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　　近年來隨著信息家電和手持設備的應用，嵌入式系統得到了極大的發展。全球每年生產的CPU中有超過80%是應用于專用性很強的各類嵌入式系統，而最初，這類CPU僅進行一些簡單的控制，系統大多在超級循環加中斷的方式下工作，而隨著32位高性能專用CPU的出現(如ARM)，嵌入式系統能夠適應復雜的控制，進行多任務的處理，極大的提升了效率。當然這一切還需嵌入式操作系統的支持。嵌入式Linux以其特有的魅力在市場中逐漸贏得了眾

　　多用戶的青睞，本文即介紹了μClinux的開發環境的組建流程，及應用程序和驅動程序的開發過程。

　　1 ARM-μClinux的簡介

　　Linux是在90年代初出現，近幾年漸受歡迎的操作系統，其最大特點是開放源代碼。它原本被設計為桌面系統，現在廣泛應用于服務器領域。而在嵌入式系統的領域中，linux逐漸成為新的熱點。

　　μClinux即是目前嵌入式linux中最流行的一種。μClinux是Micro-Control-Linux的縮寫，字面上的理解就是”針對微控制領域而設計的Linux系統”，它和標準的linux的區別，也即μClinux的小型化體現在以下幾點：

　　首先，μClinux不支持MMU(內存管理單元)，這是μClinux最顯著的特征。μClinux采用實存儲器管理策略進行存儲器的分頁管理，這有別于標準linux使用的虛擬存儲器技術，從易用性上來說是一種倒退，因為這對開發人員提出了更多的要求。但是MMU需要相應的硬件支持，而在嵌入式系統中出于成本和應用的考慮，許多微控制器并沒有相應支持MMU的硬件，所以沒有MMU并不影響許多嵌入式系統選擇μClinux操作系統。

　　其次，μClinux默認文件系統為romfs，相對于標準linux一般采用的ext2文件系統要求更少的空間，這主要體現在兩個方面，一是內核支持romfs文件系統所需的代碼相對更少;二是romfs本身比較簡單，在建立文件系統超級塊時所需存儲空間較小。但是romfs不支持動態擦寫保存。

　　再次，μClinux重寫了程序庫，對標準linux日益龐大的應用程序庫和驅動程序庫做了相應的刪改。值得一提的是，μClinux對程序庫采用靜態連接的形式，這是由μClinux內存管理形式決定的。

　　由此，μClinux的容量有了大幅度的減小，整個操作系統的代碼甚至小于900 K。即使如此，μClinux仍然保持了linux的主要優點，如穩定性，強大的網絡功能和出色的文件系統支持等。同時μClinux已經成功移植到大部分嵌入式處理器中，國內已有公司成功推出帶μClinux操作系統的產品。

　　在嵌入式領域中，32 bit嵌入式處理器的內核基本采用RISC指令集，其中以ARM公司的ARM核和MOTOROLA公司的68 K/COLDFIRE系列最為流行，而在手持設備領域上更是ARM核的天下。

　　本文對μClinux開發應用的簡介即是基于μClinux-Samsung-20020318.tar+readhat9.0+arm-elf-tools-20030314.sh軟件平臺，配套的ARM芯片是三星4510。

　　2　開發平臺的建立

　　建立μClinux的開發環境不外乎兩種情況：一是購買商家發行的套件;二是利用網上資源自己組建。而后者省錢且能學到更多東西，是許多愛好者或學生的首選，下面列出自己組建步驟，以供參考：

　　1)　首先安裝reahat9.0，具體見其他相關資料;

　　2)　在mac.os.nctu.edu.tw網站(***交大的一個專門針對sumsung4510芯片的μClinux網站)上下載源碼，μClinux-Samsung-20020318.tar和arm-elf-tools-20030314.sh;

　　3)　然后解壓文件：在redhat的終端中切換到源碼目錄下執行以下命令：

　　sh arm-elf-tools-20030314.sh　　//即安裝ARM-GCC工具

　　tar xzfμClinux-Samsung-20020318.tar.gz　//即解壓源碼

　　4)　編譯內核：進到解開的μClinux目錄中，依次執行以下命令：

　　make menuconfig在出現的對話框選中Samsung/4510B和uC-libc及其它所需選項

　　make　dep

　　make　clean

　　make　lib-only

　　make　user-only

　　make　romfs

　　make　image在這步會出現錯誤報告，可忽略繼續下面的命令make

　　最后在/images目錄下可看到二進制的內核文件，即image.ram和image.rom，前者是未經壓縮的RAM版本內核，后者相反。把image.rom燒錄到flash中，重新上電，在串口1中即可看到啟動信息，串口的波特率為19 200。這樣Arm-μClinux的開發環境就搭建成功。

　　3　μClinux的應用開發：

　　在實際項目開發中，對μClinux的應用開發集中在兩個方面，即驅動程序和用戶程序的編寫。

　　μClinux的驅動程序庫不可能包括實際項目系統中所有外圍硬件的驅動，所以在應用開發中，編寫驅動程序是一個重要步驟，驅動程序設計的好壞直接影響系統運行的穩定性和運行效率。而嵌入式操作系統的卓越功能最終是由應用程序體現出來的，所以應用程序的優劣是影響嵌入式產品的重要因素，穩定高效的應用程序取決于開發人員對μClinux系統的熟悉程度和自身的編程經驗。下面對這兩個方面作個簡介：

　　A.驅動程序的編寫：

　　設備驅動程序是內核和機器硬件之間的接口。

　　根據不同的設備驅動程序分為兩類：字符設備和塊設備;前者是直接讀取數據，即I/O接口的請求直接被送到設備上;而后者的數據是通過內核緩沖區進行傳輸的!linux驅動程序的編譯有兩種方式：即靜態編譯進內核，和編譯成模塊供動態加載或卸載!由于μClinux不支持動態加載或卸載，故只能采取靜態編譯的方式!因為涉及到對硬件的操作而容易使系統崩潰，所以編寫設備驅動程序時除了強調高效，同時還要求安全!

　　一個典型的驅動程序，大體上可以分為以下兩個方面：

　　1)　注冊設備：在系統初啟時，必須將設備登記到相應的設備數組，例如　：對于字符驅動設備來說，要使用register-chrdev()來注冊設備的驅動號，然后對這個設備的所有調用都用這個設備號來實現;

　　2)　定義功能函數：對于每一個驅動函數來說，都有一些和此設備密切相關的功能函數，就最常用的字符設備來說，都存在著諸如open()、read()、write()、ioctrol()這一類的操作。當系統調用這些操作時，將自動的使用file-operations結構中對應的函數來實現具體的操作;

　　在編寫驅動程序前，不得不提file-operations這個結構，每個設備都有自己的file-operations結構，它定義了設備的基本入口點，即上面提到的功能函數。　　下面以一個簡單的演示例子，說明編寫字符設備驅動程序的具體過程，設備取名為“test”，設備號定為254，當然這個設備并沒有涉及真正的硬件，僅是從內核空間拷貝了一些特定數據到用戶空間：

　　第一步：在目錄/linux-2.4/drives/char編寫源程序test.c，源碼如下：

　　頭文件和全局變量：

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　　4)　修改vendor/Samsung/4510b/Makefile，建立設備節點：在12---35行間，DEVICE部分添加如下內容test，c，254，0

　　5)　make menuconfig，在character device選中testdevice

　　這樣在重新編譯的內核中，就包含了名為“test”的設備驅動，下面的例子是用于驗證這個設備驅動程序的，至于怎樣運行這個驗證程序將在下面“應用程序的編寫”一節中講解：

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　　B.應用程序的編寫

　　在μCLinux的/user目錄下提供許多資源供開發者參考。下面以上節提到的源程序為例，說明在

　　μCLinux中加入自己應用程序的過程。

　　第一步：首先在/user/目錄下建立自己的文件夾如，取名apptest，然后在新建文件夾(apptest)下編輯自己的應用程序apptest.c(源碼為上面的設備驅動驗證程序)，然后參照user目錄下其他應用程序編寫自己的makefile，同樣保存在文件apptest下;

　　第二步：在/user/Makefile中適當位置加入下行語句：

　　dir-$(CONFIG-USER-APPTEST-APPTEST)+=apptest

　　第三步：在/config/Configure.help的適當位置添加以下語句：

　　CONFIG-USER-APPTEST-APPTESTThis programdoes APPTESTthingsto your bars.

　　第四步：在/config/config.in的適當位置添加以下語句：

　　bool’apptest’CONFIG-USER-APPTEST-A-PPTEST

　　最后再重新編譯內核，在make menuconfig時，選中自己的應用程序，完成后在/bin目錄可以看見ap-ptest的可執行文件，通過控制臺直接輸入該文件名即可運行該程序!當然也可以在文件vendor/Sam-sung/4510B/rc中添加文件名apptest，重新編譯，在uclinux啟動后自動執行該應用程序!

　　4　結束語

　　嵌入式系統已逐漸成為后PC時代的主導，而嵌入式操作系統μClinux憑其出色的性能和廣泛的技術支持應該有更廣闊的應用前景。本文舉例說明了μClinux的開發應用的過程，可作為入門指導。