【正文】 啟動后讓根目錄掛載到ramdisk上。Minix是最老的、也是最可靠的，但性能上是很有限的（有時沒有標(biāo)志，文件名最多30個字符）并且容量也是有限的（每個這樣的文件系統(tǒng)最多64MB。這樣，uClinux開發(fā)環(huán)境建立起來了。使用過uClinux都知道，一般在uClinux根目錄下可見到以下結(jié)構(gòu)：/bin/etc/lost+found/sbin/var/boot/root/home/mnt/tmp/dev/lib/proc/usr制作ramdisk具體步驟如下：一般在內(nèi)核編譯時，支持ramdisk的內(nèi)核選項：CONFIG_BLK_DEV_RAM，CONFIGRDRELEASE_BLOCKS，CONFIG_BLK_DEV_INITRD；同時在PC機上按照如下制造ramdisk。在uClinux中，文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是基于樹狀的，根在頂部，各個目錄和文件從樹根向下分支，目錄樹的最頂端被稱為根目錄（/）。 構(gòu)建文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)是指在一個物理設(shè)備上的任何文件組織和目錄，構(gòu)成了uClinux系統(tǒng)上所有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。內(nèi)核的加載運行當(dāng)內(nèi)核的編譯工作完成之后，會在uClinuxSamsung/images目錄下看到兩個內(nèi)核文件：，其中，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位或上電時，內(nèi)核自解壓到SDRAM，并開始運行。整個編譯過程視計算機運行速度而定，大約需要十幾分鐘左右，如杲在虛擬機上，可能時間會更長。通過各個目錄的Makefile文件進行，會在各目錄下生成一大堆目標(biāo)文件。隨后進入該目錄。make clean（Host） $make 。config，保存著配置信息。此時會出現(xiàn)菜單配置對話框，要求對內(nèi)核進行配置，包括選擇具體的供應(yīng)商和產(chǎn)品列表、Flash和SDRAM的大小、網(wǎng)絡(luò)和文件系統(tǒng)的設(shè)置等等。在編譯內(nèi)核時首先解壓縮uClinux源代碼壓縮包并且打上補?。ㄔ诮K端輸入），然后進入uClinux源代碼所在的目錄。⑶減少內(nèi)核中不必要的功能模塊可以減少系統(tǒng)的漏洞，從而增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。設(shè)計者從只需編譯系統(tǒng)所需功能的代碼就可對系統(tǒng)的運行進行如下幾個方面的優(yōu)化：⑴用戶根據(jù)自身硬件系統(tǒng)的實際情況定制編譯的內(nèi)核，由于具有更少代碼，一般會獲得更高的運行速度。出于存儲空間的限制，為了提高運行性能，必須根據(jù)需要對內(nèi)核進行精簡，定制為一個符合嵌入式系統(tǒng)的操作平臺。 編譯uCIinux內(nèi)核嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用非常專業(yè)化，功能模塊相對比較單一。⑶使用gdb調(diào)試。⑵使用log記錄文件。嵌入式uClinux應(yīng)用程序的調(diào)試可分為以下步驟進行：首先在宿主機上調(diào)試通過程序，移植到口標(biāo)板上；將宿主機和口標(biāo)板通過串口相連，在宿主機上運行mini作為口標(biāo)板的顯示終端，掛載上宿主機硬盤，自接在目標(biāo)板上調(diào)試應(yīng)用。makefile是用shell語言寫的，主要描述了有關(guān)哪些目標(biāo)文件是從哪些依賴文件中產(chǎn)生的，是用何種命令來進行這個產(chǎn)生過程的。make命令本身帶有四種參數(shù)：標(biāo)志、宏定義、描述文件名和目標(biāo)文件名。在armelf交叉編譯工具集中，主要用到armelfgcc，armelfgdb，arrnelfld和armelfas等等。由于uClinux及它的相關(guān)開發(fā)工具集大多都是來自于軟件組織的開放源代碼，大多數(shù)軟件都可以從網(wǎng)站：//，來建立交叉開發(fā)環(huán)境。因此網(wǎng)絡(luò)安裝好后，應(yīng)關(guān)閉防火墻并且去掉ipchains和iptables兩項服務(wù)。對于Redhat ，它默認(rèn)打開了防火墻。對于沒有使用類UNIX操作系統(tǒng)的設(shè)計者，安裝Redhat ，這樣可以避免在實際操作時引起不必要的麻煩。 建立宿主機開發(fā)環(huán)境在進行嵌入式uClinux應(yīng)用開發(fā)設(shè)計之前，首先需要安裝一臺裝有指定操作系統(tǒng)的PC機作宿主機。交叉編譯調(diào)試環(huán)境建立在宿主機（即一臺PC機）上，對應(yīng)的開發(fā)板叫做目標(biāo)板。因為對于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，沒有足夠的資源在本機（即板子上系統(tǒng)）運行開發(fā)工具和調(diào)試工具。 交叉編譯環(huán)境的建立絕大多數(shù)Linux軟件開發(fā)都是以native方式進行的，即本機開發(fā)、調(diào)試，本機運行的方式。我在移植uClinux時，所采用的uClinux系統(tǒng)己經(jīng)有運行于S3C44B0芯片上。此外可能需要考慮的問題包括，打印終端，串口，以太網(wǎng)設(shè)備等。這些器件中最主要的是flash，sdram等。對于一個嵌入式設(shè)備，除了處理器還要有很多周邊的器件才能正常上作。因此函數(shù)庫的穆植也是必須的。這些與特定處理器相關(guān)的部分最終都必須修改，使其適用于新的處理器?；谔幚砥鞯囊浦策€包括操作系統(tǒng)的移植（假如嵌入式設(shè)備不需要操作系統(tǒng)，則編譯器完成后就可以進入編寫應(yīng)用的階段）。針對Linux系統(tǒng)而言，由于GNU套件支持大量的處理器。這是最主要也是最困難的一步。uClinux對用戶程序采用靜態(tài)連接的形式，這種做法會使應(yīng)用程序變大，但是基于內(nèi)存管理的問題，不得不這樣做，同時這種做法也更接近于通常嵌入式系統(tǒng)的做法。romfs文件系統(tǒng)不支持動態(tài)擦寫保存，對于系統(tǒng)需要動態(tài)保存的數(shù)據(jù)采用虛擬ram盤的方法進行處理 （ram盤將采用ext2文件系統(tǒng)）。 uClinux的根（root）文件系統(tǒng)uClinux系統(tǒng)采用romfs文件系統(tǒng)，這種文件系統(tǒng)相對于一般的ext2文件系統(tǒng)要求更少的空間。同時這也是標(biāo)準(zhǔn)Linux系統(tǒng)采用的啟動方式。這種方法實際上是很多嵌入式系統(tǒng)采用的方法。這種做法可以減少內(nèi)存需要。uClinux可以使用RTlinux的patch，從而增強uClinux的實時性，使得uClinux可以應(yīng)用于工業(yè)控制、進程控制等一些實時要求較高的應(yīng)用。優(yōu)點之二是由于非實時進程運行于標(biāo)準(zhǔn)Linux系統(tǒng)，同其它Linux商用版本之間保持了很大的兼容性。這種方法已經(jīng)應(yīng)用于很多的操作系統(tǒng)用于增強操作系統(tǒng)的實時性，包括一些商用版UNIX系統(tǒng)，Windows NT等。RTlinux執(zhí)行管理器把普通Linux的內(nèi)核當(dāng)成一個任務(wù)運行，同時還管理了實時進程。 針對實時性的解決方案uClinux本身并沒有關(guān)注實時問題，它并不是為了Linux的實時性而提出的。uClinux針對nommu處理器開發(fā)，所以被迫使用一種flat方式的內(nèi)存管理模式，啟動新的應(yīng)用程序時系統(tǒng)必須為應(yīng)用程序分配存儲空間，并立即把應(yīng)用程序加載到內(nèi)存。當(dāng)子進程執(zhí)行exit或exec后，子進程調(diào)用wakeup，以此將父進程喚醒，使父進程繼續(xù)往下執(zhí)行。uClinux的多進程管理通過vfork來實現(xiàn)。至于父進程，它由能等待子進程的執(zhí)行結(jié)束，或與子進程各做各的。當(dāng)內(nèi)核收到fork請求時，它會先查核三件事：首先檢查存儲器是不是足夠；其次是進程表是否仍有空缺；最后則是看看用戶是否建立了太多的子進程。但是各自擁有自己的堆棧、數(shù)據(jù)段、用戶空間以及進程控制塊。子進程會承襲父進程的一切特性，但是它有自己的數(shù)據(jù)段，也就是說，盡管子進程改變了所屬的變量，卻不會影響到父進程的變量值。fork：由于進程為執(zhí)行程序的環(huán)境，因此在執(zhí)行程序前必須先建立這個能跑程序的環(huán)境。 uClinux的進程和線程管理進程：進程是一個運行程序并為其提供執(zhí)行環(huán)境的實體，它包括一個地址空間和至少一個控制點，進程在這個地址空間上執(zhí)行單一指令序列。⑻提供內(nèi)存保護，進程不能以非授權(quán)方式訪問或修改頁面，內(nèi)核保護單個的進程的數(shù)據(jù)和代碼以防止其它進程修改它們。⑹減輕程序員分配和管理內(nèi)存資源的負(fù)擔(dān)。⑸寫機器無關(guān)的代碼。⑷可以運行重定位程序。⑵可以運行只加載了部分的程序，縮短了程序啟動的時間。 uClinux的內(nèi)存管理Linux系統(tǒng)的內(nèi)存管理至少實現(xiàn)了以下功能：⑴可以運行比內(nèi)存還要大的程序。對嵌入式系統(tǒng)而言，uClinux可以稱作是一個優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。uClinux有一個完整的TCP/IP協(xié)議棧，同時對其它許多的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都提供支持。uClinux包含Linux常用的API、小于512K的內(nèi)核和相關(guān)的上具。另外針對uClinux內(nèi)核的二進制代碼和源代碼都經(jīng)過了重新編寫，以緊縮和裁剪基本的代碼。同標(biāo)準(zhǔn)的Linux比，由于uClinux自身不支持MMU，多任務(wù)的實現(xiàn)就需要技巧了。這種沒有MMU的處理器在嵌入式領(lǐng)域中應(yīng)用得相當(dāng)普遍。uClinux最大的特征就是沒有MMU（內(nèi)存管理單元模塊）。uClinux正是在這種氛圍下產(chǎn)生的。它原本被設(shè)計為桌面系統(tǒng)，現(xiàn)存廣泛應(yīng)用子服務(wù)器領(lǐng)域。本系統(tǒng)采用uClinux做為嵌入式操作系統(tǒng)的主要是基于uClinux的許多優(yōu)良特點，例如開源、穩(wěn)定、良好的移植性等。28沈陽工程學(xué)院畢業(yè)論文 第2章 嵌入式操作系統(tǒng)及UCLINUX第2章 嵌入式操作系統(tǒng)及uClinuxuClinux是Lineo公司的主打產(chǎn)品，同時也是開放源碼的嵌入式Linux的典范之作。 整體設(shè)計框圖 本章小結(jié)本章從總體上介紹了本課題的研究背景，論述了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的歷史，研究方法和發(fā)展情況，并提出了今后網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)研究總需要解決的相關(guān)問題。嵌入式WEB技術(shù)的實現(xiàn)對將信息網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場分布式控制作出了有意的嘗試，這種技術(shù)還可以推廣到其他工業(yè)現(xiàn)場的控制要求中去。重點論述了LabVIEW軟件開發(fā)平臺下的DataSocket機制，完成實時數(shù)據(jù)量經(jīng)過服務(wù)器向網(wǎng)絡(luò)客戶機發(fā)布的功能，實現(xiàn)了基于客戶機/服務(wù)器模型下的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)的C語言代碼。第3章從嵌入式控制器ARM7 S3C444B0入手，詳細(xì)介紹了人機接口、A/D數(shù)據(jù)采集模塊，在此基礎(chǔ)上進行了數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序在uClinux操作系統(tǒng)平臺上的移植和驅(qū)動開發(fā)，完成了基于TCP協(xié)議的uClinux socket數(shù)據(jù)通信功能。第1章闡述了嵌入式網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的概念，介紹了該系統(tǒng)的歷史，研究方法及研究意義，對該系統(tǒng)的發(fā)展進行了展望。從總體上看，整個文章可分為以下幾個部分：第一部分是從下位機的角度，為嵌入式開發(fā)板建立系統(tǒng)移植、數(shù)據(jù)采集驅(qū)動開發(fā)和uClinux網(wǎng)絡(luò)通信程序；第二部分是從服務(wù)器和客戶機的角度，建立基于CS模式的socket上下位機多機通信；第三部分是從服務(wù)器的角度，開發(fā)數(shù)據(jù)庫以便進行實時數(shù)據(jù)的保存。工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境可能存在易燃、易爆及有毒氣體，以太網(wǎng)用于工業(yè)現(xiàn)場的通信網(wǎng)絡(luò)必須采取一定的保證安全的措施。還可以通過用戶密碼、數(shù)據(jù)加密、防火墻等多種安全機制加強網(wǎng)絡(luò)的安全管理。在以太網(wǎng)上使用TCP/IP協(xié)議，有可能會受到包括病毒、黑客侵入等網(wǎng)絡(luò)安全威脅。工業(yè)控制現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)中傳送的數(shù)據(jù)信息，除了各種測量數(shù)據(jù)、報警信號、組態(tài)監(jiān)控和診斷測試信息以外，還有歷史數(shù)據(jù)備份、工業(yè)音頻視頻數(shù)據(jù)等。目前，嵌入式系統(tǒng)發(fā)展迅速，并趨于小型化、智能化，為嵌入式以太網(wǎng)的應(yīng)用提供了理想的實施對象[6]。操作系統(tǒng)內(nèi)核精小、效率高，具備文件和目錄管理、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)支持等，嵌入式應(yīng)用軟件豐富，但與互聯(lián)網(wǎng)無關(guān)。 嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了3個階段：第一階段：以單片機為核心的可編程控制器形式的系統(tǒng)，同時具有與監(jiān)測指示設(shè)備相配合的功能，一般沒有操作系統(tǒng)的支持。為了解決在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，在極端條件下網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定工作的問題，目前提出了采用DB9結(jié)構(gòu)代替RJ45插口的方法，這種方法牢固抗振動，并易于實現(xiàn)向現(xiàn)場儀表供電。全雙工通信是在端口間使用兩對雙絞線（或兩根光纖）上分別接收和發(fā)送報文幀，從根本上解決了數(shù)據(jù)沖突的產(chǎn)生。以太網(wǎng)交換機具有數(shù)據(jù)存儲的功能，能夠?qū)σ蕴W(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀進行緩沖，降低數(shù)據(jù)碰撞的幾率；同時以太網(wǎng)交換機可以對網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行包過濾，使每個網(wǎng)段內(nèi)節(jié)點之間數(shù)據(jù)的傳輸只限在本網(wǎng)段內(nèi)進行，不需要經(jīng)過主干網(wǎng)，不占用其它網(wǎng)段的帶寬，從而降低了主干網(wǎng)和子網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。在數(shù)據(jù)吞吐量相同的情況下，通信速度的提高意味著網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的減輕和網(wǎng)絡(luò)傳輸延時的減小，也就意味著網(wǎng)絡(luò)碰撞幾率大大下降。協(xié)議公開統(tǒng)一，監(jiān)控信息可以使用任意一種WEB瀏覽器讀取[4]。由于采用TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，傳輸數(shù)據(jù)多、速度快；監(jiān)控設(shè)備集網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、信號轉(zhuǎn)換、采樣及TCP/IP通信功能于一體，結(jié)構(gòu)簡單，體積微小，因而系統(tǒng)具有更加優(yōu)良的性價比；使用現(xiàn)場總線控制技術(shù)對現(xiàn)場設(shè)備進行監(jiān)控時，需要通過專用通信線，不僅通信介質(zhì)是專用的，而且通信協(xié)議、配套軟件和硬件都要專門設(shè)計。嵌入式以太網(wǎng)WEB就是在嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上，使用其它的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)其WEB功能，如瀏覽器與服務(wù)器之間的信息交互，Socket數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。這種方法成本低廉、實現(xiàn)靈活，軟件編寫相對復(fù)雜，但只要選用的嵌入式系統(tǒng)帶有能夠可靠實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議的軟件包，則開發(fā)比較容易。將嵌入式系統(tǒng)與TCP/IP協(xié)議融合到一起主要有兩種方法：⑴硬件方式：使用己有的TCP/IP芯片直接作為以太網(wǎng)口。目前，國內(nèi)在基于嵌入式以太網(wǎng)方面的研究并不多見，對工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的理論研究主要局限于現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)上，也有部分學(xué)者對建立