建后就需要进行系统测试。软件中的编译过程要采用特殊的测试方法。一个基本的嵌入式Linux操作系统运行起来后, 就需要进行程序的开发和调试。

　　四、嵌入式Linux操作系统的挑战与机遇

　　现如今嵌入式Linux系统的开发正在人们的研发中飞速发展。现在人们的生活中有许多地方就运行着Linux, 例如智能冰箱和高清数字电视、机顶盒以及智能家电。在编程人的眼中, 在PC中很常见的就会找到许多基于Linux的设备。Android智能手机的成功发展也证明了Linux操作系统的强大功能。嵌入式Linux系统具有低成本、独立于供应商、早期获得新技术和支持新硬件等优势。但一个蓬勃兴起的技术必然会面临很多的挑战。嵌入式Linux系统想要做强做大还需要在以下几个问题上进行更新和修改。一是实时性问题, Linux具有分时调度策略, 正是有了这个策略, 才使操作系统的管理系统变得稳定, 可是它在实时系统要求的纳秒级的中断延迟、任务切换时间等问题上无法完美的解决。二是内核代码的大小, 比起传统内核, Linux内核过大。三是高可靠性, 高自由度是Linux操作系统的特点, 人们可以随意在网上下载代码, 但如果一个人撰写论文, 可以慢慢编写代码, 不用着急进行测试。但如果这是一个工程项目, 在短暂的时间快速完成测试, 并且把功能、性能和成本完善, 可能会在后续的开发中面临大量未想到的问题。

　　五、嵌入式Linux系统的应用及未来的趋势

　　嵌入式Linux系统的发展前景十分广泛, 在科技快速发展和互联网广泛应用的今天, 基本上在方方面面都会使用到, 只不过人们没有注意。其中包括了交通管理、家庭智能系统、移动系统、工业系统。这些系统中的远程控制方面都或多或少运用了嵌入式Linux系统, 因为所有基于网络远程的控制协议需要与嵌入式系统之间实现链接, 所以它起着非常关键的作用。

　　如今的家电系统大多需要按钮、开关, 而这已经远远满足不了人们的需求, 越来越多的人选择了具有远程操控或是具有用户界面的智能家庭设备。智能的电器会快速地成为未来发展的趋势。工业中, 远程控制智能设备会保障工人的安全, 加快产品的生产, 前景也是十分的广阔。

　　综上所述, 由于Linux系统广泛的应用性, 越来越多的公司选择或者开始转型作为自己主要的发展之一, 这也让越来越多的人了解并认可它。

　　六、结语

　　嵌入式技术是许多先进技术的融合。随着技术和网络的广泛高速应用, 嵌入式系统已融入人们的生活, 人们的生活质量也不断提高。Linux嵌入式操作系统不可否认的强大的技术优势和特殊的研发模式使其成为嵌入式系统的领导者, 相信嵌入式Linux系统将会为人们的生活带来更好的发展。

　　参考文献

　　[1]嵌入式系统, 嵌入式Linux系统[EB/OL].百度百科
　　[2]弓雷. ARM嵌入式Linux系统开发详解.北京:清华大学出版社, 2010
　　[3]孙天泽.嵌入式Linux操作系统[M].北京:人民邮电出版社, 2009