嵌入式系统课程论文.doc

南京信息工程大学 嵌入式系统设计 题目：嵌入式Linux操作系统的开发与应用 姓名： 学号： 院系：电子与信息工程学院 专业：电子信息工程 指导老师： 二0一二年五月二十日嵌入式Linux操作系统的开发与应用 电子与信息工程学院 南京 210044 摘要：Linux是一个功能强大而稳定的操作系统，它可以运行在X86 PC，Sun Sparc，Digtial Alpha,680x0,PowerPC及MIPS等多种平台上，可见，Linux是目前支持硬件平台最多的操作系统。Linux最大的特点在于它是开放源代码的，它遵循公共版权许可证（GPL），秉承“自由的思想，开放的源码”的原则。本文主要介绍了嵌入式Linux操作系统的特点，开发流程及应用。 关键词：嵌入式系统，嵌入式Linux，特点，开发流程，应用 0 引言 嵌入式系统是将计算机硬件和软件结合起来构成的一个专门的装置，这个装置可以完成一些特定的功能和任务。嵌入式系统已经有了40多年的发展历史，并且是以硬件和软件交替双螺旋式发展的。嵌入式系统采用“量体裁衣”的方式把所需的功能嵌入到各种应用系统中。嵌入式操作系统是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件，它是嵌入系统极为重要的组成部分。嵌入式操作系统具有能够有效管理越来越复杂的系统资源，能够把硬件虚拟化，能够提供库函数、驱动程序及工具集等特点。常见的嵌入式操作系统有：VxWorks、QNX、Nucleus Embedded、ThreadX、uC/OS-Ⅱ、Linux等等。 1嵌入式系统的基本概况 1.1 嵌入式系统的概念 嵌入式系统的一般定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软件、硬件可裁减，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。另外，根据不同的分类标准，嵌入式系统有不同的分类方法，根据嵌入式系统的复杂程度，可以分为简单嵌入式系统和复杂嵌入式系统。 1.2 嵌入式系统的组成 从组成上看，嵌入式系统可分为嵌入式硬件系统和嵌入式软件系统两大部分，如图1所示。 图1 嵌入式系统组成 嵌入式硬件系统主要由嵌入式处理器及相关支撑硬件和外围电路等组成。其中，嵌入式处理器在嵌入式硬件系统中处于核心地位，按照功能和用途划分，它可以进一步细分为以下几种类型：嵌入式微控制器、嵌入式微处理器和嵌入式数字信号处理器。嵌入式软件系统通常可划分为嵌入式操作系统和应用软件两部分。在一些复杂的系统中，为了简化应用开发，还提供了一个中间层（嵌入式中间件层）。在早期的嵌入式系统中，系统的复杂性较低，这时的嵌入式系统通常不使用操作系统，而是由应用程序控制和管理硬件。 2 嵌入式Linux操作系统 2.1 Linux的历史 最初的Linux的代码是1991年由芬兰的大学生Linus Torvalds写的。他将Linux的原始代码放在Internet上，让人们自由下载。1993年底到1994年初，Linux 1.0终于诞生了，他已经是一个功能完备的操作系统，而且内核写得紧凑、高效，可以充分发挥硬件的性能。Linux的生命力来自于它的开源思想，自Linus公开Linux代码以来，世界各地的程序员和软件爱好者不断地对Linux系统进行修改和加强。在开源运动的带动下，数不胜数的应用软件出现在Linux系统之上，大大加强了Linux系统的使用能力。 2.2 Linux操作系统的特点 第一，Linux系统是层次结构且内核完全开放。Linux是由很多体积小且性能高的微内核系统组成。在内核代码完全开放的前提下，不同领域和不同层次的用户可以根据自己的应用需要方便地对内核进行改造，低成本地设计和开发出满足自己需要的嵌入式系统。 　　第二，强大的网络支持功能。Linux诞生于因特网时代并具有Unix的特性，保证了它支持所有标准因特网协议，并且可以利用Linux的网络协议栈将其开发成为嵌入式的TCP/IP网络协议栈。 此外，Linux还支持ext2、fat16、fat32、romfs等文件系统，为开发嵌入式系统应用打下了很好的基础。 　　第三，Linux具备一整套工具链，容易自行建立嵌入式系统的开发环境和交叉运行环境，可以跨越嵌入式系统开发中仿真工具的障碍。Linux也符合IEEE POSIX.1标准，使应用程序具有较好的可移植性。使用嵌入式Linux，一旦软硬件能够支持正常的串口功能，即使不用仿真器，也可以很好地进行开发和调试工作，从而节省一笔不小的开发费用。嵌入式Linux为开发者提供了一套完整的工具链（tool chain）。它利用GNU的gcc做编译器，用gdb、kgdb、xgdb做调试工具，能够很方便地实现从操作系统