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一、什(shen)么是嵌(qian)入(ru)式linux?

Linux從1991年問(wen)世(shi)到(dao)現(xian)在(zai)，短短的(de)十幾年時間(jian)已經發展(zhan)成為功能強大、設計完善的(de)操作(zuo)系統之一，不僅(jin)可以與各種傳統的(de)商(shang)業操作(zuo)系統分庭抗(kang)爭，在(zai)新興的(de)嵌(qian)入式(shi)操作(zuo)系統領域內也獲得了飛(fei)速(su)發展(zhan)。嵌(qian)入式(shi)Linux(Embedded Linux)是指對標準(zhun)Linux經過(guo)小型化裁剪處(chu)理之后，能夠固化在(zai)容量(liang)只有幾K或者幾M字(zi)節的(de)存儲器芯片或者單(dan)片機中(zhong)，適合(he)(he)于(yu)特定嵌(qian)入式(shi)應用場合(he)(he)的(de)專(zhuan)用Linux操作(zuo)系統。嵌(qian)入式(shi)Linux既繼(ji)承了intelnet上無限(xian)的(de)開放原代碼資源，又具有嵌(qian)入式(shi)操作(zuo)系統的(de)特性。

二、嵌入(ru)式(shi)Linux的特點

版權費：免費;

購(gou)買(mai)費用：媒介成本(ben);

技術支持(chi)：全(quan)世界的自由軟件開發(fa)者(zhe)提供支持(chi);

網絡(luo)特(te)性：免費而且性能優(you)異;

軟(ruan)件移植(zhi)：容(rong)易，代(dai)碼開放，有許多應用軟(ruan)件支持;

應用產品(pin)開(kai)發周期：短(duan)，新產品(pin)上(shang)市迅(xun)速，因為有許多公開(kai)的(de)代碼可以(yi)參(can)考和移植;

實(shi)時性(xing)(xing)能：RT_Linux，hardhat Linux 等嵌入式Linux支持(chi)實(shi)時性(xing)(xing)能;

穩定性：好;

安全性：好。

三、嵌入式Linux的(de)市場前景和(he)商業機會

嵌(qian)入式(shi)Linux有(you)(you)巨大的市(shi)場前景和商業(ye)機(ji)會，出現了大量(liang)(liang)的專業(ye)公司(si)(si)和產品，如(ru)(ru)Montavista、Lineo、Emi等(deng)。有(you)(you)行業(ye)協會，如(ru)(ru)Embedded Linux Consortum等(deng)。得到世界著名(ming)計算(suan)機(ji)公司(si)(si)和oem板(ban)(ban)級(ji)廠商的支持(chi)，例如(ru)(ru)IBM、Motorola、Intel等(deng) 。傳統(tong)的嵌(qian)入式(shi)系統(tong)廠商也采(cai)用了Linux策略 如(ru)(ru)Lynxworks 、Windriver、QNX等(deng)。還有(you)(you)intelnet上(shang)的大量(liang)(liang)嵌(qian)入式(shi)Linux愛好者的支持(chi)。嵌(qian)入式(shi)Linux支持(chi)幾乎所有(you)(you)的嵌(qian)入式(shi)cpu和被移植到幾乎所有(you)(you)的嵌(qian)入式(shi)oem板(ban)(ban)。

四、嵌入式Linux的(de)應用(yong)領域

嵌入式Linux的應(ying)用(yong)領(ling)(ling)域(yu)非常(chang)廣(guang)泛，主(zhu)要的應(ying)用(yong)領(ling)(ling)域(yu)有，信(xin)息家電：PDA，STB-Set-stopbox，Digital Telephone，Answering Machine，Screen Phone、數據(ju)網(wang)絡：Ethernet switches，Router，Bridge，Hub，Remote access servers，ATM，Frame relay、遠程通信(xin)、醫療電子、交通運輸、計算機外設、工業控制(zhi)、航空領(ling)(ling)域(yu)等(deng)。

五、嵌入式linux的(de)優勢

嵌入式(shi)(shi)Linux的(de)開(kai)(kai)發和研究是(shi)(shi)操作系(xi)統領域中的(de)一個熱點，目前已經開(kai)(kai)發成(cheng)(cheng)功的(de)嵌入式(shi)(shi)系(xi)統中，大約有一半使用的(de)是(shi)(shi)Linux。Linux之所以(yi)能(neng)在嵌入式(shi)(shi)系(xi)統市場上取得如此輝煌的(de)成(cheng)(cheng)果，與其(qi)自身的(de)優良特(te)性是(shi)(shi)分(fen)不(bu)開(kai)(kai)的(de)。

1、廣泛的硬件支持(chi)

Linux能夠支(zhi)持x86、ARM、MIPS、ALPHA、PowerPC等(deng)多種體系結構(gou)，目前已經(jing)成功移植到數十種硬(ying)件(jian)(jian)平臺(tai)，幾乎能夠運(yun)行在所有流行的CPU上。Linux有著異常豐富的驅(qu)動程序(xu)資源，支(zhi)持各種主流硬(ying)件(jian)(jian)設備和(he)新硬(ying)件(jian)(jian)技術，甚至可以在沒(mei)有存儲(chu)管理(li)單元(MMU)的處理(li)器上運(yun)行，這(zhe)些(xie)都進一步促進了(le)Linux在嵌入(ru)式系統中的應用(yong)。

2、內核高(gao)效穩定(ding)

Linux內(nei)(nei)(nei)核的(de)高效和穩定已(yi)經在各個領(ling)域(yu)內(nei)(nei)(nei)得(de)到了大(da)量事實(shi)(shi)的(de)驗(yan)證，Linux的(de)內(nei)(nei)(nei)核設計非常(chang)精巧，分成進程(cheng)調度、內(nei)(nei)(nei)存管理、進程(cheng)間通(tong)信(xin)、虛擬文(wen)件系統(tong)和網絡接口五大(da)部分，其獨(du)特的(de)模(mo)塊(kuai)機制可(ke)以(yi)根據用戶的(de)需要(yao)，實(shi)(shi)時地將某(mou)些模(mo)塊(kuai)插入到內(nei)(nei)(nei)核或從內(nei)(nei)(nei)核中移(yi)走。這(zhe)些特性使得(de)Linux系統(tong)內(nei)(nei)(nei)核可(ke)以(yi)裁剪(jian)得(de)非常(chang)小巧，很適(shi)合于嵌入式系統(tong)的(de)需要(yao)。

3、開放源碼，軟件(jian)豐富

Linux是開放源代碼的(de)自(zi)由(you)操作系(xi)統，它為用(yong)(yong)戶提供了大限度(du)的(de)自(zi)由(you)度(du)，由(you)于(yu)嵌(qian)入式(shi)系(xi)統千差(cha)萬別，往往需要針對具(ju)體的(de)應用(yong)(yong)進(jin)行(xing)修改和優化，因(yin)而(er)獲得(de)源代碼就變得(de)至關重要了。Linux的(de)軟件(jian)資源十分豐(feng)富，每一種通用(yong)(yong)程序在Linux上(shang)幾乎都可以找(zhao)到，并(bing)且數量(liang)還(huan)在不斷增加。在Linux上(shang)開發嵌(qian)入式(shi)應用(yong)(yong)軟件(jian)一般不用(yong)(yong)從頭(tou)做起(qi)，而(er)是可以選擇(ze)一個類似(si)的(de)自(zi)由(you)軟件(jian)做為原型(xing)，在其(qi)上(shang)進(jin)行(xing)二次開發。

4、優秀(xiu)的開發(fa)工具

開(kai)(kai)發(fa)(fa)嵌入式(shi)系統(tong)的(de)(de)(de)關鍵是(shi)(shi)需要有一套(tao)完善的(de)(de)(de)開(kai)(kai)發(fa)(fa)和調試(shi)(shi)工(gong)具(ju)(ju)。傳統(tong)的(de)(de)(de)嵌入式(shi)開(kai)(kai)發(fa)(fa)調試(shi)(shi)工(gong)具(ju)(ju)是(shi)(shi)在(zai)線(xian)仿真(zhen)(zhen)器(qi)(In-Circuit Emulator，ICE)，它通過取代目(mu)標板的(de)(de)(de)微處理器(qi)，給目(mu)標程(cheng)序提(ti)供(gong)一個(ge)(ge)完整的(de)(de)(de)仿真(zhen)(zhen)環(huan)境，從(cong)而(er)(er)使(shi)開(kai)(kai)發(fa)(fa)者(zhe)能(neng)夠非常(chang)清楚地(di)了(le)解(jie)到程(cheng)序在(zai)目(mu)標板上的(de)(de)(de)工(gong)作狀態(tai)，便于監視和調試(shi)(shi)程(cheng)序。在(zai)線(xian)仿真(zhen)(zhen)器(qi)的(de)(de)(de)價格非常(chang)昂貴(gui)，而(er)(er)且只適(shi)合做(zuo)非常(chang)底層的(de)(de)(de)調試(shi)(shi)，如(ru)果(guo)使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)是(shi)(shi)嵌入式(shi)Linux，一旦軟硬件能(neng)夠支持正常(chang)的(de)(de)(de)串口功能(neng)時(shi)，即使(shi)不用(yong)在(zai)線(xian)仿真(zhen)(zhen)器(qi)也(ye)可以很好地(di)進行開(kai)(kai)發(fa)(fa)和調試(shi)(shi)工(gong)作，從(cong)而(er)(er)節省了(le)一筆(bi)不小的(de)(de)(de)開(kai)(kai)發(fa)(fa)費用(yong)。嵌入式(shi)Linux為開(kai)(kai)發(fa)(fa)者(zhe)提(ti)供(gong)了(le)一套(tao)完整的(de)(de)(de)工(gong)具(ju)(ju)鏈(Tool Chain)，它利用(yong)GNU的(de)(de)(de)gcc做(zuo)編譯(yi)器(qi)，用(yong)gdb、kgdb、xgdb做(zuo)調試(shi)(shi)工(gong)具(ju)(ju)，能(neng)夠很方(fang)便地(di)實(shi)現從(cong)操作系統(tong)到應(ying)用(yong)軟件各個(ge)(ge)級別(bie)的(de)(de)(de)調試(shi)(shi)。

5、完(wan)善的(de)網絡(luo)通信和文件管理(li)機制

Linux至誕生(sheng)之日(ri)起(qi)就與Internet密不可分，支持所有標準的Internet網絡協議，并且很(hen)容易移植到嵌入式(shi)(shi)系(xi)統當中。此外，Linux還支持ext2、fat16、fat32、romfs等文件系(xi)統，這(zhe)些都為開發嵌入式(shi)(shi)系(xi)統應用(yong)打下了很(hen)好的基礎(chu)。

六、嵌入式Linux的挑戰

目前(qian)，嵌(qian)入(ru)式(shi)Linux系統(tong)的(de)研(yan)發(fa)(fa)熱潮正(zheng)在(zai)蓬(peng)勃興起，并且占據(ju)了很大(da)的(de)市(shi)場份(fen)額(e)，除了一(yi)些傳統(tong)的(de)Linux公司(si)(如RedHat、MontaVista等(deng))正(zheng)在(zai)從(cong)事嵌(qian)入(ru)式(shi)Linux的(de)開(kai)(kai)發(fa)(fa)和應(ying)用之外，IBM、Intel、Motorola等(deng)著名(ming)企業(ye)也(ye)開(kai)(kai)始進行嵌(qian)入(ru)式(shi)Linux的(de)研(yan)究(jiu)。雖(sui)然前(qian)景一(yi)片燦爛，但就目前(qian)而言，嵌(qian)入(ru)式(shi)Linux的(de)研(yan)究(jiu)成(cheng)(cheng)果與市(shi)場的(de)真(zhen)正(zheng)要求仍有(you)一(yi)段差(cha)距，要開(kai)(kai)發(fa)(fa)出真(zhen)正(zheng)成(cheng)(cheng)熟的(de)嵌(qian)入(ru)式(shi)Linux系統(tong)，還需要從(cong)以(yi)下(xia)幾個方面做出努力。

1、提高系統實時性

Linux雖(sui)然(ran)已經(jing)被成功(gong)地(di)應(ying)用(yong)到了PDA、移動電(dian)話、車載(zai)電(dian)視(shi)、機頂盒(he)、網絡微波(bo)爐等(deng)各種嵌入式(shi)設備上(shang)(shang)，但在(zai)(zai)醫療、航空(kong)、交(jiao)通(tong)(tong)、工(gong)業控制等(deng)對實時(shi)性(xing)要求(qiu)非常嚴格的場合中還無(wu)法(fa)直接(jie)應(ying)用(yong)，原因(yin)在(zai)(zai)于現(xian)有(you)的Linux是(shi)(shi)一個通(tong)(tong)用(yong)的操(cao)作(zuo)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)，雖(sui)然(ran)它(ta)也(ye)采用(yong)了許多技術來加(jia)快系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)的運行和響應(ying)速(su)度(du)，并(bing)且符(fu)合POSIX 1003.1b標準，但從(cong)本質(zhi)上(shang)(shang)來說并(bing)不是(shi)(shi)一個嵌入式(shi)實時(shi)操(cao)作(zuo)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)。Linux的內核調度(du)策略(lve)基本上(shang)(shang)是(shi)(shi)沿用(yong)UNIX系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)的，將它(ta)直接(jie)應(ying)用(yong)于嵌入式(shi)實時(shi)環境會有(you)許多缺陷，如(ru)在(zai)(zai)運行內核線程時(shi)中斷被關閉(bi)，分時(shi)調度(du)策略(lve)存在(zai)(zai)時(shi)間上(shang)(shang)的不確定(ding)性(xing)，以及缺乏(fa)高精度(du)的計時(shi)器等(deng)等(deng)。正(zheng)因(yin)如(ru)此，利用(yong)Linux作(zuo)為(wei)底層操(cao)作(zuo)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)，在(zai)(zai)其(qi)上(shang)(shang)進(jin)行實時(shi)化改(gai)造(zao)，從(cong)而構建出一個具有(you)實時(shi)處理能(neng)力(li)的嵌入式(shi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)，是(shi)(shi)現(xian)在(zai)(zai)日益流行的解決方案。

2、改善內核(he)結構

Linux內(nei)核(he)采(cai)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)是整體式(shi)(shi)(shi)結構(Monolithic)，整個(ge)內(nei)核(he)是一(yi)(yi)個(ge)單獨的(de)(de)(de)、非(fei)常大的(de)(de)(de)程序，這(zhe)樣雖然能(neng)(neng)夠使(shi)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)各個(ge)部分(fen)直接溝通，有效(xiao)地縮短任務(wu)(wu)之間(jian)的(de)(de)(de)切(qie)換時(shi)間(jian)，提高系(xi)統(tong)響應速度(du)，但與嵌(qian)入(ru)式(shi)(shi)(shi)系(xi)統(tong)存儲容(rong)量(liang)小(xiao)、資源有限的(de)(de)(de)特點不相符(fu)合。嵌(qian)入(ru)式(shi)(shi)(shi)系(xi)統(tong)經常采(cai)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)是另一(yi)(yi)種稱(cheng)為微內(nei)核(he)(Microkernel)的(de)(de)(de)體系(xi)結構，即內(nei)核(he)本身只提供一(yi)(yi)些基本的(de)(de)(de)操作(zuo)系(xi)統(tong)功(gong)能(neng)(neng)，如任務(wu)(wu)調度(du)、內(nei)存管理、中(zhong)斷處理等，而類似于文(wen)件系(xi)統(tong)和(he)網絡(luo)協議等附加功(gong)能(neng)(neng)則運行(xing)在用(yong)(yong)戶空間(jian)中(zhong)，并且可以(yi)根據實際需要(yao)進行(xing)取舍。Microkernel的(de)(de)(de)執行(xing)效(xiao)率雖然比不上Monolithic，但卻大大減小(xiao)了內(nei)核(he)的(de)(de)(de)體積(ji)，便于維護和(he)移(yi)植，更能(neng)(neng)滿足嵌(qian)入(ru)式(shi)(shi)(shi)系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)要(yao)求。可以(yi)考慮(lv)將(jiang)Linux內(nei)核(he)部分(fen)改造(zao)成Microkernel，使(shi)Linux在具有很高性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)同時(shi)，又能(neng)(neng)滿足嵌(qian)入(ru)式(shi)(shi)(shi)系(xi)統(tong)體積(ji)小(xiao)的(de)(de)(de)要(yao)求。

3、完善集成開(kai)發平臺(tai)

引入(ru)(ru)(ru)嵌(qian)(qian)(qian)(qian)入(ru)(ru)(ru)式(shi)(shi)Linux系(xi)(xi)統(tong)集(ji)(ji)成(cheng)開(kai)(kai)(kai)發(fa)平臺(tai)(tai)，是(shi)嵌(qian)(qian)(qian)(qian)入(ru)(ru)(ru)式(shi)(shi)Linux進一(yi)(yi)(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)和(he)應(ying)用(yong)的(de)(de)(de)內在要求。傳統(tong)上的(de)(de)(de)嵌(qian)(qian)(qian)(qian)入(ru)(ru)(ru)式(shi)(shi)系(xi)(xi)統(tong)都是(shi)面向具體應(ying)用(yong)場合的(de)(de)(de)，軟(ruan)件(jian)(jian)和(he)硬件(jian)(jian)之間必須(xu)緊密配合，但(dan)隨著嵌(qian)(qian)(qian)(qian)入(ru)(ru)(ru)式(shi)(shi)系(xi)(xi)統(tong)規模(mo)的(de)(de)(de)不斷擴大和(he)應(ying)用(yong)領域的(de)(de)(de)不斷擴展(zhan)，嵌(qian)(qian)(qian)(qian)入(ru)(ru)(ru)式(shi)(shi)操作系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)出(chu)現就(jiu)成(cheng)了(le)一(yi)(yi)(yi)種必然，因為只有這樣(yang)才能(neng)促成(cheng)嵌(qian)(qian)(qian)(qian)入(ru)(ru)(ru)式(shi)(shi)系(xi)(xi)統(tong)朝層次化(hua)和(he)模(mo)塊化(hua)的(de)(de)(de)方向發(fa)展(zhan)。很顯然，嵌(qian)(qian)(qian)(qian)入(ru)(ru)(ru)式(shi)(shi)集(ji)(ji)成(cheng)開(kai)(kai)(kai)發(fa)平臺(tai)(tai)也(ye)是(shi)符合上述發(fa)展(zhan)趨勢的(de)(de)(de)，一(yi)(yi)(yi)個(ge)優秀的(de)(de)(de)嵌(qian)(qian)(qian)(qian)入(ru)(ru)(ru)式(shi)(shi)集(ji)(ji)成(cheng)開(kai)(kai)(kai)發(fa)環境(jing)能(neng)夠提供比較完(wan)備的(de)(de)(de)仿真功能(neng)，可以實現嵌(qian)(qian)(qian)(qian)入(ru)(ru)(ru)式(shi)(shi)應(ying)用(yong)軟(ruan)件(jian)(jian)和(he)嵌(qian)(qian)(qian)(qian)入(ru)(ru)(ru)式(shi)(shi)硬件(jian)(jian)的(de)(de)(de)同步(bu)開(kai)(kai)(kai)發(fa)，從而擺脫了(le)"嵌(qian)(qian)(qian)(qian)入(ru)(ru)(ru)式(shi)(shi)應(ying)用(yong)軟(ruan)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)發(fa)依賴于嵌(qian)(qian)(qian)(qian)入(ru)(ru)(ru)式(shi)(shi)硬件(jian)(jian)的(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)發(fa)，并且以嵌(qian)(qian)(qian)(qian)入(ru)(ru)(ru)式(shi)(shi)硬件(jian)(jian)的(de)(de)(de)開(kai)(kai)(kai)發(fa)為前(qian)提"的(de)(de)(de)不利(li)局面。一(yi)(yi)(yi)個(ge)完(wan)整的(de)(de)(de)嵌(qian)(qian)(qian)(qian)入(ru)(ru)(ru)式(shi)(shi)集(ji)(ji)成(cheng)開(kai)(kai)(kai)發(fa)平臺(tai)(tai)通常包括編(bian)譯器、連接(jie)器、調試器、跟蹤器、優化(hua)器和(he)集(ji)(ji)成(cheng)用(yong)戶界(jie)面，目前(qian)Linux在基于圖形(xing)界(jie)面的(de)(de)(de)特定系(xi)(xi)統(tong)定制(zhi)平臺(tai)(tai)的(de)(de)(de)研究上，與Windows CE等商業(ye)嵌(qian)(qian)(qian)(qian)入(ru)(ru)(ru)式(shi)(shi)操作系(xi)(xi)統(tong)相比還有很大差距，整體集(ji)(ji)成(cheng)開(kai)(kai)(kai)發(fa)環境(jing)有待提高和(he)完(wan)善(shan)。