Linux嵌入式系統操作系統開發簡介

嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎、軟硬件均可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。其發展已有二十多年的歷史，國際上也出現了一些著名的嵌入式操作系統，如VxWorks，Palm OS，Windows CE等等，但這些操作系統均屬于商品化產品，價格昂貴且由于源代碼不公開導致了諸如對設備的支持 ，應用軟件的移植等一系列的問題。而Linux作為一種優秀的Free OS，近幾年在嵌入式領域異軍突起，成為了最有潛力的嵌入式操作系統。

嵌入式Linux融合了嵌入式和Linux的特點，其開發與一般的應用程序開發相比有著自己的特點，下面簡要的介紹一下嵌入式Linux開發的一般過程。

了解硬件是首要的一步，這是嵌入式開發的特點決定的。了解硬件指的是了解整個硬件，判斷硬件對于當前的應用來說是否合適。嵌入式系統中需要使用到CPU和各種外圍設備，由此需要收集相關硬件的資料，包括CPU，芯片手冊和各種外圍設備的手冊以及相關的各種電路圖等，并對整體系統有較深入的了解。

了解硬件后，下一步就該準備需要使用的Linux工具以及其他工具，這些工具包括：針對所用CPU的編譯器/匯編器/連接器，相應的庫工具，目標文件分析/管理工具，符號查看器等等。幸運的是，由于Linux的開放性，針對不同目標平臺的Linux工具都可在網上免費得到，絕大部分的這些工具都由GNU提供。所需要的其他工具還包括硬件廠商提供給公司的工具，如編程器，下載工具和查錯器等等。所有這些工具對以后的開發、調試等都可說是必不可少的。

做好以上的準備工作后，就要進入實質性的工作階段了。首先需要安排內存地址，如SDRAM的內存地址，Flash的內存地址等，這需要與實際應用和硬件狀況相結合來考慮，要根據硬件的限制以及實際應用的需要對內存地址進行合理的安排，同時要注意內存地址的安排要具有一定的伸縮性，以便于將來需要改動時所做的變動達到最小。一般來說，嵌入式Linux的內存地址安排體現在連接腳本當中。

接著就該進入編寫啟動代碼和機器相關代碼階段了。各種不同目標系統，甚至相同目標系統的啟動代碼和機器相關代碼也是不相同的。啟動代碼一般需要完成硬件初始化，裝載內核及安裝根文件系統以及開始內核執行的工作，不同目標平臺的啟動代碼一般可通過參考Linux下已有的啟動代碼和相關CPU的手冊進行編寫。

啟動代碼和機器相關代碼編程完成并可以啟動系統后，下一步就可以開始驅動程序的編寫了。Linux編寫驅動程序與一般情況下編寫驅動程序并沒有太大的區別，都需要對相關的硬件作出了解，同時需要遵循Linux編寫驅動程序的一些規則進行，編寫完一個驅動程序后，一般就寫一個相應的測試程序已便隨時進行測試。Linux下各種不同類型的設備都有相當多的驅動程序源碼可以參考，因此實際編寫時更多的時間是花在對特定硬件特性的熟悉上。

除了以上提到的這些步驟外，進行實際開發時，很多時候還要進行庫（這里所提到的庫均指C庫），GUI和系統程序的移植。這是因為嵌入式Linux中所用的庫一般不能直接使用標準庫，而需要進行精簡，雖然已有些精簡的C庫如uClibc等可供使用，但還是需要經常對其進行修改。嵌入式Linux常用的GUI有Microwindows，MiniGUI，QT/Embedded，TinyX等等，各自均有其使用的場合，所針對的目標平臺和應用層次也不一樣，必須根據實際需要進行選擇。系統程序如mount，ls等等有些是應用時所必須的，有些則是進行調試時所需要的，初始時則需要一些通用的系統程序即可。