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1、课前回顾,学习目标,学习指南,难重点,知识点,第章 大纲要求：当前关键词：难重点：,嵌入式系统设计,Linux嵌入式系统开发,嵌入式Linux应用,Linux发展简历,1990年，Linus Torvalds 首次接触 MINIX 1991年，Linus Torvalds 开始在 MINIX 上编写各种驱动程序等操作系统内核组件 1991年，Linus Torvalds 公开了 Linux 内核 1993年，Linux 1.0 版发行，Linux 转向 GPL 版权协议 1994年，Linux 的第一个商业发行版 Slackware 问世 1996年，美国国家标准技术局的计算机系统实验室确认
2、Linux 版本 1.2.13（由 Open Linux 公司打包）符合 POSIX 标准 1999年，Linux 的简体中文发行版相继问世 2001年，Linux2.4版内核发布 2003年，Linux2.6版内核发布,商用嵌入式 Linux,AMIRIX Embedded Linux derived from Debian Coollogic Coollinux combines Linux and Java for Internet apps Coventive Xlinux kernel can be as small as 143KB Esfia RedBlue Linux 400K
3、, designed for wireless apps,商用嵌入式 Linux,KYZO Pizza Box Linux SAMBA based file, print, CD server Lineo Embedix supports real time and high availability apps LynuxWorks BlueCat general purpose embedded solution MontaVista Linux general purpose embedded solution,商用嵌入式 Linux,Neoware NeoLinux Red Hat de
4、rived for information appliances PalmPalm Tynux Internet appliuance and multimedia Red Hat Embedded Linux general purpose embedded solution RedSonic Red-Ice Linux runs from DiskonChip or CompactFlash,商用嵌入式 Linux,RidgeRun DSP Linux for multimedia, wireless, RT on DSP TimeSys Linux GPL low latency enh
5、anced kernel Tuxia TASTE distro targets Internet appliances Vital Systems vLinux for ARM based embedded apps,开源嵌入式 Linux,Embedded Debian Project convert Debian to an embedded OS ETLinux for PC104 SBCs uCLinux for microprocessors that dont have MM uLinux (muLinux) distro fits on a single floppy,Linux
6、如何做到实时？,Hardware,Standard Linux Kernel,Kernel Space,User Space,Linux Process,Linux Process,Real-Time Micro Kernel,Real-Time Task,Real-Time Task,Linux如何做到实时？,Hardware,Modified Linux Kernel Preemptible, Micro Timing, and/or Low Latency,Loadable Module,Loadable Module,Kernel Space,User Space,Linux Proc
7、ess,Linux Process,Real-time Process,实时Linux实现方式,商用实时 Linux,FSMLabs - Open RT Linux Lineo - Embedix Realtime LynuxWorks - BlueCat RT MontaVista Software - Real Time Extensions REDSonic - REDICE Linux TimeSys - Linux/Real-Time,开源实时 Linux,ART Linux - real time extension based on RTLinux KURT - event sc
8、hedules with 10us resolution Linux-SRT - for soft real time apps like multimedia Qlinux - provides Quality of Service guarantees RTAI - “hard” Real Time Application Interface,Linux为什么能够称为嵌入式主流？,1、免许可费用 2、有很高的稳定性 3、强大的网络功能 4、丰富的开发工具 5、大量的文档,Linux为什么能够称为嵌入式主流？,开源Linux,Linux支持的CPU,Intel X86 MIPS ARM St
9、rongARM PowerPC Hitachi SuperH,CPU应用情况,实际应用情况,监控应用 工业控制器 电视机顶盒 PDA，手机 汽车控制计算机 电信以及网络设备 机器人 等等,应用范围,Cyclades TS-100,Netlinos OS Dual 50MHz PowerPC 16MB SDRAM 4MB Flash Ethernet/Serial/RS485 Size of a deck of cards,Sixnet VersaTRAK IPm,Embedded Linux PowerPC CPU 16MB DRAM 16MB Flash Serial & Ethernet
10、Ports Linux and IEC1131 Programming/Modbus,Sharp Zaurus,Lineo Embedix 206 MHz StrongARM 64 MB DRAM 16MB Flash 3.5” display (320x240) 64K colors Opera browser & Qtopia QT/Embedded GUI,Cell and Web Phones,Telepong Mobile Phone,GITWiT Mobile Phone,Aplio/PRO IP Phone,TiVO Set Top Box,Home grown port of
11、Embedded Linux 54MHz PowerPC Multi GB hard disk,Axis 2120 Network Camera,uCLinux Built-in Ethernet port 100 MHz ETRAX CPU 16 MB RAM,Humanoid Robots,Isamu,Univ. of Tokyo/Kawanda Ind. Dual Pentium CPU RT-Linux Height: 53 inches Weight: 121 lbs.,Humanoid Robots,Fujitsu RT-Linux Height: 48 cm Weight: 6
12、kg 100 units/yr,HOAP,The Embedded OS Market 2001,The Embedded OS Market 2002,Growth of Embedded Linux,嵌入式Linux开发,嵌入式系统的开发模式,本机开发：本机开发也就是在目标机（在嵌入式系统中通常把嵌入式系统或设备简称为目标机）中直接进行操作系统移植及应用程序的开发。在这种方式下进行开发，首先就得在目标机中安装操作系统，并且具有良好的人机开发界面。但是由于一般的嵌入式系统都是资源受限系统，如内、外存储空间小，CPU处理速度不够快等，在这样的环境下进行嵌入式linux的开发必然会影响到系统的成
13、本以及开发速度，所以多数情况下都不采用这种开发方式。,交叉开发,交叉开发意思就是在一台主机（在嵌入式系统中通常把通用PC称为主机）上进行操作系统的裁剪，以及编写应用程序，在主机上应用交叉编译环境编译内核及应用程序，然后把目标代码下载到目标机上运行。这就需要在主机上安装、配置交叉编译环境（交叉开发工具链），使其能够编译成在目标机上运行的目标代码。,模拟开发,模拟开发建立在交叉开发环境基础之上。除了主机和目标机以外，还得提供一个在主机上模拟目标机的环境，使得开发好的内核和程序直接在这个环境下运行以验证其正确性，这就不需要每次的修改都下载到目标机中，待程序正确后再下载到目标机上运行。这样就可以达到在
14、没有目标机的情况下调试软件的目的。比较著名的模拟开发环境有SkyEye，它能够模拟如ARM等处理器的开发环境。模拟硬件环境是一件比较复杂的工程，所以多数商业嵌入式系统的开发采用的是交叉开发模式。,开发平台,Linux作为开发平台。 选择Linux作为编译及编译的平台，这需要在Linux平台上安装交叉编译环境，然后直接在Linux平台上直接进行开发，使用Linux的文本编辑器vi或emacs来修改操作系统内核代码，编写应用程序，并使用Linux下的Minicom作为串口控制台，与目标机器进行通信。这种方法对初学者来说很难快速掌握，必须通过一段时间的熟悉才能运用自如。,开发平台,Windows作为
15、开发平台 选择Windows作为开发平台，可以使用自己熟悉的文本编辑器来书写源代码，但需要安装cgywin软件用来提供Windows下的Linux开发环境，同时还要安装适用于cygwin的交叉开发环境，或能够自己编译出cygwin下的交叉开发工具。这种开发环境下，可以使用Windows下的串口控制台软件与目标机器进行通信。,开发平台,Linux服务器，Windows工作站的开发方式 如果习惯了Windows的操作，或在开发的同时还要使用Windows的其他软件，但又只习惯Linux下的交叉开发工具链，还有一种方式就是搭建一个Linux服务器，在上边运行telnet和ftp服务，在Windows
16、工作站上用telnet客户端和ftp工具远程登陆到Linux服务器来开发。我们经常使用的方式就是这种开发方式。,设置工具链,在主机机器上创建一个用于编译将在目标上运行的内核和应用程序的构建环境 这是因为目标硬件可能没有与主机兼容的二进制执行级别。 工具链由一套用于编译、汇编和链接内核及应用程序的组件组成。 这些组件包括： Binutils 用于操作二进制文件的实用程序集合。它们包括诸如 ar、as、objdump、objcopy 这样的实用程序。 Gcc GNU C 编译器。 Glibc 所有用户应用程序都将链接到的 C 库。避免使用任何 C 库函数的内核和其它应用程序可以在没有该库的情况下进行编译。,交叉编译器环境,构建工具链建立了一个交叉编译器环境。 本地编译器编译与本机同类的处理器的指令。 交叉编译器运行在某一种处理器上，却可以编译另一种处理器的指令。 重头设置交叉编译器工具链可不是一项简单的任务：它包括下载源代码、修补补丁、配置、编译、设置头文件、安装以及很多很多的操作。,嵌入式 Linux 开发内容,嵌入式 Linux 开发大致涉及三个层次： 引导装载程序 Linux 内核 图形用户界面（或称 GUI）。,
