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嵌入式板是指將微處理器、嵌入式系統(tǒng)或其他特定功能硬件與適當(dāng)?shù)能浖善饋?lái)形成的嵌入式計(jì)算機(jī)平臺(tái)。嵌入式板可以作為單片機(jī)、工控機(jī)、智能家居設(shè)備、計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)。目前，嵌入式板在各大領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，眾多行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景都需要嵌入式板，如工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子、智慧城市等等。Linux系統(tǒng)運(yùn)行在嵌入式板上，可以實(shí)現(xiàn)嵌入式板上的應(yīng)用需求。本文將探討嵌入式板領(lǐng)域的Linux系統(tǒng)應(yīng)用和技術(shù)方面的知識(shí)和實(shí)踐。
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一、嵌入式板領(lǐng)域常用的Linux系統(tǒng)
嵌入式領(lǐng)域常用的Linux系統(tǒng)包括busybox、OpenWrt、Buildroot、Yocto、Ubuntu等等。
1. busybox
busybox是一個(gè)集成了功能齊全的Linux工具箱的項(xiàng)目，它是Linux發(fā)行版中最小的包，實(shí)現(xiàn)了集成多個(gè)工具。busybox簡(jiǎn)單、小巧，可以占用很小的嵌入式設(shè)備內(nèi)存，使得開發(fā)人員更加自由地進(jìn)行基于Linux系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)。
2. OpenWrt
OpenWrt是一個(gè)開源的路由器操作系統(tǒng)。她提供了許多包和工具，可以用于路由器等設(shè)備的系統(tǒng)開發(fā)。OpenWrt適合用于嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存小、硬件單純的場(chǎng)景，同時(shí)其具備了跨平臺(tái)和多架構(gòu)的特性，讓它成為可以運(yùn)行在不同嵌入式芯片上的嵌入式系統(tǒng)。
3. Buildroot
Buildroot是一個(gè)自動(dòng)構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)的項(xiàng)目。Buildroot具有高度的自定義性、靈活性，可以根據(jù)開發(fā)者的需求選擇系統(tǒng)包括哪些組件，達(dá)到最小系統(tǒng)的目的，從而使得系統(tǒng)非常的輕便和高效。
4. Yocto
Yocto是一個(gè)開源的構(gòu)建工具，基于圖像制作的方法構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)。Yocto有三個(gè)主要部分：包管理器、圖像構(gòu)建工具和圖像部署工具。其中，包管理器可以使用不同的程序包并下載指定的軟件列表、圖像構(gòu)建工具則通過逐層逐層重疊來(lái)構(gòu)建圖像文件、圖像部署工具提供了一種方便的方式來(lái)安裝和更新軟件和固件。
5. Ubuntu
Ubuntu是一個(gè)基于Debian Linux的開源操作系統(tǒng)，常被用于服務(wù)器，也可以用于嵌入式領(lǐng)域。Ubuntu支持x86和ARM架構(gòu)，能夠運(yùn)行在威盛等嵌入式應(yīng)用處理器上，支持藍(lán)牙、無(wú)線網(wǎng)卡等接口，并且它有一個(gè)龐大的社區(qū)支持，擁有了大量的社區(qū)文檔和教程。
二、嵌入式板領(lǐng)域Linux系統(tǒng)的應(yīng)用
在嵌入式系統(tǒng)中，Linux系統(tǒng)作為一個(gè)微型操作系統(tǒng)起著重要的作用，成為各類嵌入式開發(fā)的核心。Linux在嵌入式領(lǐng)域的應(yīng)用包括：
1.智能家居
智能家居是近年來(lái)嵌入式領(lǐng)域的一個(gè)新興領(lǐng)域。Linux系統(tǒng)作為嵌入式領(lǐng)域的主流操作系統(tǒng)之一，在智能家居領(lǐng)域有很多應(yīng)用。例如智能家居網(wǎng)關(guān)，它可以連接多種傳感器、控制器和智能家電，并對(duì)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的控制。
2.工控機(jī)領(lǐng)域
Linux操作系統(tǒng)的優(yōu)越性能在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域也有很多的應(yīng)用。在工控機(jī)領(lǐng)域，Linux操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于各類智能設(shè)備，如控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備等反復(fù)。
3.智慧城市領(lǐng)域
Linux作為嵌入式系統(tǒng)的一種典型，已被應(yīng)用于智慧城市的綜合應(yīng)用中。智慧城市需要連接各種傳感器和設(shè)備，使用Linux操作系統(tǒng)可以輕松連接這些設(shè)備，實(shí)現(xiàn)智慧化的橫向和縱向打通，充分應(yīng)用數(shù)據(jù)信息和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的優(yōu)化。
三、嵌入式板領(lǐng)域Linux的技術(shù)
嵌入式板領(lǐng)域的Linux技術(shù)包括Linux內(nèi)核自定義、交叉編譯、系統(tǒng)調(diào)用編寫等一系列技術(shù)，這些技術(shù)是Linux系統(tǒng)應(yīng)用嵌入式板領(lǐng)域的基礎(chǔ)。
1.Linux內(nèi)核自定義
Linux內(nèi)核是與外界交換數(shù)據(jù)的接口，它定義了Linux操作系統(tǒng)中的系統(tǒng)調(diào)用、驅(qū)動(dòng)程序接口等。通過Linux內(nèi)核的調(diào)整，可以為嵌入式系統(tǒng)選擇適合的驅(qū)動(dòng)程序和系統(tǒng)資源，并提供支持硬件設(shè)備的API。因此，Linux內(nèi)核自定義是Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的之一步。
2.交叉編譯
Linux系統(tǒng)在開發(fā)時(shí)需要通過交叉編譯器來(lái)編譯所需的軟件和庫(kù)，交叉編譯器是一個(gè)集成了各種工具鏈、編譯器和調(diào)試器的工具集，可以輸出嵌入式系統(tǒng)可執(zhí)行文件。常用的交叉編譯器有ARM-Linux-gcc、MIPS-Linux-gcc、PowerPC-Linux-gcc等。
3.系統(tǒng)調(diào)用編寫
系統(tǒng)調(diào)用是機(jī)器提供給應(yīng)用程序的服務(wù)接口。在Linux系統(tǒng)中，系統(tǒng)調(diào)用用于與內(nèi)核進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和I/O操作。在嵌入式開發(fā)中，系統(tǒng)調(diào)用編寫是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，因?yàn)殚_發(fā)人員可以基于系統(tǒng)調(diào)用接口封裝自己需要的API。
四、小結(jié)
Linux系統(tǒng)在嵌入式板領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文介紹了嵌入式板領(lǐng)域常用的Linux系統(tǒng)，應(yīng)用領(lǐng)域以及開發(fā)中最常用的技術(shù)。Linux嵌入式開發(fā)是一項(xiàng)非常專業(yè)和復(fù)雜的工作，在實(shí)踐中需要大量的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)積累。本文希望為大家提供一些基礎(chǔ)的知識(shí)和實(shí)踐指導(dǎo)，以幫助開發(fā)人員更好地應(yīng)對(duì)嵌入式Linux開發(fā)的挑戰(zhàn)。
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Linux嵌入式的開發(fā)流程是什么呢， 具體的詳細(xì)點(diǎn)的有嗎？
嵌入式操作系統(tǒng)EOS（EmbeddedOperatingSystem）是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，過去它主要應(yīng)用于工業(yè)控制和國(guó)防系統(tǒng)領(lǐng)域。EOS負(fù)責(zé)嵌人系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、調(diào)度工作，控制協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)；它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過裝卸某些模塊來(lái)達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。目前，已推出一些應(yīng)用比較成功的EOS產(chǎn)品系列。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展、信息家電的普及應(yīng)用及EOS的微型化和專業(yè)化，EOS開始從單一的弱功能向高專業(yè)化的強(qiáng)功能方向發(fā)展。嵌人式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固態(tài)化以及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)。EOS是相對(duì)于一般操作系統(tǒng)而言的，它除具備了一般操作系統(tǒng)最基本的功能，如任務(wù)調(diào)度、同步機(jī)制、中斷處理、文件功能等外，還有以下特點(diǎn)： (1)可裝卸性。開放性、可伸縮性的體系結(jié)構(gòu)。 (2)強(qiáng)實(shí)時(shí)性。EOS實(shí)時(shí)性一般較強(qiáng)，可用于各種設(shè)備控制當(dāng)中。 (3)統(tǒng)一的接口。提供各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)接日. (4)操作方便、簡(jiǎn)單、提供友好的圖形GUI，圖形界面，追求易學(xué)易用. (5)提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP門P協(xié)議及其它協(xié)議，提供TCP／UDP／IP／PPP協(xié)議支持及統(tǒng)一的MAC訪問層接口，為各種移動(dòng)計(jì)算設(shè)備預(yù)留接口. (6)強(qiáng)穩(wěn)定性，弱交互性。嵌入式系統(tǒng)一旦開始運(yùn)行就不需要用戶過多的干預(yù)，這就要負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理的EOS臭有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。嵌入式操作系統(tǒng)的用戶接日一般不提供操作命令，它通過系統(tǒng)調(diào)用命令向用戶程序提供服務(wù)。 (7)固化代碼。在嵌入系統(tǒng)中，嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件被固化在嵌入式系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的ROM中。輔助存儲(chǔ)器在嵌入式系統(tǒng)中很少使用，因此，嵌入式操作系統(tǒng)的文件管理功能應(yīng)該能夠很容易地拆卸，而用各種內(nèi)存文件系統(tǒng). (8)更好的硬件適應(yīng)性，也就是良好的移植性. 國(guó)際上用于信息電器的嵌入式操作系統(tǒng)有40種左右?，F(xiàn)在，市場(chǎng)上非常流行的EOS產(chǎn)品，包括3Corn公司下屬子公司的PalmOS，全球占有份額達(dá)50％，MicroS。fi公司的Wind。wsCE不過29％。在美國(guó)市場(chǎng)，PalmOS更以80％的占有率遠(yuǎn)超WindowsCE。開放源代碼的Linux很適于做信息家電的開發(fā). 比如：中科紅旗軟件技術(shù)有限公司開發(fā)的紅旗嵌入式Linux和美商網(wǎng)虎公司開發(fā)的基于Xlinux的嵌人式操作系統(tǒng)“夸克＂?！翱淇恕笔悄壳叭澜缱钚〉腖inux，它有兩個(gè)很突出的特點(diǎn)，就是體積小和使用GCS編碼。 常見的嵌入式系統(tǒng)有:Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX、Rtems、QNX、INTEGRITY、OSE、CExecutive. 嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展也必將帶動(dòng)新一輪的科技競(jìng)爭(zhēng)
下面就由福州卓躍教育具體介紹下嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程。操作系統(tǒng)一般使用Redhat Linux，選擇定制安裝或全部安裝，通過網(wǎng)絡(luò)下載相應(yīng)的GCC交叉編譯器進(jìn)行安裝，或者安裝產(chǎn)品廠家提供的相關(guān)交叉編譯器；
二、配置開發(fā)主機(jī)，配置MINICOM，一般的參數(shù)為波特率Baud/s，數(shù)據(jù)位8位，停止位為1，9，無(wú)奇偶校驗(yàn)，軟件硬件流控設(shè)為無(wú)。在Windows下的超級(jí)終端的配置也是這樣。MINICOM軟件的作用是作為調(diào)試嵌入式開發(fā)板的信息輸出的監(jiān)視器和鍵盤輸入的工具。配置網(wǎng)絡(luò)主要是配置NFS網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，需要關(guān)閉防火墻，簡(jiǎn)化嵌入式網(wǎng)絡(luò)調(diào)試環(huán)境設(shè)置過程。
三、建立引導(dǎo)裝載程序BOOTLOADER，從網(wǎng)絡(luò)上下載一些公開源代碼的BOOTLOADER，如U．BOOT、BLOB、VIVI、LILO、ARM-BOOT、RED-BOOT等，根據(jù)具體芯片進(jìn)行移植修改。有些芯片沒有內(nèi)置引導(dǎo)裝載程序，比如，三星的ARV17、ARM9系列芯片，這樣就需要編寫開發(fā)板上FLASH的燒寫程序，可以在網(wǎng)上下載相應(yīng)的燒寫程序，也有Linux下的公開源代碼的J-FLASH程序。
四、下載已經(jīng)移植好的Linux操作系統(tǒng)，如MCLiunx、ARM-Linux、PPC-Linux等。
五、建立根文件系統(tǒng)，可以從http：//
www.busy.box.net
下載使用BUSYBOX軟件進(jìn)行功能裁減，產(chǎn)生一個(gè)最基本的根文件系統(tǒng)，再根據(jù)自己的應(yīng)用需要添加其他的程序。由于默認(rèn)的啟動(dòng)腳本一般都不會(huì)符合應(yīng)用的需要，所以就要修改根文件系統(tǒng)中的啟動(dòng)腳本，它的存放位置位于/etc目錄下，包括：/etc/init.d/rc.S、/etc/profile、/etc/.profile等，自動(dòng)掛裝文件系統(tǒng)的配置文件/etc/fstab，具體情況會(huì)隨系統(tǒng)不同而不同。根文件系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中一般設(shè)為只讀，需要使用mkcramfs genromfs等工具產(chǎn)生燒寫映像文件。
六、建立應(yīng)用程序的FLASH磁盤分區(qū)，一般使用JFFS2或YAFFS文件系統(tǒng)，這需要在內(nèi)核中提供這些文件系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)，有的系統(tǒng)使用一個(gè)線性FLASH(NOR型)512KB～32MB，有的系統(tǒng)使用非線性FLASH(NAND型)8MB～512MB，有的兩個(gè)同時(shí)使用，需要根據(jù)應(yīng)用規(guī)劃FLASH的分區(qū)方案。
1.首先,建立交叉編譯環(huán)境:交叉編譯是指:在PC機(jī)上編譯,在目標(biāo)板上執(zhí)行,我PC是linux+ arm-elf-gcc編譯器.扳子是ARM3000.板子上的系統(tǒng)是uclinux,這時(shí)一個(gè)剪裁的很小的實(shí)時(shí)嵌入式linux操作系統(tǒng).推薦使用這個(gè).
2.然后就是你寫程序嘍,不過注意可能有些庫(kù)函數(shù)不能用,因?yàn)槟膫€(gè)編譯器稍微受限一點(diǎn),不是所由的c庫(kù)函數(shù)都支持,不過一般開發(fā)的都有.
3.連起你的主機(jī)和開發(fā)板,這個(gè)你會(huì)不?要連兩個(gè):串口(用來(lái)控制板子)和以太口(用來(lái)下載程序),我們板子上這些外設(shè)都有,你要使沒有可以用其他的口代替?zhèn)鞒绦?但串口可是該有的阿!
4.在你主機(jī)上編譯程序生成目標(biāo)代碼,建議用makefile文件來(lái)組織你的聯(lián)編關(guān)系.
5.把生成代碼下載到目標(biāo)板執(zhí)行調(diào)試.我是用的主機(jī)的NFS(網(wǎng)落文件)服務(wù),下載到目標(biāo)板的.
6.注:目標(biāo)板是怎么控制的呢?是用串口控制的,可用minicom,設(shè)置好你要控制的串口,也應(yīng)該是你連板子的那個(gè).在命令行里敲上minicom,即進(jìn)入minicom截面,開啟你的板子,應(yīng)該就是板子uclinux系統(tǒng)解壓安裝的畫面了.然后用ifconfig eth0…..
配置ip,這個(gè)ip就是你板子的ip了,注意與主機(jī)一個(gè)網(wǎng)段.然后mount -t nfs 主機(jī)ip:/uclinux /板子上的一個(gè)目錄,就把主機(jī)的 uclinux目錄放到板子上了(這么說(shuō)其實(shí)不合理,應(yīng)該叫掛載). 然后找到你剛才一經(jīng)編譯好的哪個(gè)目標(biāo)代碼執(zhí)行即可.
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