No.107014
作者：mcumcu2011
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标题：mcumcu2011 :Linux嵌入式系统与硬件平台的关系[原创]
摘要：No.107014Linux嵌入式系统与硬件平台的关系[原创] [center]Linux嵌入式系统与硬件平台的关系
一、 Linux嵌入式系统
操作系统是一种在计算机上运行的软件，它的主要任务是管理计算机上的系统资源，为用户提供使用计算机及其外部设备的接口。它存在的目的是为了管理所有硬件资源，并且提供应用软件一个合适的操作环境。嵌入式系统由于硬件的先天限制，经常只具有极稀少的硬件资源，如 时脉较少的 CPU、较少的内存、常不具有磁盘而用小容量的DiskOnChip或DiskOnModule。而在使用电池的系统中，它还要实现节省电池消耗，延长电池使用时间的功能。
Linux 作为嵌入式操作系统是完全可行的，因为Linux提供了完成嵌入功能的基本的内核和你所需要的所有用户界面，它是多面的。它能处理嵌入式任务和用户界面。将Linux看作是连续的统一体，从一个具有内存管理、任务切换和时间服务及其他的分拆的微内核到完整的服务器，支持所有的文件系统和网络服务。Linux作为嵌入式系统是一个带有很多优势的新成员,它对许多CPU和硬件平台都是易移植的、稳定、功能强大、易于开发。
Application program
API
X-server Java virtual machine
Device driver
Linux Kernel
Boot load
嵌入式Linux系统需要下面三个基本元素：
1． 引导工具
2． Linux微内核：内存管理、 程序管理
3． 初始化进程
如果要它成为完整的操作系统且继续保持小型化，还得加上：
1．硬件驱动程序
2．硬件接口程序
3．应用程序组
谈到操作系统就一定要说一说它的开发环境，Linux是基于GNU的C编译器，作为GNU工具链的一部分，与gdb源调试器一起工作。它提供了开发嵌入式Linux系统的所有软件工具。以下是一个典型的开发工具的使用流程：
1.写入或植入引导码
2.向串口打印字符串的编码
3.将gdb目标码移植工作串口，这可与另一台运行gdb程序的Linux 主机系统对话
4.利用gdb让硬件和软件初始化码在Linux内核启动时工作
5.Linux内核启动，串口成为Linux控制口并可用于后续开发
6.如果在你的目标硬件上运行了完整的Linux内核，你可以调试你的应用进程
更详细的内容可参见网站
二、硬件平台
研发人员在选择最好的硬件时，往往由于缺乏完整或精确的信息而使选择硬件成为复杂且困难的工作。硬件成本经常是关键的议题，当考虑成本时、需要确信你在考虑产品的整个成本而不仅是CPU的成本；因为好的CPU一旦加上总线逻辑和延时电路使之与外设一起工作，硬件系统可能变成非常昂贵的产品。如果你正在寻找嵌入式软件系统，那么应首先确定了硬件平台即确定了微处理器CPU的型号。
现在比较流行的硬件平台有Intel公司的Strong Arm 系列,Motorola公司的DragonBall系列，NEC公司的VR系列，Hitachi公司SH3,SH4系列等等，都可选为硬件平台。但最好在选定前先要确定所做系统的应用功能和所需的速度，并且制定好外接设备和接口标准。这样可准确的定位所需要的硬件方案，得到性价比最高的系统。 下图是以Intel公司的StrongArm为例来说明硬件平台：
三、Linux嵌入式系统与硬件的关系
对初学者而言，可以将内核与任务分开，标准的Linux内核通常驻留在内存中，每一个应用程序程序都是从磁盘运到内存上执行。当程序结束后，它所占用的内存就被释放，程序就被下载了。在一个嵌入式系统里，可能没有磁盘。有两种途径可以消除对磁盘的依赖，这要看系统的复杂性和硬件的设计。在一个简单的系统里，当系统启动后，内核和所有的应用程序都在内存里。这就是大多数传统的嵌入式系统工作模式，它同样可以被Linux支持。有了Linux，就有了第二种可能性。因为Linux已经有能力"加载"和"卸载"程序，一个嵌入式系统就可以利用它来节省内存。试想一个典型的包括一个大概8MB到16MB的Flash Memory和8MB内存的系统。Flash Memory可以作为一个文件系统。Flash Memory驱动程序用来连接Flash Memory和文件系统。作为替代也可使用Flash Disk，用工具软件可把Flash Memory仿真为磁盘或部分。其中一个例子是Intel 公司可提供Flash Memory 管理软件IPSM -Intel Persistent Storage Manager, 详情见
所有的程序都以文件形式存储在Flash文件中，需要时可以装入内存。这种动态的、"根据需要加载"的能力是支持其它一系列功能的重要特征：
1. 它使初始化代码在系统引导后被释放。Linux同样有很多内核外运行的公用程序。这些通常程序在初始化时运行一次，以后就不再运行。而且，这些公用程序可以用它们相互共有的方式，一个接一个按顺序运行。这样，相同内存空间可以被反复使用以"调入"每一个程序，就象系统引导一样。这的确可以节省内存，特别是那些配置一次以后就不再更改的网络堆栈。如果Linux可加载模块的功能包括在内核里，驱动程序和应用程序就都可以被加载。它可以检查硬件环境并且为硬件装上相应的软件。这就消除了用一个程序占用许多Flash Memory来处理多种硬件的复杂性。
2. 软件的升级更模块化。你可以在系统运行的时候在Flash上升级应用程序和可加载驱动程序。
3. 配置信息和运行时间参数可以作为数据文件储存在Flash上。
虚拟内存
标准Linux的另一个特征是虚拟内存的能力。正是这种神奇的特征使应用程序员可以狂热的编写代码而不计后果，不管程序有多大。在嵌入式系统里不需要这种强大的功能。实际上，因为它会带来无法控制的时间因素，你可能不希望它在实时的系统里。这个软件必须设计得更加精悍，以适合硬件平台上的物理内存，就象其它嵌入式系统一样。注意由于CPU的原因，通常在Linux中保存虚拟内存代码是明智的，因为将它清除很费事；而且还有另外一个原因--它支持共享文本，这样就可以使许多程序共享一个软件。
虚拟内存的调入功能可以被关掉，只要将交换空间的大小设置为零。如果你写的程序比实际的内存大，系统就会当作你的运行用尽了交换空间来处理；这个程序将不会运行，或者malloc将会失灵。在许多CPU上，虚拟内存提供的内存管理可以将不同程序分开，防止它们写到其它地址的空间上。这在嵌入式系统上通常不可能，因为它只 ......
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