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| -- 作者：wangxinxin -- 發(fā)布時間：2010-11-15 11:06:16 -- 嵌入式Linux技術(shù) 操作系統(tǒng)是管理計算機上的資源，為用戶使用計算機及其外部設備提供最基本接口的程序。 自從計算機誕生以來，隨著計算機、網(wǎng)絡技術(shù)的快速發(fā)展，操作系統(tǒng)一直處于不斷發(fā)展和改進之中,人們將越來越多的功能加入到操作系統(tǒng)中，導致操作系統(tǒng)越來越大。但是，隨著應用領域的擴大，為了適應不同的應用場合，考慮到系統(tǒng)的靈活性、可伸縮性以及可裁減性，一種以應用為中心、以計算機技術(shù)為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗要求嚴格的專用計算機系統(tǒng)---嵌入式操作系統(tǒng)便隨之延生。 嵌入式Linux是按照上面所說的嵌入式操作系統(tǒng)的要求設計的一種小型操作系統(tǒng)。由一個kernel（內(nèi)核）及一些根據(jù)需要進行定制的系統(tǒng)模塊組成。其Kernel很小，一般只有幾百K左右，即使加上其它必要的模塊和應用程序，所需的存儲空間也很小，多任務多進程的系統(tǒng)特征，有些還有具有實時性。 一個小型的嵌入式Linux系統(tǒng)只需要下面三個基本元素： 引導程序 文件系統(tǒng)（可以在ROM,RAM,FLASH或Disk Onchip中） Linux在嵌入式系統(tǒng)中的優(yōu)勢 嵌入式操作系統(tǒng)主要有 Palm OS，Windows CE，EPOC,LinuxCE,QNX,ECOS,LYNX，高端嵌入式系統(tǒng)要求許多高級的功能，如圖形用戶界面和網(wǎng)絡支持 。很多高端RTOS供應商已經(jīng)提供了這些功能，但其價格也很高端，一般人難以接受。微軟的Windows CE也有此類功能，卻不具備大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)要求的實時性能，而且難以移植，也曾經(jīng)有人想以DOS為基礎用單獨的第三方工具拼湊一個系統(tǒng)，但這種努力將是白費。眾所周知，Micro$oft的東西向來都是以昂貴和不穩(wěn)定出名，而現(xiàn)在需要的是一個便宜、成熟并且提供高端嵌入式系統(tǒng)所必須特性的操作系統(tǒng)，嵌入式Linux操作系統(tǒng)以價格低廉、功能強大又易于移植而正在被廣泛采用，成為新興的力量，所以，眾多商家紛紛轉(zhuǎn)向了嵌入式linux。 Linux為嵌入操作系統(tǒng)提供了一個極有吸引力的選擇，她是個和Unix相似、以核心為基礎的、完全記憶體保護、多任務多進程的操作系統(tǒng)。支持廣泛的計算機硬件,包括X86,Alpha,Sparc,MIPS,PPC,ARM,NEC,MOTOROLA等現(xiàn)有的大部分蕊片。程式源碼全部公開，任何人可以修改并在GNU通用公共許可證(GNU General Public License)下發(fā)行,這樣，開發(fā)人員可以對操作系統(tǒng)進行定制，再也不必擔心像M$ windows操作系統(tǒng)中“后門”的威脅（后門不是我們常說的走后門，是指嵌入到軟件中的一個特殊程序，它有一些不道德的額外功能，例如可以把使用者的數(shù)據(jù)送到指定的地址）。同時由于有GPL的控制,大家開發(fā)的東西大都相互兼容，不會走向分裂之路。Linux用戶遇到問題時可以通過Internet向網(wǎng)上成千上萬的Linux開發(fā)者請教,這使最困難的問題也有辦法解決。 Linux帶有Unix用戶熟悉的完善的開發(fā)工具，幾乎所有的Unix系統(tǒng)的應用軟件都已移植到了Linux上。Linux還提供了強大的網(wǎng)絡功能，有多種可選擇窗口管理器（X windows）。其強大的語言編譯器gcc、g++等也可以很容易得到。不但成熟完善、而且使用方便。 嵌入式linux操作系統(tǒng)與硬件設備的關(guān)系 運行嵌入式Linux的CPU可以是 X86,Alpha,Sparc,MIPS,PPC,MOTOROLA，NEC，ARM。與這些蕊片搭配的主板都很小，與一張PCI卡大小相當，有的甚至更小！ 嵌入式linux所需的存儲器不是軟磁盤、硬盤、ZIP盤、CD-ROM、DVD這些眾所周知的常規(guī)存儲器，它使用Rom,CompactFlash，M-Systems的DiskOnChip，SONY的MemoryStick，IBM 的MicroDrive等體積極小---與主板上的Bios大小相近，存儲容量不太大的存儲器。它的“內(nèi)存”可以使用普通的內(nèi)存也可以使用專用的RAM。 PC平臺上通常有鍵盤、鼠標、顯卡、顯示器等輸入輸出設備及各種存儲設備，有ISA、PCI、AGP、USB等接口。在嵌入式系統(tǒng)中，往往不面要上述設備和接口的支持，而使用嵌入式系統(tǒng)特有的接口和設備，如PCMCIA接口、LCD顯示屏、觸摸屏,DOC(DiskOnChip)等。 在一個簡單的系統(tǒng)里，當系統(tǒng)啟動后，內(nèi)核和所有的應用程序都在內(nèi)存里。這就是大多數(shù)傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)工作模式，它可以被Linux支持。因此嵌入式系統(tǒng)可以沒有磁盤。許多嵌入式系統(tǒng)沒有磁盤或者文件系統(tǒng)。Linux不需要它們也能運行。有多種途徑可以消除對磁盤的依賴，這要看系統(tǒng)的復雜性和硬件的設計。 在PC機上都需要Bios ,當CPU啟動的時候，它開始在預先設置的地址上讀取指令,執(zhí)行了一些低水平的CPU初始化和其它硬件的配置。再由BIOS繼續(xù)引導操作系統(tǒng)，由操作系統(tǒng)引導其它應用程序。實際上，這非常復雜，但對我們的目標來說也非常重要。在PC上運行的Linux也要依靠PC上的BIOS來啟動。 與PC機不同的是,嵌入式系統(tǒng)里經(jīng)常沒有這種BIOS。這樣你就要提供同等的啟動代碼，這看起來使系統(tǒng)的引導啟動變得更加復雜。幸好，嵌入式系統(tǒng)并不需要PC 機Bios引導程序那樣大的靈活性，因為嵌入式設備的硬件配置通常是不變的，嵌入式引導程序只需要處理一種硬件的配置。這使代碼更簡單也更枯燥。它只是一指令清單，將固定的數(shù)字塞到硬件寄存器中去。然而，這是關(guān)鍵的代碼，因為這些數(shù)值要與你的硬件相符而且要按照特定的順序進行。所以在大多數(shù)情況下，一個最小的通電自檢模塊，可以檢查內(nèi)存的正常運行、讓LED閃爍，并且驅(qū)動其它必須的硬件以使主Linux OS啟動和運行。這些啟動代碼完全根據(jù)硬件決定，不可隨意改變。 要選擇與嵌入式Linux系統(tǒng)相結(jié)合的硬件產(chǎn)品是一個復雜的工作，不但要考慮到硬件的成本，體積，可靠性，還受到其他非技術(shù)因素的影響，如政治、偏見、傳統(tǒng)等等。這一工作必須嚴肅對待，因為它也是開發(fā)的重點。 嵌入式linux 的技術(shù)發(fā)展 嵌入式系統(tǒng)的商品化操作系統(tǒng)在70年代后期才出現(xiàn)，許多是用匯編語言寫成的,并且只能用于特定的處理器，更換新處理器，它的操作系統(tǒng)就必須更新以適應新的系統(tǒng)。當C語言出現(xiàn)時，操作系統(tǒng)編寫的效率、穩(wěn)定性、可移植性都有了很大的提高。這一點在管理上立刻表現(xiàn)出來，它為微處理器被淘汰時保護軟件投資帶來了希望。對于市場來說這是一個好消息。用C語言寫成的操作系統(tǒng)今天越來越普遍。一般來說，可重復使用的軟件已經(jīng)占了主導地位并越做越好。 許多嵌入式系統(tǒng)根本沒有操作系統(tǒng)，只有循環(huán)控制。對于一些簡單設備這是足夠的，但是隨著系統(tǒng)越來越復雜，更多嵌入式系統(tǒng)需要與各類網(wǎng)絡聯(lián)接，因此需要網(wǎng)絡功能。增加網(wǎng)絡功能將導致系統(tǒng)復雜程度提高以致要求操作系統(tǒng)。 傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)是基于單片機的，而新一代的嵌入式系統(tǒng)將以如下為特點：以IP核模塊（Intellectual Property Kernel知識產(chǎn)權(quán)核模塊）為核心，用混合ASIC/CPLD/FPGA生成的硅片直接構(gòu)成整塊的單片嵌入式產(chǎn)品（SOC）。 隨著嵌入式操作系統(tǒng)的快速發(fā)展，應用的范圍不斷擴大，使用者日益增加，一個非常關(guān)鍵，必須解決的重大問題出現(xiàn)了。 很久以前, 一般的編程語言，編譯，開發(fā)只能支持英文的，不能支持它國語言，比如拿一個只支持英文的瀏覽器去訪問中文的網(wǎng)站，顯示出來的東西將是混亂不可閱讀，嵌入式Linux也同樣不能避免這種問題,它直接影響到系統(tǒng)開發(fā)的路線。 為了使Linux支持中文，國人做了許多的努力，基本上解決了中文支持的問題。1999年是中國Linux發(fā)展和普及過程中最重要的一年，其中涌現(xiàn)了許多制作中文 Linux發(fā)布版本的公司，加速 Linux的中文化過程并推動Linux在中國的普及。如今這些公司又紛紛轉(zhuǎn)向了中文嵌入式Linux操作系統(tǒng)的開發(fā)，如Turbo，紅旗，還有一些一開始就開發(fā)嵌入式Linux公司，如網(wǎng)虎，博利思等，其中，博利思于5月份最先推出其中文嵌入式Linux操作系統(tǒng)。 為了適應更廣的語言和文化習俗，軟件有必要在設計結(jié)構(gòu)和機制上支持多語言的擴展特性，這一過程稱為國際化,。越來越多的軟體開發(fā)者了解到, 如果他們設計的產(chǎn)品一開始就考慮到多語環(huán)境的使用, 這些產(chǎn)品將用更少的花費, 更快達到全球市場, 比那些照 "糟糕的老方法" 設計的產(chǎn)品更成功。有了國際化，你不需要一個日文版的 Netscape 去瀏覽日本的網(wǎng)頁. 你能使用英文的, 法文的或者任何版本的Netscape 來瀏覽日本的網(wǎng)頁, 反之亦然,而實現(xiàn)這些的唯一條件只要有適當?shù)淖謳熘С帧? Linxu的國際中最主要的是X windows 的國際化，早期的X11R4版本中，僅僅含有支持單字節(jié)和雙字節(jié)字體的函數(shù)，所以它不能算是國際化的函數(shù)庫. 此后，一個叫做"mltalk"的X協(xié)會成立并著手研究X窗口系統(tǒng)的國際化問題. 眾多的X窗口系統(tǒng)供應商也 參與了該組織。 按國際化的級別來分，下列幾種情況都屬于國際化: 語言可以切換. 在系統(tǒng)啟動時可以設置某種語言 定義了標準的輸入?yún)f(xié)議、Locale數(shù)據(jù)格式定義 在Linux日益流行的同時，嵌入式Linux也漸漸得到許多程序員的關(guān)注。由于其用途之廣達到了前所未有的地步：從移動計算平臺、 信息家電（機頂盒，數(shù)字電視）、媒體手機、到工業(yè)、商業(yè)控制（智能工控設備,POS/ATM機）、 電子商務平臺、甚至軍事應用！由此可見，嵌入式Linux的吸引力是巨大的。 同時嵌入式板的生產(chǎn)商得來了越來越多的引起全世界注意的標準，許多廠商都注意到了嵌入式Linux的適用性之廣,有不少公司正在開發(fā)嵌入式Linux,想信不久,嵌入式Linux在嵌入式板的生產(chǎn)商中將大受歡迎。 在國外，發(fā)展成熟并且已經(jīng)商品化的嵌入式操作系統(tǒng)可供選擇的有VxWorks, pSOS, Neculeus、QNX、LYNX和Windows CE。目前,國內(nèi)只有博利思，網(wǎng)虎，Turbo這有數(shù)的幾家公司推出了嵌入式Linux操作系統(tǒng)，但相信不久，中國的嵌入式Linux產(chǎn)品將會如雨后春筍般出現(xiàn)！ |
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