嵌入式LINUX操作系統的研究

周山

【摘要】隨著計算機使用越來越向著專業化的發展，對嵌入式系統的需求也漸漸顯示出來。目前對嵌入式系統的研究，對系統的應用具有非常廣闊的前景和重要意義。Linux操作系統的源碼具有開放性，被越來越多的國內外科研人員用來研究，但Linux系統并不是以嵌入式應用為基礎的設計，因此在研究嵌入式Linux操作系統還有很多需要優化的方面。通過對嵌入式Linux操作系統的研究，從而使其滿足嵌入式系統所具有的特性。

【關鍵字】嵌入式；操作系統：Linux

【中圖分類號】TP316 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0168—01

隨著科學技術的不斷發展，對計算機應用的不斷普及，推動著人們的生活逐漸的向著自動化和信息化的方向發展。目前一些領域的發展已經離不開計算機技術，而這為嵌入式系統的研究和開發提供了廣闊的空間。在我們的生活和工作中，對嵌入式系統的應用范圍也表現的越來越廣。Linux的出現，更激發了計算機科研人員對嵌入式系統的研究熱情。而通過Linux特點在一些高端服務器中的良好表現，嵌入式Linux操作系統的研究也將會給人們帶來驚喜。

一、嵌入式系統的概述

嵌入式系統是作為某個裝置或設備的一個部分，是一種以應用為中心并以先進的計算機技術為基礎，能夠適應應用系統的具體需求的專用計算機系統。這些具體需求表現在使用功能、成本和功耗等方面。嵌入式系統只有在面向用戶和產品時，通過具體的應用才能展現出它的優勢。所以在某些方面嵌入式系統是離不開應用這個主題，并且要具有特別強的專用性，通過實際系統對功能、成本和體積的要求，進行裁減利用。

嵌入式系統可以說是一個集軟件及硬件為一體的集成系統。它通過嵌入式處理器、嵌入式操作系統、相關支撐硬件以及應用軟件系統等組成一個綜合體，可以說是現代科技發展下的產物。目前嵌入式系統已經和人們的生活工作有著緊密的聯系，通過應用了嵌入式系統的產品，更容易讓人們接受和使用。

二、嵌入式Li nux操作系統的發展

在嵌入式系統不斷增加的復雜性，嵌入式操作系統逐漸成為了它最重要的組成部分然而操作系統的性能對整個嵌入式系統的性能有著直接的影響。嵌入式Lmux操作系統，是一種根據嵌入式系統的不同要求而設計的。一般是由一個Linux內核及一些具有系統特殊需求的系統模塊構成。嵌入式Linux不僅所需的存儲空間較小，還能夠處理多任務多進程。和其它嵌入式操作系統不同的是Linux具有源代碼的開放性，這為嵌入式系統的發展提供了非常好的資源。目前，對嵌入式Linux操作系統的開發正逐漸的發展壯大，開辟了屬于自己的市場。一些公司對嵌入式Linux的研究也在緊鑼密鼓的進行中。現在已經有一些小型的嵌入式Linux出現并應用在一些電子設備上。在未來的開發和研究中，嵌入式Linux操作系統將會給人們的生活和工作帶來更多的便利。

三、嵌入式Li nux操作系統的設計要點

嵌入式操作系統與我們所了解的操作系統在含義上有一些區別，嵌入式操作系統是用來負責嵌入式系統中的全部軟件和硬件資源的分配以及調度工作，控制協調嵌入式系統中的并發活動，嵌入式操作系統要體現所嵌入系統的特征，可以通過對某些模塊的裝卸，從而達到應用系統所要求的功能。

在嵌入式系統的發展過程中，將操作系統當作是嵌入式系統的原型已經被廣泛的研究。而Linux系統的特點，在研究嵌入式系統的研究中更具優勢。按照嵌入式系統的具體需求，對Lmux內核代碼進行不斷的更新和優化，從而形成嵌入式Linux操作系統。在嵌入式Linux操作系統的設計中我們需要注意以下三點：

4.嵌入式Linux的內存管理。內存管理不僅可以用向操作系統提供具有一致的地址映射，還可以對內存頁面進行申請和釋放操作。在沒有操作系統嵌入的情況下，內存管理的工作是由嵌入式應用程序自己來完成。通過程序設計人員對程序的編寫，將內存的訪問設置一個界限，防止了內存訪問越界，提高程序運行的可靠性。通過操作系統對嵌入式應用程序的內存空間的統一管理，使嵌入式應用程序在設計中得到了簡化，并提高了嵌入式應用程序運行的穩定性。隨著一些嵌入式處理器提供的MMU功能的加強，不僅使內存地址形成了映射，還加強了尋址功能，使操作系統在內存管理上更加便利。

5.嵌入式Linux的boofload～固件。Boofloader固件是駐留在ROM中，用于啟動RAM或ROM中所嵌入的軟件的程序。在嵌入式Linux的開發中，要通過利用硬件目標板的特性，開發boofload～程序。首先要使用bootloader對一些配置寄存器進行初始化處理。其次，對一些必備的硬件進行初始化。例如內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映像所要下載的位置，利用bootloader初始化操作系統并且準備啟動系統。

6.嵌入式Linux的實時支持。嵌入式系統需要操作系統的內核要具有實時性，能夠支持多任務的操作，使嵌入式系統可以具備與外界實時交互的能力。Linux的內核是非搶占式的，在設計時要實現Linux內核的實時性。嵌入式Linux的實時支持，可以通過對Linux的調度算法、中斷機制以及實時信號機制等技術的運用來實現。

結束語：在計算機技術迅速發展的今天，嵌入式系統的應用研究和開發要在一個硬件和軟件完整的結構體系上進行設計，才能符合系統應用的需求。本文通過對嵌入式系統的了解以及對嵌入式Linux操作系統設計的分析，讓我們了解嵌入式Linux的特點和在未來的發展前景。通過對嵌入式Linux的研究，為計算機科研工作人員在研究系統集成、跟蹤技術和問題描述上的研究進行指導，這對嵌入式系統的研究也提供了更廣闊的空間。