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Linux嵌入式操作系统开发简介

供稿:中国工控网 2017/10/9 9:52:18

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  • 关键词: Linux 嵌入式操作系统
  • 摘要:嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础、软硬件均可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。其发展已有二十多年的历史,国际上也出现了一些著名的嵌入式操作系统,如VxWorks,Palm OS,Windows CE等等,但这些操作系统均属于商品化产品,价格昂贵且由于源代码不公开导致了诸如对设备的支持 ,应用软件的移植等一系列的问题。而Linux作为一种优秀的Free OS,近几年在嵌入式领域异军突起,成为了最有潜力的嵌入式操作系统。

  嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础、软硬件均可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。其发展已有二十多年的历史,国际上也出现了一些著名的嵌入式操作系统,如VxWorks,Palm OS,Windows CE等等,但这些操作系统均属于商品化产品,价格昂贵且由于源代码不公开导致了诸如对设备的支持 ,应用软件的移植等一系列的问题。而Linux作为一种优秀的Free OS,近几年在嵌入式领域异军突起,成为了最有潜力的嵌入式操作系统。

  嵌入式Linux融合了嵌入式和Linux的特点,其开发与一般的应用程序开发相比有着自己的特点,下面简要的介绍一下嵌入式Linux开发的一般过程。

  了解硬件是首要的一步,这是嵌入式开发的特点决定的。了解硬件指的是了解整个硬件,判断硬件对于当前的应用来说是否合适。嵌入式系统中需要使用到CPU和各种外围设备,由此需要收集相关硬件的资料,包括CPU,芯片手册和各种外围设备的手册以及相关的各种电路图等,并对整体系统有较深入的了解。

  了解硬件后,下一步就该准备需要使用的Linux工具以及其他工具,这些工具包括:针对所用CPU的编译器/汇编器/连接器,相应的库工具,目标文件分析/管理工具,符号查看器等等。幸运的是,由于Linux的开放性,针对不同目标平台的Linux工具都可在网上免费得到,绝大部分的这些工具都由GNU提供。所需要的其他工具还包括硬件厂商提供给公司的工具,如编程器,下载工具和查错器等等。所有这些工具对以后的开发、调试等都可说是必不可少的。

  做好以上的准备工作后,就要进入实质性的工作阶段了。首先需要安排内存地址,如SDRAM的内存地址,Flash的内存地址等,这需要与实际应用和硬件状况相结合来考虑,要根据硬件的限制以及实际应用的需要对内存地址进行合理的安排,同时要注意内存地址的安排要具有一定的伸缩性,以便于将来需要改动时所做的变动达到最小。一般来说,嵌入式Linux的内存地址安排体现在连接脚本当中。

  接着就该进入编写启动代码和机器相关代码阶段了。各种不同目标系统,甚至相同目标系统的启动代码和机器相关代码也是不相同的。启动代码一般需要完成硬件初始化,装载内核及安装根文件系统以及开始内核执行的工作,不同目标平台的启动代码一般可通过参考Linux下已有的启动代码和相关CPU的手册进行编写。

  启动代码和机器相关代码编程完成并可以启动系统后,下一步就可以开始驱动程序的编写了。Linux编写驱动程序与一般情况下编写驱动程序并没有太大的区别,都需要对相关的硬件作出了解,同时需要遵循Linux编写驱动程序的一些规则进行,编写完一个驱动程序后,一般就写一个相应的测试程序已便随时进行测试。Linux下各种不同类型的设备都有相当多的驱动程序源码可以参考,因此实际编写时更多的时间是花在对特定硬件特性的熟悉上。

  除了以上提到的这些步骤外,进行实际开发时,很多时候还要进行库(这里所提到的库均指C库),GUI和系统程序的移植。这是因为嵌入式Linux中所用的库一般不能直接使用标准库,而需要进行精简,虽然已有些精简的C库如uClibc等可供使用,但还是需要经常对其进行修改。嵌入式Linux常用的GUI有Microwindows,MiniGUI,QT/Embedded,TinyX等等,各自均有其使用的场合,所针对的目标平台和应用层次也不一样,必须根据实际需要进行选择。系统程序如mount,ls等等有些是应用时所必须的,有些则是进行调试时所需要的,初始时则需要一些通用的系统程序即可。

审核编辑(王静)
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