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隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為了現(xiàn)代化社會不可缺少的一部分，而Linux作為一種首選的操作系統(tǒng)，也是嵌入式系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的操作系統(tǒng)之一。本文將為您介紹Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)知識，并提供PDF指南供您參考。
1. 什么是Linux嵌入式系統(tǒng)？
嵌入式系統(tǒng)一般是指嵌入到各種電器或機器中的微型計算機系統(tǒng)，它們通常只有很少的資源（處理器、存儲器、接口等），而同時需要具有可靠性、實時性、安全性和低功耗等特征。而Linux嵌入式系統(tǒng)就是在嵌入式系統(tǒng)中運行Linux操作系統(tǒng)的一種架構(gòu)。Linux嵌入式系統(tǒng)具有穩(wěn)定、靈活、易開發(fā)等特點。
2. Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的必備技能
要開發(fā)出完整的Linux嵌入式系統(tǒng)，您需要掌握以下技能：
（1）熟悉Linux操作系統(tǒng)，包括Linux內(nèi)核、驅(qū)動程序、工具鏈等；
（2）了解嵌入式系統(tǒng)硬件架構(gòu)，如芯片選型、硬件接口設(shè)計等；
（3）了解Linux嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)，比如使用Qt開發(fā)界面、使用OpenCV進行圖像處理等。
3. 如何學(xué)習(xí)Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)？
學(xué)習(xí)Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，您可以通過以下途徑：
（1）在線教程。網(wǎng)絡(luò)上有很多免費的在線教程，如網(wǎng)易云課堂、Coursera等，您可以通過這些平臺學(xué)習(xí)Linux嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)知識；
（2）書籍。有很多高質(zhì)量的書籍可以幫助您學(xué)習(xí)Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，如《深入理解Linux內(nèi)核》、《嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)詳解》等；
（3）實踐。只有通過實踐才能真正掌握Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，您可以自己購買嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板，進行實驗和開發(fā)。
4. Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的工具
要進行Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，您需要以下工具鏈：
（1）交叉編譯工具鏈。由于嵌入式系統(tǒng)通常不具有計算機的性能和存儲資源，因此需要在其他計算機上編譯和構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序和內(nèi)核模塊，并用交叉編譯器生成可執(zhí)行文件；
（2）調(diào)試工具。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要進行調(diào)試和測試，因此您需要使用調(diào)試工具來幫助您進行測試和調(diào)試，如GDB、dmesg、strace等；
（3）下載器。通過下載器將您的應(yīng)用程序和內(nèi)核模塊下載到目標(biāo)設(shè)備中。
5. Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的PDF指南
除了在線教程和書籍外，還有很多PDF格式的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)指南供您參考。
（1）《Linux系統(tǒng)嵌入式開發(fā)指南》。本指南詳細介紹了如何在嵌入式系統(tǒng)上移植Linux操作系統(tǒng)，包括操作系統(tǒng)、驅(qū)動程序、Uboot等內(nèi)容。
（2）《嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)指南》。本指南介紹了如何使用Qt和OpenCV來開發(fā)Linux嵌入式系統(tǒng)上的圖形界面和圖像處理應(yīng)用程序。
（3）《嵌入式Linux驅(qū)動程序開發(fā)指南》。本指南介紹了如何開發(fā)Linux內(nèi)核模塊，包括驅(qū)動程序、文件系統(tǒng)等。
6.
Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要掌握Linux操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)硬件架構(gòu)和Linux嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)等相關(guān)知識，您可以通過在線教程、書籍和實踐等途徑來學(xué)習(xí)。同時，PDF指南也是一個很好的參考工具。隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，Linux嵌入式系統(tǒng)的重要性將越來越凸顯。
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Linux正在嵌入式開發(fā)領(lǐng)域穩(wěn)步發(fā)展。因為Linux使用GPL（請參閱本文后面的參考資料），所以任何對將Linux定制于PDA、掌上機或者可佩帶設(shè)備感興趣的人都可以從因特網(wǎng)免費下載其內(nèi)核和應(yīng)用程序，并開始移植或開發(fā)。許多仔畢Linux改良品種迎合了嵌入式/實時市場。它們包括RTLinux（實時Linux）、uclinux（用于非MMU設(shè)備的Linux）、MontavistaLinux（用于ARM、MIPS、PPC的Linux分發(fā)版）、ARM-Linux（ARM上的Linux）和其它Linux系統(tǒng)
嵌入式Linux開發(fā)大致涉及三個層次：引導(dǎo)裝載程序、Linux內(nèi)核和圖形用戶界面（或稱GUI）。引導(dǎo)裝載程序通常是在任何硬件上執(zhí)行的之一段代碼。在象臺式機這樣的常規(guī)系統(tǒng)中，通常將引導(dǎo)裝載程序裝入主引導(dǎo)記錄（MasterBootRecord，(MBR)）中，或者裝入Linux駐留的磁盤的之一個扇區(qū)中。通常，在臺式機或其它系統(tǒng)上，BIOS將控制移交給引導(dǎo)裝載程序。
專用軟件可以直接與遠程系統(tǒng)上的閃存設(shè)備進行交互并將引導(dǎo)裝載程序安裝在閃存的給定位置中。閃存設(shè)備是與存儲設(shè)備功能類似的特殊芯片，而且它們能持久存儲信息—即，在重新引導(dǎo)時不會擦除其內(nèi)容。
某些種類的嵌入式設(shè)備具有微小的引導(dǎo)代碼—根據(jù)幾個字節(jié)的指令—它將初始化一些DRAM設(shè)置并啟用目標(biāo)上的一個串行（或者USB，或者以太網(wǎng)）端口與主機程序通信。然后，主機程序或裝入程序可以使用這個連接將引導(dǎo)裝載程序傳送到目標(biāo)上，并將它寫入閃存。設(shè)置工具鏈在主機機器上創(chuàng)建一個用于編譯將在目標(biāo)上運行的內(nèi)核和應(yīng)用程序的構(gòu)建環(huán)境—這是因為目標(biāo)硬件可能沒有與主機兼容的二進制執(zhí)行級別。
工具鏈由一套用于編譯、匯編和鏈接內(nèi)核及應(yīng)用程序的組件組成。這些組件包括：Binutils—用哪檔于操作二進制文件的實用程序。它們包括諸如ar、as、objmp、objcopy這樣的實用程序。G—GNUC編譯器。Glibc—所有用戶應(yīng)用程序都將鏈接到的C庫。避免使用任何C庫函數(shù)的內(nèi)核和其它應(yīng)用程序可以在沒有該庫的情況下進行編譯。構(gòu)建工具鏈建立了一個交叉編譯器環(huán)境。本地編譯器編譯與本機同類的處理器的指令。交叉編譯器運行在某一種處理器上，卻可以編譯另一種處理器的指令。重頭設(shè)置交叉編譯器工具鏈可不是一項簡單的任務(wù)：它包括下載源代碼、修補補丁、配置、編譯、設(shè)置頭文件、安裝以及很多很多的操作。另外，這樣一個徹底的構(gòu)建過程對內(nèi)存和硬盤的需求是巨大的。如果沒有足夠的內(nèi)存和硬盤空間，那么在構(gòu)建階段由于相關(guān)性、配置或頭文件設(shè)置等念緩芹問題會突然冒出許多問題。
因此能夠從因特網(wǎng)上獲得已預(yù)編譯的二進制文件是一件好事（但不太好的一點是，它們大多數(shù)只限于基于ARM的系統(tǒng)，但遲早會改變的）。一些比較流行的已預(yù)編譯的工具鏈包括那些來自Compaq（FamiliarLinux）、LART（LARTLinux）和Embedian（基于Debian但與它無關(guān)）的工具鏈—所有這些工具鏈都用于基于ARM的平臺。從用戶的觀點來看，圖形用戶界面（GUI）是系統(tǒng)的一個最至關(guān)重要的方面：用戶通過GUI與系統(tǒng)進行交互。所以GUI應(yīng)該易于使用并且非?？煽?。但它還需要是有內(nèi)存意識的，以便在內(nèi)存受限的、微型嵌入式設(shè)備上可以無縫執(zhí)行。所以，它應(yīng)該是輕量級的，并且能夠快速裝入。
另一個要考慮的重要方面涉及許可證問題。一些GUI分發(fā)版具有允許免費使用的許可證，甚至在一些商業(yè)產(chǎn)品中也是如此。另一些許可證要求如果想將GUI合并入項目中則要支付版稅。
最后，大多數(shù)開發(fā)人員可能會選擇XFree86，因為XFree86為他們提供了一個能使用他們喜歡的工具的熟悉環(huán)境。但是市場上較新的GUI，象CenturySoftware的（Nano-X）和TrolltechQT/Embedded，與X在嵌入式Linux的競技舞臺中展開了激烈競爭，這主要是因為它們占用很少的資源、執(zhí)行的速度很快并且具有定制窗口構(gòu)件的支持。
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