關(guān)于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的探討

季紅芳

摘 要：對(duì)于操作系統(tǒng)而言，目前嵌入形式的Linux系統(tǒng)應(yīng)用十分廣泛，受到眾多用戶的青睞。在我國(guó)，對(duì)該系統(tǒng)的應(yīng)用更是滲入到許多領(lǐng)域之中，而且獲得了很好的效果。伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、經(jīng)濟(jì)全球化的影響和硬件設(shè)備的不斷完善，嵌入形式的操作系統(tǒng)也在越來越多的領(lǐng)域中被應(yīng)用，其功能也日益復(fù)雜化，原來的控制程序新增了許多功能，且操作系統(tǒng)為其提供了大部分的功能。

關(guān)鍵詞：嵌入式 Linux系統(tǒng) 系統(tǒng)分析

中圖分類號(hào)：TP316 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）11（b）-0101-02

伴隨我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，大部分以硬件系統(tǒng)為基礎(chǔ)的軟件開發(fā)以及相關(guān)項(xiàng)目的研發(fā)也隨之不斷更新，在相關(guān)技術(shù)平臺(tái)方面及操作系統(tǒng)方面也日益復(fù)雜化，具有的功能也日益完善。以嵌入形式的Linux系統(tǒng)為基礎(chǔ)的相關(guān)軟件開發(fā)也發(fā)生很大的變化，不停地進(jìn)行優(yōu)化以及對(duì)其進(jìn)行整合，目前在我國(guó)已取得不錯(cuò)的成效。利用該系統(tǒng)可以進(jìn)行比較復(fù)雜、龐大的桌面計(jì)算，確保許多產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行正常運(yùn)行。

1 嵌入形式的Linux系統(tǒng)具有的主要特點(diǎn)

1.1 開放性

開放性不僅是嵌入形式的Linux系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是其前提條件，這也表明此系統(tǒng)可以融合許多交叉系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體運(yùn)行，使許多系統(tǒng)之間相互兼容。

1.2 穩(wěn)定性

對(duì)于嵌入形式的Linux系統(tǒng)而言，不僅在兼容性方面要強(qiáng)，還必須具有很好的穩(wěn)定性，如此才有助于保持其性能優(yōu)勢(shì)。對(duì)于很多以該系統(tǒng)為基礎(chǔ)的運(yùn)行程序而言，其在同一時(shí)間需執(zhí)行許多任務(wù)，如此便要求各個(gè)程序在進(jìn)行運(yùn)行的過程中保持相對(duì)的獨(dú)立性。這些以嵌入形式Linux系統(tǒng)為基礎(chǔ)的軟件程序在實(shí)際應(yīng)用中不斷完善，以期可以在現(xiàn)今行業(yè)采用的系統(tǒng)中進(jìn)行運(yùn)行。

1.3 網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大性

在Linux這個(gè)操作系統(tǒng)之中網(wǎng)絡(luò)部分尤為突出，該系統(tǒng)幾乎包括了所有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和所有的網(wǎng)絡(luò)接口。相比標(biāo)準(zhǔn)類型的U-NIX系統(tǒng)，Linux系統(tǒng)具有的內(nèi)核在處理各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的時(shí)候更有效率，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行吞吐方面的性能也極佳。其中，Linux系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)便是其操作方面的自由性，開放性質(zhì)的源代碼為用戶提供了自由的空間。豐富的軟件資源也是Linux系統(tǒng)的一大優(yōu)點(diǎn)，幾乎包含了所有的通用程序。由此可見，嵌入形式的Linux系統(tǒng)在未來的發(fā)展前景一片光明，必將成為因特網(wǎng)時(shí)代的主流系統(tǒng)。

1.4 開放形式的源代碼，豐富的軟件資源

由于Linux系統(tǒng)的源代碼具有開放性，因而用戶操作起來更加自由，因?yàn)閷?duì)于嵌入形式的各種系統(tǒng)而言，相互之間的差別很大，在具體應(yīng)用的時(shí)候要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其做出修改或者對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，所以源代碼在此時(shí)便顯得尤為重要。對(duì)于Linux系統(tǒng)而言，其軟件類型多種多樣，基本上囊括了所有的通用程序，此外還在不斷地進(jìn)行擴(kuò)充。要想在Linux系統(tǒng)中對(duì)嵌入形式的應(yīng)用軟件進(jìn)行開發(fā)通常只需在系統(tǒng)中找到相類似的軟件，以其為模板再次進(jìn)行開發(fā)即可，十分方便。

1.5 強(qiáng)大的開發(fā)工具

對(duì)嵌入形式相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，其重點(diǎn)在于配備有效的開發(fā)工具以及調(diào)試工具。傳統(tǒng)類型的此類工具主要為在線模式的仿真器，這種仿真器主要利用微處理器進(jìn)行模擬仿真，使得開發(fā)人員可以清晰地看到目標(biāo)板上面那些程序的工作情況，方便開發(fā)者對(duì)程序進(jìn)行監(jiān)控以及相關(guān)調(diào)試。然而這種在線形式的仿真器十分貴，并且使用范圍也比較局限，僅適合最底層的軟件調(diào)試，然而對(duì)于嵌入形式的Linux系統(tǒng)而言，只要所使用的軟件或硬件可以符合串口具有的功能，那么離開在線模式的仿真器同樣也能夠?qū)ζ溟_發(fā)以及做出調(diào)試，進(jìn)而降低了開發(fā)成本。嵌入形式的Linux系統(tǒng)具有的工具鏈?zhǔn)滞暾?、全面，無論是操作系統(tǒng)，還是應(yīng)用軟件都可以十分便利地對(duì)其進(jìn)行調(diào)試。

2 嵌入形式Linux系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)過程

所謂嵌入形式的Linux系統(tǒng)即按照操作系統(tǒng)所提出的各種需求，不斷進(jìn)行更新、不斷進(jìn)行修改其代碼而最終所得的。對(duì)于Linux而言，普通類型和嵌入類型的最大區(qū)別在于其內(nèi)核方面，嵌入式的內(nèi)核主要是目標(biāo)平臺(tái)為對(duì)象所專門做出的修改和進(jìn)行的有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。要實(shí)現(xiàn)此系統(tǒng)主要有以下幾步：第一步為bootloader固件方面。所謂固件即基于硬件ROM或者Flash進(jìn)行運(yùn)行的相關(guān)程序，這些程序與主程序進(jìn)行配合來執(zhí)行各種任務(wù)。其在ROM之中的主要任務(wù)便是負(fù)責(zé)啟動(dòng)其中的嵌入形式的程序。假如cpu對(duì)其支持，在開發(fā)的時(shí)候也可直接在RAM中進(jìn)行存儲(chǔ)，以此方便運(yùn)行。在設(shè)計(jì)bootloader的時(shí)候應(yīng)結(jié)合硬件的特性。第二步為內(nèi)存管理方面。所謂內(nèi)存管理，其具有的功能便是對(duì)內(nèi)存頁(yè)面進(jìn)行釋放申請(qǐng)和相關(guān)地址映射。假如不存在操作系統(tǒng)，便需嵌入形式的相關(guān)程序進(jìn)行負(fù)責(zé)。也就是說，各程序要對(duì)自己的內(nèi)存空間進(jìn)行管理，利用嵌入形式的操作系統(tǒng)能夠保證開發(fā)者進(jìn)行編程的時(shí)候內(nèi)存之間互不干擾，使程序可以安全運(yùn)行。如，靜態(tài)方式雖然可以保證不發(fā)生內(nèi)存越界的情況，但是會(huì)對(duì)內(nèi)存資源造成浪費(fèi)，而嵌入形式的系統(tǒng)不僅便于統(tǒng)一管理，而且保障程序運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。第三步為任務(wù)管理方面。通過嵌入形式的系統(tǒng)可以同時(shí)調(diào)度多個(gè)任務(wù)。對(duì)于通用系統(tǒng)而言，其在調(diào)度的時(shí)候主要采用進(jìn)程形式或者線程形式，而且在進(jìn)行統(tǒng)籌的時(shí)候不可以對(duì)調(diào)度形式進(jìn)行更改。而對(duì)于嵌入形式的系統(tǒng)而言，其在設(shè)計(jì)的時(shí)候從任務(wù)出發(fā)，任務(wù)自身便可以對(duì)系統(tǒng)下達(dá)命令，要求其提供相符合的調(diào)度形式。第四步為應(yīng)用程序相關(guān)顯示方面。由于嵌入形式的Linux操作系統(tǒng)要求顯示屏可對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行顯示，所以要求其必須具備中文顯示方面和中文處理方面的功能。然而，現(xiàn)今Linux系統(tǒng)在此方面還有所欠缺，對(duì)于許多應(yīng)用程序而言，其中文化功能還只是停留在應(yīng)用層面上。因?yàn)榍度胄问降南嚓P(guān)設(shè)備在存儲(chǔ)方面和處理方面都比較薄弱，所以要提高其中文讀寫方面的能力，就必須將中文支持融入其內(nèi)核設(shè)計(jì)之中。第五步為存儲(chǔ)設(shè)計(jì)方面。要對(duì)嵌入形式系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)需從網(wǎng)絡(luò)控制方面和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)方面出發(fā)，加強(qiáng)設(shè)備在監(jiān)控方面、采集方面和維護(hù)方面的功能，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)以及相關(guān)調(diào)整。利用嵌入形式設(shè)備，就算系統(tǒng)發(fā)生故障也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。由于嵌入形式的操作系統(tǒng)要求存儲(chǔ)設(shè)備體積不宜過大，所以一般采用閃存設(shè)備。

3 嵌入形式Linux系統(tǒng)具有的功能

針對(duì)嵌入形式的Linux系統(tǒng)所具有的功能進(jìn)行探析，應(yīng)從實(shí)際產(chǎn)業(yè)出發(fā)，將其具體的環(huán)節(jié)作為基礎(chǔ)對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行分析，以此體現(xiàn)出Linux系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用方面的相關(guān)性能，使其真正在社會(huì)實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮作用。用于通信管理方面的硬件平臺(tái)主要包括嵌入形式的微機(jī)部分和存儲(chǔ)硬件部分，主要采用組件管理方面的技術(shù)來建立該平臺(tái)的相關(guān)系統(tǒng)軟件。在對(duì)此平臺(tái)進(jìn)行構(gòu)建的時(shí)候，是以嵌入形式的Linux系統(tǒng)中的基本模塊作為組件的，而對(duì)于管理而言，其各層系統(tǒng)具有流動(dòng)性，包括監(jiān)控程序部分及通信契約部分。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行的時(shí)候，不但要確保操作系統(tǒng)中每一個(gè)環(huán)節(jié)可以很好地銜接，還必須確保整個(gè)系統(tǒng)可以安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于嵌入形式Linux這種操作系統(tǒng)進(jìn)行的種種探究，對(duì)于此系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用方面具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，不僅為其應(yīng)用提供參考性建議，還可以使其性能更加優(yōu)越。

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