嵌入式操作系統(tǒng)概述

嵌入式操作系統(tǒng)概述第1頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月1.Linux的誕生1991年，芬蘭赫爾辛基大學(xué)的一名學(xué)生LinusTorvalds中文翻譯為“李紐斯·托沃茲”或“李納斯·托沃茲”開發(fā)的。第2頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月2.Linux相關(guān)的概念（1）Minix（2）Unix（3）共享軟件（4）自由軟件（Freeware或Freesoftware）（5）免費(fèi)軟件（freeware）（6）通用軟件許可證（GPL：GeneralPublicLicese）（7）GNU（8）LGPL（LesserGPL）（9）BSD第3頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月3.Linux操作系統(tǒng)的組成及其版本通常講的Linux操作系統(tǒng)是由Linux內(nèi)核和大量的GNU軟件共同組成的。只有一個(gè)內(nèi)核是不能構(gòu)成一個(gè)操作系統(tǒng)的。現(xiàn)在的linux操作系統(tǒng)如redhat、藍(lán)點(diǎn)、紅旗等，都是用Linux的內(nèi)核，加上其它的應(yīng)用程序構(gòu)成的。一個(gè)基本的操作系統(tǒng)應(yīng)該包括系統(tǒng)內(nèi)核、用戶界面和應(yīng)用程序三個(gè)部分。

第4頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月Linux內(nèi)核為了保持Linux操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性，Linux的內(nèi)核是單獨(dú)維護(hù)的，維護(hù)工作主要是由Linux內(nèi)核的創(chuàng)始人linus帶領(lǐng)的小組進(jìn)行。不同的操作系統(tǒng)提供商可以使用相同的Linux內(nèi)核來構(gòu)建特制的Linux操作系統(tǒng)，例如RedHat、紅旗等，這些公司可以僅僅關(guān)注操作系統(tǒng)的用戶界面和應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，而不必維護(hù)Linux的內(nèi)核。第5頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月Linux內(nèi)核版本Linux內(nèi)核是系統(tǒng)的核心。目前主要由其創(chuàng)始人linus帶領(lǐng)的小組維護(hù)。這個(gè)版本就是通常所講的Linux官方版本。內(nèi)核版本號(hào)由3部分構(gòu)成，即主版本號(hào)、次版本號(hào)和修正號(hào)，其格式是：

Linux

主版本號(hào).次版本號(hào).修正號(hào)例如：Linux2.4.10，主版本號(hào)是2，次版本號(hào)是4，第10次修正。在Linux的內(nèi)核版本號(hào)的命名中，還遵循一個(gè)規(guī)則，即次版本號(hào)為偶數(shù)的是穩(wěn)定版本，為奇數(shù)的是發(fā)展版本。穩(wěn)定版本是指內(nèi)核的特性已經(jīng)固定，代碼運(yùn)行穩(wěn)定可靠，不再增加新的特性，要改進(jìn)也只是修改代碼中的錯(cuò)誤。Linux2.4.10就是一個(gè)穩(wěn)定版本。第6頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月Linux發(fā)行版本Linux發(fā)行版本-完整的Linux系統(tǒng)版本現(xiàn)在的發(fā)行Linux公司很多，如：常說的RedHat，Mandrake、Debian、紅旗linux等。市場上售賣的Linux操作系統(tǒng)一般都是指發(fā)行版本（例如：RedHat9.0），各個(gè)公司的版本號(hào)各不相同，使用的內(nèi)核版本號(hào)也可能不一樣。因此，在建立桌面Linux操作系統(tǒng)時(shí)，除了要看發(fā)行版本號(hào)，還要看內(nèi)核版本號(hào)，才能挑選到適合自己的操作系統(tǒng)。第7頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月嵌入式Linux的開發(fā)在進(jìn)行嵌入式Linux操作系統(tǒng)時(shí)，不需要Linux的發(fā)行版本，而是直接選擇一個(gè)linux內(nèi)核版本開始自己的開發(fā)工作。第8頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月4.Linux的特點(diǎn)Linux的優(yōu)點(diǎn)廣泛的硬件支持內(nèi)核高效穩(wěn)定開放源碼，軟件豐富優(yōu)秀的開發(fā)工具完善的網(wǎng)絡(luò)通信和文件管理機(jī)制第9頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月Linux的待改進(jìn)之處提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性改善內(nèi)核結(jié)構(gòu)完善集成開發(fā)平臺(tái)第10頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月5.嵌入式Linux的概念嵌入式Linux(EmbededLinux)是指對(duì)Linux內(nèi)核版本經(jīng)過重新編譯、配置，對(duì)其應(yīng)用程序經(jīng)過小型化裁剪后，生成的應(yīng)用于特定嵌入式場合的專用Linux操作系統(tǒng)。嵌入式Linux和普通Linux的共同點(diǎn)是采用了相同的Linux內(nèi)核。第11頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月LINUX下的硬盤分區(qū)與文件系統(tǒng)

但對(duì)Linux用戶來說無論有幾個(gè)分區(qū)，分給哪一目錄使用，它歸根結(jié)底就只有一個(gè)根目錄，一個(gè)獨(dú)立且唯一的文件結(jié)構(gòu)。Linux中每個(gè)分區(qū)都是用來組成整個(gè)文件系統(tǒng)的一部分，因?yàn)樗捎昧艘环N叫“載入”的處理方法，它的整個(gè)文件系統(tǒng)中包含了一整套的文件和目錄，且將一個(gè)分區(qū)和一個(gè)目錄聯(lián)系起來。這時(shí)要載入的一個(gè)分區(qū)將使它的存儲(chǔ)空間在一個(gè)目錄下獲得。第12頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月嵌入式linux的開發(fā)在構(gòu)建嵌入式Linux操作系統(tǒng)時(shí)，可以有兩種基本的方式，一是基于通用的Linux內(nèi)核，對(duì)其進(jìn)行配置、編譯、裁剪等工作，最終生成自己的嵌入式Linux操作系統(tǒng)。另一種方式是基于專用的Linux內(nèi)核，對(duì)其進(jìn)行配置、編譯、裁剪等工作，最終生成自己的嵌入式Linux操作系統(tǒng)。專用的Linux內(nèi)核是指在通用的Linux基礎(chǔ)上根據(jù)不同的嵌入式應(yīng)用已經(jīng)被修改過的內(nèi)核，例如常見的uClinx、RTLinux、Elinux等，這兩種構(gòu)建方式的過程是基本一樣的，區(qū)別僅僅是其采用的Linux內(nèi)核不同而已。下面來講講常用的嵌入式Linux內(nèi)核第13頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月6.嵌入式linux操作系統(tǒng)介紹uCLinuxRTLinuxDSPLinux第14頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月uCLinuxuCLinux是一個(gè)完全符合GNU/GPL公約的操作系統(tǒng)，完全開放代碼，現(xiàn)在由Lineo公司支持維護(hù)。uCLinux的發(fā)音是“you-see-Linux”,它的名字來自于希臘字母“mu”和英文大寫字母“C”的結(jié)合。“mu”代表“微小”之意，字母“C”代表“控制器”，所以從字面上就可以看出它的含義，即“微控制領(lǐng)域中的Linux系統(tǒng)”。uCLinux是專門為沒有MMU（MemoryManagementUnit，內(nèi)存管理單元）的CPU運(yùn)行Linux而設(shè)計(jì)。第15頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月uCLinux第16頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月uCLinuxuCLinux主要具有以下特性：（1）不支持MMU和VM(虛擬內(nèi)存)（2）實(shí)時(shí)性的支持uCLinux本身并不支持實(shí)時(shí)性，目前存在兩種不同的方案提供uCLinux對(duì)實(shí)時(shí)性的支持，它們分別是RTLinux(RTL)和RTAI(RealTimeApplicationInterface)。有了這兩種方案，uCLinux可以應(yīng)用到對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的場合。（3）開發(fā)工具開發(fā)uCLinux通常用標(biāo)準(zhǔn)的GNU工具鏈。經(jīng)過修改的工具鏈支持一些高級(jí)特性，比如XIP(Execute-In-Place)技術(shù)，共享庫支持等。（4）適用的微控制器：（5）與標(biāo)準(zhǔn)Linux的兼容性u(píng)CLinux除了不能實(shí)現(xiàn)fork()而是使用vfork()外，其余uCLinux的API函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)Linux的完全相同。（6）網(wǎng)絡(luò)的支持uCLinux帶有一個(gè)完整的TCP/IP協(xié)議，同時(shí)它還支持許多其它網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。uCLinux對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來說是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)完備的操作系統(tǒng)。（7）應(yīng)用領(lǐng)域第17頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月RTLinuxRTLinux用巧妙的技術(shù)解決了Linux的實(shí)時(shí)性問題題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)時(shí)的支持。為了保持Linux內(nèi)核版本的一致性，RTLinux沒有采用重寫Linux內(nèi)核代碼的方法來解決Linux實(shí)時(shí)性能不佳的問題，而是采用了更簡單而有效的解決方法。即采用雙內(nèi)核的方法，RTLinux內(nèi)部使用兩個(gè)內(nèi)核，一個(gè)采用可搶先的實(shí)時(shí)調(diào)度核心，全面接管中斷，另外一個(gè)就是普通的Linux內(nèi)核，這個(gè)內(nèi)核作為實(shí)時(shí)核心的一個(gè)優(yōu)先級(jí)最低的進(jìn)程運(yùn)行。當(dāng)有實(shí)時(shí)任務(wù)需要處理時(shí)，RTLinux運(yùn)行實(shí)時(shí)任務(wù)；無實(shí)時(shí)任務(wù)時(shí)，RTLinux運(yùn)行Linux的非實(shí)時(shí)進(jìn)程。。第18頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月RTLinux第19頁，課件共20頁，創(chuàng)作于2023年2月DSPLinuxDSPLinux是由RidgeRun公司為美國德州儀器公司(TI)所出產(chǎn)的DSC2x系列DSP所開發(fā)的嵌入式操作系統(tǒng)。TIDSC2x系列產(chǎn)品內(nèi)部有ARM和DSP兩顆CPU，屬于多CPU的架構(gòu)系統(tǒng)。DSPLinux