嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)與優(yōu)化

【摘 要】嵌入式系統(tǒng)是指計算機硬件和軟件的集合體，嵌入式Linux系統(tǒng)就是利用Linux其自身的特點和優(yōu)勢把它應用到嵌入式系統(tǒng)中。本文主要介紹嵌入式系統(tǒng)的概念和Linux系統(tǒng)做嵌入式的優(yōu)勢，具體分析嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)與優(yōu)化，從而促進嵌入式Linux系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性的運行。

【關鍵詞】嵌入式 Linux系統(tǒng) 開發(fā)與優(yōu)化

嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或者輔助裝置、機器和設備運行的裝置”一般是指以應用為中心，以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對動能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。隨著信息化、智能化、網(wǎng)絡化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術也取得了巨大的成績，在各行各業(yè)中，運用嵌入式計算與嵌入式系統(tǒng)，都有效的推動了各行業(yè)的發(fā)展和進步，具有廣闊的應用情景。

一、嵌入式操作系統(tǒng)

嵌入式操作系統(tǒng)EOS（Embedded Operating System）是一種用途廣泛的系統(tǒng)，隨著信息化技術的發(fā)展，嵌入式操作系統(tǒng)的應用不斷的推廣和深入發(fā)展，有效促進了嵌入式系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性的運行。目前，應用比較常用的嵌入式操作系統(tǒng)主要有：Linux、VxWorks、Windows CE.net等。具有通用操作系統(tǒng)的基本特點，并且能夠有效的管理復雜的系統(tǒng)軟件，是嵌入式系統(tǒng)中重要的組成部分。在這些常用的嵌入式操作系統(tǒng)中Linux以其自身的特點和優(yōu)勢，在嵌入式系統(tǒng)中應用范圍最廣，市場最深入。

二、嵌入式Linux系統(tǒng)的優(yōu)勢

嵌入式Linux系統(tǒng)就是利用其優(yōu)勢，在嵌入式系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的影響力。嵌入式Linux系統(tǒng)的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下的幾個方面：第一，嵌入式Linux的進一步發(fā)展使它嵌入式微處理器結(jié)合更加的緊密，適應現(xiàn)代軟硬件無縫結(jié)合的趨勢。第二，Linux的內(nèi)核小、效率高、內(nèi)核更新速度快，在市場應用中以其免費性和功能強大性在市場中占據(jù)優(yōu)勢。第三，Linux適用于多種CPU和多種硬件平臺，是一個跨平臺的系統(tǒng)，在嵌入式系統(tǒng)中應用使用范圍廣泛。第四，Linux內(nèi)核采用模塊化設計，針對性強，能夠更加適應嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。第五，Linux具有固有的模塊性，適應性和可配置性強。第六，Linux提供多種圖形用戶界面系統(tǒng)。

三、嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程

嵌入式系統(tǒng)是有針對性的開發(fā)和應用的，所以，一方面它在追求速度、性能和美觀的同時更加注重的是嵌入式設計能夠滿足應用的需求。嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程從嵌入式設計功能、性能、成本、穩(wěn)定性和可靠性等各個方面來綜合考慮和探討，促進嵌入式系統(tǒng)的各個部分能夠有效的融合，相互作用，從而提高嵌入式系統(tǒng)的整體優(yōu)勢。

首先，建立開發(fā)環(huán)境。嵌入式系統(tǒng)的硬件資源有限，在開發(fā)上需要建立相應的交叉開發(fā)調(diào)試環(huán)境，以滿足嵌入式系統(tǒng)上的內(nèi)核和應用程序的需求。目前，常用的交叉開發(fā)調(diào)試環(huán)境主要有開放和商業(yè)兩種類型。

其次，內(nèi)核移植與定制。Linux內(nèi)核采用模塊化的設計，具有固定的模塊性，能夠針對嵌入式系統(tǒng)的需求，定制相應的內(nèi)核模塊大小。為了能夠更加的適應系統(tǒng)的硬件平臺，Linux系統(tǒng)必須要進行移植，如：結(jié)構(gòu)級移植、平臺層次級移植以及搬級移植。

最后，設計文件系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)中，F(xiàn)lash的空間有限，為了能夠適應程序的需要，就必須對Linux文件系統(tǒng)進行裁剪，以滿足系統(tǒng)的需求大小。Root文件系統(tǒng)必須包括基本的文件和目錄，在嵌入式系統(tǒng)中，可以借助busybox來構(gòu)建文件系統(tǒng)，減少空間占有率。

四、嵌入式Linux系統(tǒng)的優(yōu)化

Linux系統(tǒng)以其自身的優(yōu)越性和獨特性在嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛的應用和推廣，隨著嵌入式操作系統(tǒng)的不斷發(fā)展和改進，Linux系統(tǒng)為了能夠保障自身的優(yōu)勢，就必須在系統(tǒng)上加以改善，根據(jù)嵌入式產(chǎn)品的特點，對系統(tǒng)內(nèi)核和應用程序進行優(yōu)化，提高嵌入式Linux系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中的影響力。

（一）加快系統(tǒng)啟動，減少Linux內(nèi)核啟動時間。Linux內(nèi)核每次在啟動的過程中都需要通過calibrate_de-lay函數(shù)計算loops_per_jiffy（Lpj）的值?？梢酝茢喑銮度胧较到y(tǒng)啟動時所用的時間為250ms。所以為了能夠有效的對Linux系統(tǒng)進行優(yōu)化，在啟動時可以直接設置LPJ=就可以了。同時當RAM空間處于空置時可以直接采用預讀方式加快系統(tǒng)的啟動速度。當然，還可以Flash讀取、解壓內(nèi)核等時間方面考慮，采取一些有效的方法，減少系統(tǒng)啟動時間。

減少內(nèi)核體積和內(nèi)存占用。Linux系統(tǒng)本身內(nèi)核就具有模塊性，根據(jù)系統(tǒng)需求裁剪，在一定程度上就節(jié)省了內(nèi)存和空間。在嵌入式Linux系統(tǒng)中，減小Linux內(nèi)核體積，降低內(nèi)存占用可以采取以下的幾種方法：第一，刪除生產(chǎn)環(huán)節(jié)中不必要的內(nèi)核信息。第二，使用Slob有效的分配內(nèi)核空間。第三，刪除嵌入式系統(tǒng)中不常用的功能。第四，采用內(nèi)核XIP減少內(nèi)核使用的RAM空間。減小應用程序的體積和內(nèi)存占用。第一，選擇正確的連接方式，能夠有效的減少應用程序的體積。第二，使用Strip命令來刪除沒有意義的調(diào)試符號。第三，簡化代碼，提高速度。

嵌入式Linux操作系統(tǒng)為整個嵌入式系統(tǒng)發(fā)展提供了一個新的方面，有效的促進了嵌入式系統(tǒng)穩(wěn)定、高效的運行，對于各行各業(yè)嵌入式系統(tǒng)的應用和推廣都具有十分重要的意義。本文主要就Linux系統(tǒng)的優(yōu)勢和開發(fā)流程以及優(yōu)化進行闡述，促進Linux系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中的發(fā)展和應用。

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作者簡介：

朱經(jīng)山 男 漢 江西贛州市 人，2014年畢業(yè)于邵陽學院，電子信息工程專業(yè)、學士學位、現(xiàn)供職于上海播客電子科技有限公司。