嵌入式LINUX操作系統(tǒng)的研究

周山

【摘要】隨著計(jì)算機(jī)使用越來越向著專業(yè)化的發(fā)展，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的需求也漸漸顯示出來。目前對(duì)嵌入式系統(tǒng)的研究，對(duì)系統(tǒng)的應(yīng)用具有非常廣闊的前景和重要意義。Linux操作系統(tǒng)的源碼具有開放性，被越來越多的國(guó)內(nèi)外科研人員用來研究，但Linux系統(tǒng)并不是以嵌入式應(yīng)用為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，因此在研究嵌入式Linux操作系統(tǒng)還有很多需要優(yōu)化的方面。通過對(duì)嵌入式Linux操作系統(tǒng)的研究，從而使其滿足嵌入式系統(tǒng)所具有的特性。

【關(guān)鍵字】嵌入式；操作系統(tǒng)：Linux

【中圖分類號(hào)】TP316 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）04-0168—01

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的不斷普及，推動(dòng)著人們的生活逐漸的向著自動(dòng)化和信息化的方向發(fā)展。目前一些領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)，而這為嵌入式系統(tǒng)的研究和開發(fā)提供了廣闊的空間。在我們的生活和工作中，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用范圍也表現(xiàn)的越來越廣。Linux的出現(xiàn)，更激發(fā)了計(jì)算機(jī)科研人員對(duì)嵌入式系統(tǒng)的研究熱情。而通過Linux特點(diǎn)在一些高端服務(wù)器中的良好表現(xiàn)，嵌入式Linux操作系統(tǒng)的研究也將會(huì)給人們帶來驚喜。

一、嵌入式系統(tǒng)的概述

嵌入式系統(tǒng)是作為某個(gè)裝置或設(shè)備的一個(gè)部分，是一種以應(yīng)用為中心并以先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，能夠適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)的具體需求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些具體需求表現(xiàn)在使用功能、成本和功耗等方面。嵌入式系統(tǒng)只有在面向用戶和產(chǎn)品時(shí)，通過具體的應(yīng)用才能展現(xiàn)出它的優(yōu)勢(shì)。所以在某些方面嵌入式系統(tǒng)是離不開應(yīng)用這個(gè)主題，并且要具有特別強(qiáng)的專用性，通過實(shí)際系統(tǒng)對(duì)功能、成本和體積的要求，進(jìn)行裁減利用。

嵌入式系統(tǒng)可以說是一個(gè)集軟件及硬件為一體的集成系統(tǒng)。它通過嵌入式處理器、嵌入式操作系統(tǒng)、相關(guān)支撐硬件以及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成一個(gè)綜合體，可以說是現(xiàn)代科技發(fā)展下的產(chǎn)物。目前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)和人們的生活工作有著緊密的聯(lián)系，通過應(yīng)用了嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)品，更容易讓人們接受和使用。

二、嵌入式Li nux操作系統(tǒng)的發(fā)展

在嵌入式系統(tǒng)不斷增加的復(fù)雜性，嵌入式操作系統(tǒng)逐漸成為了它最重要的組成部分然而操作系統(tǒng)的性能對(duì)整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的性能有著直接的影響。嵌入式Lmux操作系統(tǒng)，是一種根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的不同要求而設(shè)計(jì)的。一般是由一個(gè)Linux內(nèi)核及一些具有系統(tǒng)特殊需求的系統(tǒng)模塊構(gòu)成。嵌入式Linux不僅所需的存儲(chǔ)空間較小，還能夠處理多任務(wù)多進(jìn)程。和其它嵌入式操作系統(tǒng)不同的是Linux具有源代碼的開放性，這為嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展提供了非常好的資源。目前，對(duì)嵌入式Linux操作系統(tǒng)的開發(fā)正逐漸的發(fā)展壯大，開辟了屬于自己的市場(chǎng)。一些公司對(duì)嵌入式Linux的研究也在緊鑼密鼓的進(jìn)行中?，F(xiàn)在已經(jīng)有一些小型的嵌入式Linux出現(xiàn)并應(yīng)用在一些電子設(shè)備上。在未來的開發(fā)和研究中，嵌入式Linux操作系統(tǒng)將會(huì)給人們的生活和工作帶來更多的便利。

三、嵌入式Li nux操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

嵌入式操作系統(tǒng)與我們所了解的操作系統(tǒng)在含義上有一些區(qū)別，嵌入式操作系統(tǒng)是用來負(fù)責(zé)嵌入式系統(tǒng)中的全部軟件和硬件資源的分配以及調(diào)度工作，控制協(xié)調(diào)嵌入式系統(tǒng)中的并發(fā)活動(dòng)，嵌入式操作系統(tǒng)要體現(xiàn)所嵌入系統(tǒng)的特征，可以通過對(duì)某些模塊的裝卸，從而達(dá)到應(yīng)用系統(tǒng)所要求的功能。

在嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展過程中，將操作系統(tǒng)當(dāng)作是嵌入式系統(tǒng)的原型已經(jīng)被廣泛的研究。而Linux系統(tǒng)的特點(diǎn)，在研究嵌入式系統(tǒng)的研究中更具優(yōu)勢(shì)。按照嵌入式系統(tǒng)的具體需求，對(duì)Lmux內(nèi)核代碼進(jìn)行不斷的更新和優(yōu)化，從而形成嵌入式Linux操作系統(tǒng)。在嵌入式Linux操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中我們需要注意以下三點(diǎn)：

4.嵌入式Linux的內(nèi)存管理。內(nèi)存管理不僅可以用向操作系統(tǒng)提供具有一致的地址映射，還可以對(duì)內(nèi)存頁(yè)面進(jìn)行申請(qǐng)和釋放操作。在沒有操作系統(tǒng)嵌入的情況下，內(nèi)存管理的工作是由嵌入式應(yīng)用程序自己來完成。通過程序設(shè)計(jì)人員對(duì)程序的編寫，將內(nèi)存的訪問設(shè)置一個(gè)界限，防止了內(nèi)存訪問越界，提高程序運(yùn)行的可靠性。通過操作系統(tǒng)對(duì)嵌入式應(yīng)用程序的內(nèi)存空間的統(tǒng)一管理，使嵌入式應(yīng)用程序在設(shè)計(jì)中得到了簡(jiǎn)化，并提高了嵌入式應(yīng)用程序運(yùn)行的穩(wěn)定性。隨著一些嵌入式處理器提供的MMU功能的加強(qiáng)，不僅使內(nèi)存地址形成了映射，還加強(qiáng)了尋址功能，使操作系統(tǒng)在內(nèi)存管理上更加便利。

5.嵌入式Linux的boofload～固件。Boofloader固件是駐留在ROM中，用于啟動(dòng)RAM或ROM中所嵌入的軟件的程序。在嵌入式Linux的開發(fā)中，要通過利用硬件目標(biāo)板的特性，開發(fā)boofload～程序。首先要使用bootloader對(duì)一些配置寄存器進(jìn)行初始化處理。其次，對(duì)一些必備的硬件進(jìn)行初始化。例如內(nèi)存或者中斷控制器等等。最后，通過bootloader所提供的命令行指定系統(tǒng)映像所要下載的位置，利用bootloader初始化操作系統(tǒng)并且準(zhǔn)備啟動(dòng)系統(tǒng)。

6.嵌入式Linux的實(shí)時(shí)支持。嵌入式系統(tǒng)需要操作系統(tǒng)的內(nèi)核要具有實(shí)時(shí)性，能夠支持多任務(wù)的操作，使嵌入式系統(tǒng)可以具備與外界實(shí)時(shí)交互的能力。Linux的內(nèi)核是非搶占式的，在設(shè)計(jì)時(shí)要實(shí)現(xiàn)Linux內(nèi)核的實(shí)時(shí)性。嵌入式Linux的實(shí)時(shí)支持，可以通過對(duì)Linux的調(diào)度算法、中斷機(jī)制以及實(shí)時(shí)信號(hào)機(jī)制等技術(shù)的運(yùn)用來實(shí)現(xiàn)。

結(jié)束語(yǔ)：在計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用研究和開發(fā)要在一個(gè)硬件和軟件完整的結(jié)構(gòu)體系上進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能符合系統(tǒng)應(yīng)用的需求。本文通過對(duì)嵌入式系統(tǒng)的了解以及對(duì)嵌入式Linux操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析，讓我們了解嵌入式Linux的特點(diǎn)和在未來的發(fā)展前景。通過對(duì)嵌入式Linux的研究，為計(jì)算機(jī)科研工作人員在研究系統(tǒng)集成、跟蹤技術(shù)和問題描述上的研究進(jìn)行指導(dǎo)，這對(duì)嵌入式系統(tǒng)的研究也提供了更廣闊的空間。