【正文】 Linux 內核和 root 文件系統(tǒng)放在一張軟盤上，啟動一臺硬件基于 Linux 的嵌入式操作系統(tǒng)研究 13 條件最小的機器。 Linux 又可以說是一個很小的系統(tǒng)。 將 Linux 作為一個嵌入式操作系統(tǒng)具有許多的優(yōu)點 : 1） 系統(tǒng)穩(wěn)定、功能強大、支持多種硬件平臺、應用軟件多、簡單易用 Linux 在許多方面與 UNIX 類似，但是它是一個完全獨立的操作系統(tǒng)，它可以非常穩(wěn)定地運行在許多種體系結構的處理器上。目前在他們的公共站點 一次內核的升級，目前最新的內核是即 將開發(fā)出來的 內核。世界各地的高手們將自己對 Linux 內核需要做的改動交給 Linus 小組，由這個小組進行統(tǒng)一控制，隨時對內核進行更新升級。我們缺乏對操作系統(tǒng)的開發(fā)經驗，這樣的條件對 我們來說是一個很大的契機，利用 Linux 作為我們開發(fā)嵌入式系統(tǒng)成為可能。在網絡上 Linux 的開發(fā)成為一些高手熱衷的項目，使得Linux 在短期內就成為了一個穩(wěn)定、成熟的操作系統(tǒng)。但是，就市場角度來看，信息電器卻可以占領很大一部分的可能使用 PC 的客戶，雖然兩者的定位不全相同，市場的范圍有所重疊，但是發(fā)展的余地還是很大。國內廠商應該抓住這個機會，從而可以向該類行業(yè)的核心領域靠近，取得和國際競爭組織競爭的機會。社會對嵌入時系統(tǒng)的需求正在慢慢擴大，特別是最近幾年來國際互聯(lián)網的發(fā)展，信息時代從 PC 時代步入到后 PC 時代，對信息電器的需求越來越明顯，正如我在第二節(jié)所描述的 那樣，信息電器是國際互聯(lián)網發(fā)展到一定階段，進入到千家萬戶的一種必要有效的手段。 該系統(tǒng)目前已能在： X8 PARISC、 Power PC、 ARM、 Strong ARM、MIPS、 68XXX 等多種芯片上運行。其內核 Hopen Kernel 一般為 10KB 左右大小，占用空間小，并具有實時、多任務、多線程的系統(tǒng)特征。 EEOS 專為嵌入式系統(tǒng)設計，代碼尺寸小，同時 EEOS 結構上考慮了實時需求，很高的實時響應速度，因而能夠在各種環(huán)境下工作，具有良好的可伸縮性。其仿真速度快，能夠方便地容易建立開發(fā)環(huán)境。 E2 仿 真開發(fā)環(huán)境使用 Win32 系統(tǒng)仿真目標機或做遠程調試的主機。 E2 工具鏈基于 GNU 系列的交叉編譯環(huán)境，開放多平臺，能夠支持大多數(shù)硬件平臺。 E2 實時操作系統(tǒng)強調模塊化（其 API 接口標準，底層支持清晰），其各模塊解決方案可移植、可互換。包含 E2 實時操作系統(tǒng)，E2 工具鏈及 E2 仿真開發(fā)環(huán)境的完整環(huán)境。該嵌入式操作系統(tǒng)重點支持 pJava，要求一方面小型化，一方面能復用 Linux基于 Linux 的嵌入式操作系統(tǒng)研究 11 的驅動和其他模塊。但是國內的產品很大程度上只是外國公司的附屬和擴充，國內的技術含量很低。 國內相關 產品、水平、現(xiàn)狀和技術發(fā)展趨勢。此外更為重要的是，很多高手愿意在 Linux 上開發(fā)程序，而且有很多高手隨時對 Linux 的開放內核進行升級和修補，很多 bug可以很快得到檢測和修復。 Linux 對硬件配置的要求相當?shù)停軌蛟?4M 內存的 386 機器上很好的運行。自 1991 年誕生至今，Linux 在很多方面已經趕上甚至超過了很多商用的 UNIX 系統(tǒng)。 LynxOS支持線程概念，提供 256 個全局用戶線程優(yōu)先級；提供一些傳統(tǒng)的，非實時系統(tǒng)的服務特征；包括基于調用需求的虛擬內存，一個基于 Motif 的用戶圖形界面，與工業(yè)標準兼容的網絡系統(tǒng)以及應用開發(fā)工具。與其他的嵌入式系統(tǒng)相比，它的靈活性和可升級性非常突出。 ? OS9： Microwave 的 OS9 是為微處理器的關鍵實時任務而設計的操作系統(tǒng)，廣泛應用于高科技產品中，包括消費電子產品，工業(yè)自動化，無線通訊產品，醫(yī)療儀器，數(shù)字電視 /多媒體設備中。這些軟件包括計算器、各種游戲、電子寵物、地理信息等等。 ? Palm OS： 3Com 公司的 Palm OS 在 PDA 市場上占有很大的市場份額，它有開放的操作系統(tǒng)應用程序接口（ API），開發(fā)商可以根據需要自行開發(fā)所需要的應用程序。所有其它 OS 服務，都實現(xiàn)為協(xié)作的用戶進程，因此 QNX 內核非常小巧 (大約為 12Kb)而且運行速度極快。它提供了一個很小的微內核以及一些可選的配合進程。開發(fā)者可以利用它來實現(xiàn)從簡單的單個獨立設備到復雜的、 網絡化的多處理器系統(tǒng)。這個系統(tǒng)是一個模塊化，高性能的實時操作系統(tǒng)，專為嵌入式微處理器設計，提供一個完全多任務環(huán)境，在定制的或是商業(yè)化的硬件上提供高性能和搞可靠性。采用 GNU 的編譯和調試器。它支持多種處理器，如 x86， i960， Sun Sparc， Motorola MC68xxx， MIPS RX000， POWER PC 等等。 ? VxWorks： 去年 VxWorks 所在的公司 WindRiver 兼并了 pSOS 的 ISI 公司，使得該公司現(xiàn)在有兩大 RTOS 系統(tǒng)。操作系統(tǒng)的基本內核需要至少200K 的 ROM。它不基于 Linux 的嵌入式操作系統(tǒng)研究 9 是削減的 Windows95 版本，而是從整體上為有限資源的平臺設計的多線程，完整優(yōu)先權，多任務的操作系統(tǒng)。他們開發(fā)嵌入式系統(tǒng)已經有二十多年的經驗，目前的應用范圍也比較廣泛，下面介紹一些著名的嵌入式系統(tǒng)。 國內外嵌入式系統(tǒng)的相關產品、水平、現(xiàn)狀和技術發(fā)展趨勢 國際上相關產品、水平、現(xiàn)狀和技術發(fā)展趨勢。伴隨著以計算機技術、通訊技術為主的信息技術的快速發(fā)展和互聯(lián)網的廣泛應用， 3C（ Computer, Communication, Consumer）合一的趨勢已經形成，三者合一的產物就是信息電器。根據信息電器的開發(fā)特點，開發(fā)出一個具有實時、多任務特征的，提供測覽 器、網絡通信和圖形窗口等服務的，可進行一定的定制或二次開發(fā)，并可對應用軟件的開發(fā)提供有效支持的嵌入式系統(tǒng)。這些都需要利用嵌入式系統(tǒng)進行開發(fā)。 信息電器的如火如荼的發(fā)展和應用，需要發(fā)展嵌入式系統(tǒng)來支持。 信息電器的品種很多，就我國來說，信息電器的應用范圍主要是在消費、娛樂、通訊、信號處理等領域。 3)配置簡單。 2)是信息設備。作為信息電器，一般具有三個特征： 1)是家用電器。它具備有高品質的視聽功能、交互式的信息處理功能、網絡瀏覽功能和收發(fā)郵件等功能。在這個時代，占電子市場主體的不再是 PC 和家用電器，而是具備視聽功能、 信息處理和雙向網絡通信功能的信息電器。用市場的觀點來看， PC 的已經從高速增長進入到平穩(wěn)發(fā)展的市場頂峰時期，單純由 PC 機帶領的電子產業(yè)蒸蒸日上的時代已經成為歷史，現(xiàn)在的電子產業(yè)的發(fā)展需要尋找一個新的“戰(zhàn)略轉折點”。而PC 的發(fā)展現(xiàn)在也正在減緩趨勢。嵌入式系統(tǒng)可能存在于您生活的各個角落：您家里可能就是通過一個嵌入式系統(tǒng)控制的中心 ，管理您家里的所有家電，控制家庭和外界網絡的連接，讓您的生活更為方便；您出門旅行的時候，在飯店的門把手里面安裝有電子識別控制系統(tǒng)，利用嵌入式系統(tǒng)根據您手上的特征，判斷時候應該給您開門；在坐車的時候，汽車電腦可以通過 GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）來判斷自己的具體位置，利用嵌入式智能系統(tǒng)判斷應該走哪條路比較方便；如果您一不小心生病住院，在醫(yī)院的設備儀器里面都可能存在有嵌入式系統(tǒng)，用來選擇和控制儀器，提高您手術的成功率和方便程度。這種情況下，在嵌入式操作系統(tǒng)中增加網絡協(xié)議模塊要方便得多，并且還能方便各種網絡應用程序的不同平臺移植。利用嵌入式系統(tǒng)中的網絡功能，可以實現(xiàn)下面我將要描述的信息電器這一即將取代 PC 在后 PC 時代占據市場主體的商品。 現(xiàn)在，網絡在人們生活中的應用越來越廣泛，自然而然，在嵌入式系統(tǒng)中使用網絡系統(tǒng)也成為了一項基本的要求。 從上世紀八十年代開始 ， 開始出現(xiàn)各種各樣的商業(yè)用嵌入式操作系統(tǒng)，這些操作系統(tǒng)大部分都是為專有系統(tǒng)而開發(fā)，從而形成了現(xiàn)在多種形式的商用嵌入式操作系統(tǒng)百家爭鳴的局面。眾所知之， C 語言的作者 Dennis M. Ritchie 和 Brian W. Kernighan 利用它寫出了著名的 UNIX 操作系統(tǒng)，直接影基于 Linux 的嵌入式操作系統(tǒng)研究 7 響了這三十年計算機業(yè)的發(fā)展。 C 語言的出現(xiàn)使得我們的操作系統(tǒng)開發(fā)變得越來越簡單。不可否認，這對一些簡單的系統(tǒng)而言是足夠的。當這種微處理器過時之后，這種嵌入式系統(tǒng)就沒有用了；并且還要開始對新的微處理器寫新的嵌入式系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)的概念是在 1970 年左右出現(xiàn)的。后來微處理器的出現(xiàn)，它用來提供一個中央計算引擎。存儲這些邏輯數(shù)據，而不是將其寫入硬盤， 這個概念的確具有突破性的意義。在通訊方面，嵌入式系統(tǒng)在 1960 年就被用于對電子機械電話交換的控制，當時被稱為“存儲式程序控制系統(tǒng)”（ Stored Program Control）。在 PC 時代，可能有人從來沒有接觸過計算機；但是在 PostPC 時代，他就不可能會接觸 不到嵌入式系統(tǒng)，因為嵌入式系統(tǒng)可能存在于生活的方方面面中，從家里的洗衣機、電冰箱，到作為交通工具的自行車、小汽車，到辦公室里的遠程會議系統(tǒng)等等，都屬于可以使用嵌入式技術開發(fā)和改造的產品。 ______________________________ 42 小結 ________________________________________________________________ 42 第五章 Linux 對 TCP/IP 網絡支持 _____________________________________ 43 Linux 網絡概述 _______________________________________________________ 43 Linux 網絡 設備驅動程序的分析 ________________________________________ 44 Linux 中網絡驅動程序介紹 ____________________________________________ 45 網絡驅動程序中需要用到的重要的數(shù)據結構 ______________________________ 46 struct device ____________________________________________________ 46 重要的驅動過程 ____________________________________________________ 46 模塊驅動方法 __________________________________________________ 47 內核啟動的驅動方法 _____________________________________________ 47 網卡初始化函數(shù)分析 _____________________________________________ 49 在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)網絡協(xié)議棧 ________________________________________ 51 重用 Linux 網絡協(xié)議棧代碼 ___________________________________________ 51 重寫 網絡協(xié)議棧 ____________________________________________________ 52 網絡驅動程序的編寫 ________________________________________________ 52 小結 ________________________________________________________________ 53 第六章 調試環(huán)境的搭建和定制 ________________________________________ 54 遠程調試環(huán)境的搭建原理 ______________________________________________ 55 基于 Linux 的嵌入式操作系統(tǒng)研究 5 GDB 介紹 _________________________________________________________ 55 GDB 遠程調試功能介紹 ______________________________________________ 55 GDB 遠程調試建立的條件 ____________________________________________ 56 遠程主機上 stub 要實現(xiàn)的函數(shù)接口 _________________________________ 56 調試雙方數(shù)據包的傳送格式 _______________________________________ 57 調試步驟的介紹 ________________________________________________ 58 Linux 的內核調試環(huán)境的搭建 ___________________________________________ 58 串口驅動程序模塊和數(shù)據包傳送函數(shù) ___________________________________ 59 stub 程序的函數(shù)接口 _________________________________________________ 60 內核進入調試狀態(tài)的路徑 ____________________________________________ 61 系統(tǒng)啟動的時候