【正文】 ：進程調(diào)度、進程間通信、內(nèi)存管理、虛擬文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)接口，我們也稱之為 Linux 操作系統(tǒng)的五個子系統(tǒng) [6]。 (2) Linux 內(nèi)核由 5 個功能相互聯(lián)系的主要的子模塊構(gòu)成，如圖 所示為 Linux 內(nèi)核功能結(jié)構(gòu)： ① 進程調(diào)度：控制著各個進程 對 CPU 的訪問，由進程調(diào)度程序選擇優(yōu)先級高的進程根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的進程調(diào)度算法。設(shè)備驅(qū)動程序是指特定編寫的設(shè)備驅(qū)動程序模塊為某一硬件的支持。 Linux 操作系統(tǒng)，可以支持多種不通的進程值間的通信機制。 ② Linux 有功能強大的內(nèi)核，而且內(nèi)核的性能穩(wěn)定、高效、多任務(wù)。 Linux 繼承了 UNIX 操作系統(tǒng)的特點，所以這確保了它所支持的所有標準的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并且可以開發(fā)成為基于嵌入式的 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧利用 Linux 的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。一般的是將 BootLoader 程序裝進 RAM 中，然后在RAM 中執(zhí)行程序，這有點類似于 BIOS，但是功能方面比 BIOS 要弱的很多 [28]。對于兩塊不同的嵌入式的板來說，即使使用統(tǒng)一種處理器，要想使一塊板上的 Bootloader能夠在另一塊板上運行，一般也都需要修改 Bootloader 的源代碼。也可以設(shè)計得很簡單，只是完成最基本的功能。 (4) 設(shè)置 Linux 的啟動參數(shù)， BootLoader 在執(zhí)行的過程中必須初始化和設(shè)置 Linux內(nèi)核的啟動參數(shù)。 (5) 調(diào)用 Linux 內(nèi)核映像，系統(tǒng)中 Bootloader 完成的最后一項工作便是調(diào)用 Linux的內(nèi)核。比如 的內(nèi)核就是 內(nèi)核的穩(wěn)定版本。這些內(nèi)核首先保證的是在基于 Intel X86 的體系結(jié)構(gòu)上能夠正常的運行啟動，這些內(nèi)核基于 X86 處理器的體系結(jié)構(gòu)，比如對 內(nèi)核的進行 make menuconfig配置的時侯我們就可以看到， Processor type and features中只有 38 48 58PentiumMMX、 PentiumClassic、 PentiumPro/Celeron/PentumII、 PentiumIII/Celeron、Pentium Athlon/Elan、 Crisoe、 WinchipC Winchip2A、 CyrixIII/C3 選項，其選項中并沒有像 S3C2410 等這樣芯片結(jié)構(gòu)的支持。 ARM Linux 的移植，建議使用 或 版本。 (2) make clean 。內(nèi)核編譯完成后，會在內(nèi)核的目錄 arch/arm/boot/下生成 zImage 內(nèi)核的映像文件。最簡單的方 法是將 rootfs 直接載入的內(nèi)存中。若是系統(tǒng)不能從指定的設(shè)備上掛載根文件系統(tǒng)，則系統(tǒng)會報錯而退出啟動。 基于 ARM 遠程家居智能控制系統(tǒng)設(shè)計 18 (5) /mnt：用于掛載設(shè)備安裝的目錄。 Flash 存儲器是嵌入式設(shè)備中被廣泛使用的存儲器。在嵌入式系統(tǒng)中，常用于存放引導程序、根文件系統(tǒng)等。而兩塊 Flash 芯片也可以在。而且兩者擦除方式，擦除操作也不相同。 Flash 存儲器主要分為 NOR Flash 和 NAND Flash 兩種存儲類型。是用戶用來臨時掛載文件系統(tǒng)的地方 (6) /sbin：系統(tǒng)管理員服務(wù)程序存放目錄其中最重要的是提供內(nèi)核出始化后執(zhí)行的進程。因此，一個系統(tǒng)中可以同時存在不同的文件系統(tǒng)。 在操作系統(tǒng)中，用來管理用戶文件的內(nèi)核軟件層稱為文件系統(tǒng)。在一個可應用的存儲設(shè)備中可以包含一個或者多個文件系統(tǒng)。這一步是必須要進行的，否則，即使是內(nèi)核的配置改動過，編譯內(nèi)核的時侯還是按照原來生成的目標文件進行連接，而不是生成改動后的文件。 編譯嵌入式 Linux內(nèi)核 編譯內(nèi)核需要遵守 以下步驟： 基于 ARM 遠程家居智能控制系統(tǒng)設(shè)計 16 (1) make dep。實際應用，內(nèi)核下載站點中所提供的內(nèi)核往往只是不同處理器體系結(jié)構(gòu)補丁而已，我們只需要下載內(nèi)核補丁，對內(nèi)核進行打補丁而使得新內(nèi)核可以支持我們的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)?！癝UBLEVEL”稱之為次版本號，它不分奇偶，順序遞增，每隔 1~2 個月會發(fā)布一個穩(wěn)定版本。但是由于在 Flash 中執(zhí)行代碼會有種種的限制，而且執(zhí)行速度也遠遠不及在 RAM 中快，所以一般在嵌入式系統(tǒng)中都是將Linux 內(nèi)核拷貝到 RAM 中，然后跳轉(zhuǎn)到 RAM 中去執(zhí)行。其中 struct param_struct 是一種比較老的參數(shù)傳遞方式，在 Linux 版本以前的內(nèi)核中使用這種方式較多。初始化 RAM 的主要任務(wù)包括設(shè)置 CPU 的控制寄存器參數(shù)，以便能夠正常使用 RAM以及可以檢測 RAM 大小等。對于一般的嵌入式系統(tǒng)，通常把 Flash 等非易失性存儲器映射到這個地址處，而 BootLoader 就位于該存儲器的最前端，所以系統(tǒng)在上電或者復位后執(zhí)行的第一段程序便是 BootLoader[1]。在以 ARM 體系為結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，當系統(tǒng)上電或著系統(tǒng)復位的時侯， 0x00000000 處為程序開始執(zhí)行的地址，在這個位置存放的通常就是嵌入式系統(tǒng)的引導程序 BootLoader。 ⑤ Linux 驅(qū)動豐富支持大量的周邊硬件設(shè)備。同時 Linux 內(nèi)核易于裁剪，嵌入式設(shè)備適合采用 Linux 作為所開發(fā)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。 (3) 選用 Linux 作為嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)的優(yōu)勢。 ④ 網(wǎng)絡(luò)接口：網(wǎng)絡(luò)接口提供了對各種網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的支持和對各種網(wǎng)絡(luò)標準協(xié)議的存取。 圖 Linux 內(nèi)核功能結(jié)構(gòu) ② 內(nèi)存管理：可以允許多個進程同時安全地共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。 圖 Linux 內(nèi)核在操作系統(tǒng)中的位置。對網(wǎng)絡(luò)功能的支持。 (3)嵌入式設(shè)備的系統(tǒng)要求系統(tǒng)開發(fā)具有高質(zhì)量、穩(wěn)定性等特點的程序代碼。通常在具有相當豐富的人機接口在通用的計 算機上所運行的一般操作系，因此在上面可以方便的開發(fā)應用程序，甚至包括對計算機系統(tǒng)本身與計算機上操作系統(tǒng)的開發(fā)。智能家居控制系統(tǒng) BootLoader 的移植，基于嵌入式的 內(nèi)核裁剪、移植。 Linux 有著一套免費的完整開發(fā)和調(diào)試工具，通過 GUN 的 C 編譯器來對源程序進行編譯，程序調(diào)試通過使用 GDB調(diào)試器來進行調(diào)試?，F(xiàn)在有很多家電業(yè)的芯片制造的廠家，都開始做基于 Linux 系統(tǒng)移植的工作，使自己的芯片可以很好支持 Linux 操作系統(tǒng)。 Linux 從 1991 年問世到現(xiàn)在，己經(jīng)發(fā)展成為一個功能強大、設(shè)幾完善的操作系統(tǒng)， Linux 操作系統(tǒng)已經(jīng)成為Microsoft 公司的 Windows 操作系統(tǒng)的強有力的競爭者。時鐘源采用 CPU 內(nèi)部的實時時鐘，帶有后備的鋰電池。 主控系統(tǒng) （ S3C2410） GPRS 手機 攝像頭 SD 卡 溫度傳感器 紅外傳感器 INTERNET 個人 PC 基于 ARM 遠程家居智能控制系統(tǒng)設(shè)計 4 此遠程家居智能控制系統(tǒng)中硬件上選用以 S3C2410A 為核心處理器的 TQ2410 開發(fā)板。 遠程家居智能控制系統(tǒng)總體框圖如圖 所示。該智能家居控制系統(tǒng)保留了豐富的功能擴展接口，通過對這些擴展接口的擴展，將來我們還可以實現(xiàn)安家電控制、安防和智能抄表等的實際應用。對于使用用戶來說，通過網(wǎng)絡(luò)登陸系統(tǒng)，便可以對家中的各種情況進行方便的監(jiān)控。但是隨著基于 PC 機的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，在實際應用的過程中，也暴露出了一些系統(tǒng)方面的不足，主要是系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定性等。同時對系統(tǒng)短信接收和發(fā)送過程、 GPRS 模塊在 Linux 下的實現(xiàn)、監(jiān)控中心軟件的實現(xiàn)方法做了詳細的闡述。同意學校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和磁盤。特授權(quán) 蘭州交通大學 可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編以供查閱和借閱。文中對智能家居控制平臺的搭建，嵌入式控制器及其外圍電路以及 GPRS 模塊做了詳細介紹?；跀?shù)字錄像設(shè)備的視頻監(jiān)控系統(tǒng)通常采用 PC 機作為視頻監(jiān)控的主機，其中集成了錄像機、視頻矩陣、圖像分割器等眾多的功能，這使視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大大的簡化，采用數(shù)字多媒體技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控沒有距離上的限制，系統(tǒng)采用光盤存儲器或者大容量磁盤陣列的硬盤， 這樣不僅可以節(jié)省大量的磁盤存儲介質(zhì)，同時還有利于實現(xiàn)系統(tǒng)的多媒體信息查詢。嵌入式 視頻 web 服務(wù)器是基于嵌入式的微處理器技術(shù)，系統(tǒng)使用嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。此外，該智能家居控制系統(tǒng)帶有鍵盤和 LCD,提供了良好的人機界面，用戶可以方便的實現(xiàn)本地控制，還可以對系統(tǒng)進行各種設(shè)定。 (5)家用電器等的開關(guān)量的控制：系統(tǒng)接收用戶指令經(jīng)處理器處理后以控制家用電器等開關(guān)量設(shè)備的狀態(tài)。在成本核算方面使得設(shè)備本身以及維護的成本大幅度的降低，在智能家居控制中更加實用，有利于在普通家庭 中廣泛推廣。一個 IRDA 紅外線數(shù)據(jù)通訊口，一個 SD 卡接口。它是一個名為 LinusTorvalds 的芬蘭業(yè)余愛好編寫的，當前已經(jīng)成為一款最為流行的基于開源的操做系統(tǒng) [19]。 Linux 操作系統(tǒng)可以在多種硬件平臺上運行，因為它是一個可以跨平臺的操作系統(tǒng)，可以再各種平臺上實現(xiàn)，移植起來非常方便。 (4) 具備成熟的開發(fā)工具 一套良好的開發(fā)和調(diào)試工具是開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵。 (1) 遠程智能家居控制系統(tǒng)開 發(fā)平臺的搭建，系統(tǒng)軟硬件平臺的建立。 基于 ARM 遠程家居智能控制系統(tǒng)設(shè)計 8 2 智能家居軟件系統(tǒng)定制 在一個基于嵌入式應用系統(tǒng)的開發(fā)過程中，系統(tǒng)軟件設(shè)占據(jù)了總工作量的百分之七十以上的工作量，因此熟悉嵌入式軟件開發(fā)的特點對系統(tǒng)開發(fā)非常重要。因此，嵌入式操做系統(tǒng)的要求實時性較之于普通計算機的操做系統(tǒng)的作用更為突出和重要。 怎樣選擇一款合適的嵌入式操作系統(tǒng)根據(jù)自己的需求作為嵌入式系統(tǒng)的核心操作蘭州交通大學碩士學位論文 9 系統(tǒng)？對于一種嵌入式操作系統(tǒng)選擇有著這樣的一些評估標準：對于處理器 MCU 的硬件支持。并不能獨立分析 Linux 內(nèi)核在操作系統(tǒng)中的位置，必須將內(nèi)核放大到整個系統(tǒng)中去看與分析，如圖 為 Linux 內(nèi)核在操作系統(tǒng)中位置。在 Linux 中采用基于時間片輪轉(zhuǎn)的調(diào)度算法進行進程Linux內(nèi)核 系統(tǒng)調(diào)用接口 用戶進程 系統(tǒng)硬件設(shè)備 基于 ARM 遠程家居智能控制系統(tǒng)設(shè)計 10 調(diào)度。邏輯文件系統(tǒng)是指 Linux 可以支持的文件系統(tǒng)，比如 EXT2， EXT3， FAT 等等。其中主要包括：信號、管道、 Sockets 等等 [5]。 Linux 操作系統(tǒng)的內(nèi)核高效而且穩(wěn)定，已經(jīng)廣泛應用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器領(lǐng)域。在圖形系統(tǒng)方面 Linux 上不僅有成熟的xwindows，也有 MiniGUI， Embedded QT 等多種 GUI，還有可以適合于各種不同的用途的優(yōu)秀開發(fā)工具。在一般的嵌入試系統(tǒng)中，整個操作系統(tǒng)的加載和起動任務(wù)是全部由 BootLoader 來完成，由此可見 BootLoader 在嵌入式系統(tǒng)的重要性。 系統(tǒng)調(diào)用接口 設(shè)備驅(qū)動 操作系統(tǒng)核心機制（進程調(diào)度，內(nèi)存管理，中斷管理，文件系統(tǒng)等） 蘭州交通大學碩士學位論文 13 系統(tǒng) Bootloader 的執(zhí)行過程 基于不同的處理器的系統(tǒng)上電或復位后執(zhí)行的第一條指令地址并不相同，對于ARM 處理器來說，該地址為 0x00000000。但是為了能夠達到啟動 Linux 內(nèi)核的目的，要求所有的 Bootloader 都必須具備以下功能： (1) 初始化系統(tǒng) RAM，因為 Linux 內(nèi)核一般都會在系統(tǒng)的 RAM 中運行， 所以在調(diào)用 Linux 內(nèi)核之前 BootLoader 必須初始化和設(shè)置 RAM，為系統(tǒng)調(diào)用 Linux 內(nèi)核做好準備。目前給內(nèi)核傳遞啟動參數(shù)主要采用兩種方式：即通過 struct 基于 ARM 遠程家居智能控制系統(tǒng)設(shè)計 14 param_struct 和 struct tag 這兩種結(jié)構(gòu)傳遞 [8]。如果 Linux 內(nèi)核是存放在 Flash 中，并且可直接在上面運行，這里的 Flash 指Nor Flash，那么就可以直接跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核中去執(zhí)行。開發(fā)中的版本號用奇數(shù)表示，比如 它是下一個穩(wěn)內(nèi)定版本內(nèi)核的前身。只有對內(nèi)核進行補丁，才可以將其用在其它特定體系結(jié)構(gòu)的處理器平臺上，構(gòu)成新的支持嵌入式設(shè)備的內(nèi)核。 Linux 內(nèi)核補丁可以到 ARM Linux 的 ftp（ ）下載。此命令的作用是清除一些以前留下的文件，例如以前編譯生成的目標文件等。 文件系統(tǒng)的移植 什么是文件系統(tǒng) 文件系統(tǒng)是包括在一個磁盤，包括光盤，閃盤，軟盤以及其他存儲設(shè)備或者分區(qū)中的目錄結(jié)構(gòu) [26]。在就是從 Flash 直接讀取，并創(chuàng)建 YAFFS 等文件系統(tǒng)。之后可以自動或者手動掛載其它的文件系統(tǒng)。通過 /mnt/etc/。他的主要特點事扇區(qū)整天擦除并且以字節(jié)為單位進行編程。 蘭州交通大學碩士學位論文 19 儲，數(shù)據(jù)線跟地址線分