嵌入式系统设计与开发第5章x 嵌入式Linux-1
嵌入式Linux系统开发基础课程设计
嵌入式Linux系统开发基础课程设计一、课程概述本课程旨在为学生提供嵌入式Linux系统开发的基础知识，并引导学生通过实践掌握相关技能。
本课程包括嵌入式系统概述、Linux系统基础知识、应用开发、内核驱动开发等内容。
二、课程目标1.了解嵌入式系统的概念、特点和应用领域。
2.掌握Linux操作系统基础知识，如文件系统、进程管理和网络协议等。
3.能够熟练使用常用Linux开发环境和工具，如gcc、gdb、make等。
4.能够开发简单的应用程序和内核驱动程序，并运行在嵌入式系统上。
5.能够使用实际开发板进行操作系统、驱动和应用程序开发，并完成系统移植和调试。
三、教学大纲第一章嵌入式系统概述1.嵌入式系统定义和特点2.嵌入式系统应用场景3.嵌入式系统开发流程及其特点第二章 Linux系统基础知识1.Linux系统启动流程2.Linux文件系统3.Linux进程管理4.Linux网络协议栈第三章 Linux开发环境和工具介绍1.Linux下的gcc和gdb工具2.makefile的编写和使用3.熟悉Linux下的vim编辑器第四章嵌入式应用程序开发1.基于Linux系统的应用程序开发2.C语言程序设计3.Linux下的多线程编程第五章嵌入式内核驱动开发1.Linux内核驱动概述2.Linux设备驱动框架分析3.基于Linux内核的驱动程序开发第六章嵌入式Linux运行与调试1.交叉编译器的使用2.根文件系统制作与移植3.基于开发板的运行环境搭建4.嵌入式系统调试技巧四、实践环节为了帮助学生更好地掌握理论知识，本课程还将设置若干实践任务，包括：1.基于开发板制作运行环境。
2.使用交叉编译器编写应用程序。
3.开发LED驱动程序并运行在开发板上。
4.基于网络协议栈设计TCP/IP协议。
5.开发并使用系统监控功能等。
五、课程评价本课程采取理论与实践相结合的教学方式，通过课堂教学和实践环节的训练，学生将掌握嵌入式Linux系统开发的基础知识和技能。
嵌入式Linux系统开发指南
嵌入式Linux系统开发指南嵌入式Linux系统开发是一项重要的技术领域，它涉及到设计、开发和维护嵌入式设备上运行的Linux操作系统。
本指南旨在为开发人员提供详细的步骤和技巧，以帮助他们在这个领域取得成功。
第一部分：嵌入式开发环境的搭建在开始开发嵌入式Linux系统之前，我们需要搭建开发环境。
以下是一些必备的工具和软件：1. Linux发行版：选择一个适合你项目需求的Linux发行版，如Debian、Ubuntu或CentOS等。
确保你已经安装并熟悉了所选发行版。
2. 交叉编译工具链：嵌入式开发中，通常需要使用交叉编译工具链，以便在开发主机上生成可在嵌入式设备上运行的可执行文件。
根据你的硬件平台选择和安装合适的交叉编译工具链。
3. 开发板或嵌入式设备：为了进行调试和测试，你需要一台开发板或嵌入式设备。
确保你已经准备好这样一台设备，并与开发主机正确连接。
4. 调试工具：使用调试工具可以更方便地进行嵌入式开发。
例如，GDB是一款功能强大的调试器，可以帮助你进行源代码级的调试。
第二部分：嵌入式Linux系统的构建一旦你搭建好了开发环境，下一步就是构建嵌入式Linux系统。
以下是一些关键的步骤：1. 内核配置：Linux内核是嵌入式Linux系统的核心。
你需要根据硬件平台和设备驱动的需求，对内核进行配置和编译。
可以使用make menuconfig或make defconfig命令来进行内核配置。
2. 文件系统：选择合适的文件系统来存储嵌入式Linux系统的文件。
常用的文件系统包括ext4和ubifs等。
确保文件系统的大小和性能满足你的项目要求。
3. 设备树：设备树是描述硬件设备的一种数据结构。
在构建嵌入式Linux系统时，你需要为硬件设备编写相应的设备树文件，并将其编译为二进制文件。
设备树文件可以描述处理器、外设、中断控制器等硬件信息。
4. 引导加载程序：引导加载程序负责引导系统的启动。
你需要选择一个适配你的硬件平台的引导加载程序，并进行相应的配置。
嵌入式linux开发实用教程
嵌入式linux开发实用教程嵌入式Linux开发实用教程嵌入式Linux是嵌入式系统中最常见的操作系统之一，其具有开放源代码、灵活的配置和高度定制化等优点。
本文将介绍嵌入式Linux开发的一些实用教程，帮助读者了解嵌入式Linux系统的基本概念和开发流程。
首先，了解嵌入式Linux系统的基本概念是非常重要的。
嵌入式Linux系统是一种轻量级操作系统，通常用于资源有限的嵌入式设备中。
它包括内核和用户空间，可以运行应用程序，提供各种服务和功能。
接下来，我们需要选择适合自己项目的嵌入式Linux发行版。
目前，市面上有许多流行的嵌入式Linux发行版，如Buildroot、OpenWrt和Yocto Project等。
每种发行版都有其特点和适用场景，选择合适的发行版能够更好地满足项目需求。
在选择好嵌入式Linux发行版后，我们需要学习如何进行系统配置和编译。
首先，可以通过配置工具对内核进行定制化配置，包括添加或删除驱动程序、配置网络和文件系统等。
然后，使用编译工具链将内核和根文件系统编译成可烧录到设备上的镜像文件。
除了了解基本的系统配置和编译流程，还需要学习Linux设备驱动的开发。
嵌入式Linux系统中的设备驱动是连接硬件和软件的重要桥梁，可以控制和管理外设。
学习设备驱动开发包括了解Linux设备模型、编写设备驱动程序和调试设备驱动等。
另外，对于嵌入式Linux开发来说，交叉编译是必不可少的。
由于嵌入式设备的资源有限，通常不能直接在目标设备上进行编译。
所以，我们需要配置好交叉编译环境，使用交叉编译工具链来编译和调试应用程序和驱动程序。
最后，我们还需要掌握Linux系统调试和优化技巧。
在嵌入式Linux开发过程中，经常会遇到各种问题，如崩溃、性能瓶颈等。
学习使用调试工具和技巧可以快速定位和解决这些问题，提高系统的稳定性和性能。
总之，嵌入式Linux开发实用教程包括了解基本概念、选择嵌入式Linux发行版、学习系统配置和编译、设备驱动开发、交叉编译、系统调试和优化等内容。
嵌入式系统设计与开发
嵌入式系统设计与开发嵌入式系统是指将计算机系统嵌入到目标设备中，以实现特定功能的计算机系统。
随着科技的发展，嵌入式系统已经广泛应用于各个领域，包括家电、汽车、医疗、电子设备等。
嵌入式系统的设计与开发是实现系统功能的关键，本文将就嵌入式系统设计与开发的基本要素、开发流程以及常见技术进行介绍。
一、嵌入式系统设计与开发的基本要素嵌入式系统设计与开发需要考虑以下几个基本要素：1. 系统需求分析：在开始设计与开发之前，需要明确系统的需求，包括功能需求、性能需求、可靠性需求等。
通过需求分析，可以为后续的设计与开发提供指导。
2. 系统架构设计：系统架构设计是指根据系统需求，将系统划分为多个模块，并确定各个模块之间的关系和接口。
一个好的系统架构设计可以提高系统的可维护性和可扩展性。
3. 硬件设计：硬件设计是指根据系统需求和架构设计，设计嵌入式系统的硬件部分。
硬件设计包括电路设计、电路板设计等，需要考虑电路的功能、可靠性和成本等因素。
4. 软件设计：软件设计是指根据系统需求和架构设计，设计嵌入式系统的软件部分。
软件设计包括编程语言的选择、算法设计、界面设计等，需要考虑软件的功能、性能和可维护性等因素。
5. 系统集成与测试：系统集成是指将硬件和软件集成到一起，并进行系统级测试。
系统集成需要解决硬件和软件之间的兼容性问题，确保系统的功能和性能符合系统需求。
二、嵌入式系统设计与开发的流程嵌入式系统的设计与开发一般可以按照以下流程进行：1. 系统需求分析：明确系统的功能需求、性能需求、可靠性需求等，为后续的设计与开发提供指导。
2. 系统架构设计：将系统划分为多个模块，并确定各个模块之间的关系和接口。
3. 硬件设计：设计嵌入式系统的硬件部分，包括电路设计、电路板设计等。
4. 软件设计：设计嵌入式系统的软件部分，包括编程语言的选择、算法设计、界面设计等。
5. 系统集成与测试：将硬件和软件集成到一起，并进行系统级测试，确保系统的功能和性能符合系统需求。
嵌入式linux的开发与设计
第一章嵌入式实时系统概况1.1 嵌入式系统概况1.1.1 嵌入式技术的历史发展嵌入式系统的出现至今已经有30多年的历史了，嵌入式技术也历经了几个发展阶段。
进入90年代后，以计算机和软件为核心的数字化技术取得了迅猛发展，不仅广泛渗透到社会经济、军事、交通、通信等相关行业，而且深入到家电、娱乐、艺术、社会文化等各个领域，掀起了一场数字化技术革命。
多媒体技术与Internet的应用迅速普及，消费电子(Consumptive electron),计算机(Computer),通信(Communication),3C一体化趋势日趋明显，嵌入式技术再度成为一个研究热点。
综观嵌入式技术的发展，大致经历了以下4个阶段[1]。
l 第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，同时具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。
这种系统大部分应用于一些专业性极强的工业控制系统中，一般没有操作系统的支持，通过汇编语言编程对系统进行直接控制，运行结束后清除内存。
这一阶段系统的主要特点是：系统结构和功能都相对单一，处理效率较低，存储容量较小，几乎没有用户接口。
由于这种嵌入式系统使用简便、价格很低，以前在国内工业领域应用较为普遍，但是已经远远不能适应高效的、需要大容量存储介质的现代化工业控制和新兴的信息家电等领域的需求。
l 第二阶段是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统。
这一阶段系统的主要特点是：CPU种类繁多，通用性比较弱；系统开销小，效率高；操作系统具有一定的兼容性和扩展性；应用软件较专业，用户界面不够友好；系统主要用来控制系统负载以及监控应用程序运行。
l 第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。
这一阶段系统的主要特点是：嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器上，兼容性好；操作系统内核精小、效率高，并且具有高度的模块化和扩展性；具备文件和目录管理、设备支持、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能；具有大量的应用程序接口（API），开发应用程序简单；嵌入式应用软件丰富。
嵌入式系统设计与开发教材
集成加密、解密、身份验证等功能的硬件模块，提供安全存储和 运算环境。
电磁屏蔽与干扰防护
采用电磁屏蔽材料和干扰抑全防护策略
安全启动机制
确保系统启动过程中软件的完整性和真实性，防止恶意代 码注入。
访问控制策略
对系统资源进行访问控制，防止未经授权的访问和操作。
应用程序调试方法
介绍应用程序调试的常用方法， 如断点调试、单步执行、变量监 视等，并分析它们的优缺点和适 用场景。
软件调试和测试方法
软件调试方法
详细阐述软件调试的方法， 包括静态调试和动态调试， 以及常见的调试工具和技巧
。
软件测试方法
介绍软件测试的基本概念、 分类和方法，包括单元测试 、集成测试和系统测试等， 并分析它们在嵌入式软件开
汽车电子领域
如车载导航、自动驾驶辅助系 统、智能座舱等，嵌入式系统 的应用不断推动汽车智能化发 展。
航空航天领域
如飞机导航系统、卫星控制系 统等，嵌入式系统的高可靠性
和高性能得到了广泛应用。
02 嵌入式系统硬件设计
处理器选型及原理
常用嵌入式处理器类型
包括微控制器、数字信号处理器、嵌入式微 处理器等。
远程升级和固件更新机制
远程升级协议
制定安全的远程升级协议，确保固件更新过程的可靠性和完整性 。
固件验证机制
对更新的固件进行验证，确保其来源可靠且未被篡改。
断点续传和回滚机制
支持断点续传和回滚功能，确保固件更新过程的稳定性和容错性。
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特点
嵌入式系统通常具有功耗低、体 积小、实时性强、可靠性高等特 点，且软硬件可裁剪，以适应不 同应用需求。
《嵌入式Linux系统开发标准教程》1 嵌入式系统概述
嵌入式学院—华清远见旗下品牌：《嵌入式Linux系统开发标准教程》——第1章、嵌入式系统概述第1章嵌入式系统概述本章目标本章主要介绍嵌入式系统和嵌入式操作系统的概况，讲述嵌入式Linux的发展历史和开发环境，概括说明嵌入式Linux 系统开发的特点。
读完本章内容，读者可以对嵌入式Linux系统有整体的认识，了解嵌入式Linux开发的要点。
嵌入式系统定义嵌入式Linux操作系统嵌入式Linux系统开发要点《嵌入式Linux系统开发标准教程》——第1章、嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统的定义与特点1．嵌入式系统的定义嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统。
嵌入式系统与通用计算机系统的本质区别在于系统应用不同，嵌入式系统是将一个计算机系统嵌入到对象系统中。
这个对象可能是庞大的机器，也可能是小巧的手持设备，用户并不关心这个计算机系统的存在。
嵌入式系统一般包含嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统和应用程序4个部分。
嵌入式领域已经有丰富的软硬件资源可以选择，涵盖了通信、网络、工业控制、消费电子、汽车电子等各种行业。
2．嵌入式系统的特点嵌入式计算机系统与通用计算机系统相比具有以下特点。
（1）嵌入式系统是面向特定系统应用的。
嵌入式处理器大多数是专门为特定应用设计的，具有低功耗、体积小、集成度高等特点，一般是包含各种外围设备接口的片上系统。
（2）嵌入式系统涉及计算机技术、微电子技术、电子技术、通信和软件等各行各业。
它是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
（3）嵌入式系统的硬件和软件都必须具备高度可定制性。
只有这样才能适应嵌入式系统应用的需要，在产品价格性能等方面具备竞争力。
（4）嵌入式系统的生命周期相当长。
当嵌入式系统应用到产品以后，还可以进行软件升级，它的生命周期与产品的生命周期几乎一样长。
第5章嵌入式软件设计
1第5章嵌入式软件设计5.1 GNU 软件开发环境5.3 引导加载程序BootLoader 5.4 Linux 内核移植5.5 文件系统<25.1 GNU 软件开发环境GNU 开发环境的组成主要介绍：¾编译工具：gcc 、arm-Linux-gcc （交叉编译）¾make 和makefile ¾gdb<3源程序词法分析语法分析语义分析生成中间代码优化代码错误处理生成目标代码符号表及其管理目标程序编译工具的基本结构<45.1.1 GCC 简介GCC(GNU Compiler Collection) 是在UNIX 以及类UNIX 平台上广泛使用的编译器集合，它能够支持多种语言前端，包括C, Objective-C, Ada, Fortran, Java 和treelang 等。
GCC 设计中有两个重要的目标，其中一个是在构建支持不同硬件平台的编译器时，它的代码能够最大程度的被复用，所以GCC 必须要做到一定程度的硬件无关性；另一个是要生成高质量的可执行代码，这就需要对代码进行集中的优化。
为了实现这两个目标，GCC 内部使用了一种硬件平台无关的语言，它能对实际的体系结构做一种抽象，这个中间语言就是RTL(Register Transfer Language)。
<5源码解析语法树的优化RTL 代码生成函数调用优化转移指令优化寄存器扫描SAA （Static Single Assignment ）优化公用子表达式削减二次公用子表达式优化数据流分析指令合并局部寄存器分配动循环语句优化指令时序调整二次指令时序调整寄存器类优先级选择寄存器移动基本块重新安排重载二次转移指令优化可延迟性分支时序安排多分支指令合并寄存器使用优化调试信息输出输出与程序对应的汇编语言程序用GCC 编译程序流程<6-ansi 只支持ANSI 标准的 C 语法。
这一选项将禁止GNU C 的某些特色，例如asm 或typeof 关键词-c 只编译并生成目标文件-E 只运行C 预编译器-g 生成调试信息。
嵌入式系统设计与开发
嵌入式系统设计与开发嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，其主要目的是为了控制和执行特定任务。
它通常被用于各种各样的设备中，比如家电、汽车、医疗设备、工业控制系统等等。
嵌入式系统设计与开发是一个复杂而多样化的领域，需要深入理解硬件和软件之间的交互关系，以及对系统需求的准确分析和合理设计。
本文将从嵌入式系统设计的基础概念入手，介绍其主要组成部分、开发流程和常见的设计方法。
1. 嵌入式系统的组成部分嵌入式系统由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括处理器、存储器、输入输出设备等，而软件部分则是指运行在硬件上的程序。
嵌入式系统的成功与否取决于硬件和软件的协同工作。
在硬件方面，合适的处理器选择和外设设计是至关重要的。
而在软件方面，嵌入式系统的开发需要针对具体应用场景编写驱动程序和应用软件。
2. 嵌入式系统的开发流程嵌入式系统的开发流程通常分为需求分析、系统设计、实现和测试等几个阶段。
首先，需求分析阶段要明确系统的功能和性能要求，以及对应的硬件资源和接口需求。
其次，系统设计阶段需要根据需求分析结果选择适当的硬件平台和软件架构，并进行详细的模块设计和接口定义。
然后，在实现阶段，开发人员需要编写底层驱动程序和中间件，以及上层应用程序。
最后，在测试阶段，对嵌入式系统进行全面的功能和性能验证，确保系统的稳定性和可靠性。
3. 嵌入式系统的设计方法嵌入式系统的设计方法有很多种，下面介绍几种常见的设计方法。
（1）自上而下设计方法：这种方法强调从整体系统的角度进行设计，首先确定系统的总体结构和功能，然后再逐步细化到模块级别的设计。
这样做可以确保系统的各个部分之间的协调和一致性。
（2）自下而上设计方法：与自上而下设计方法相反，自下而上设计方法强调从底层模块开始逐步构建整个系统。
这种方法适合于处理那些复杂而独立的子系统，可以提高设计的灵活性和可扩展性。
（3）面向对象设计方法：面向对象设计方法将软件系统看作是一组相互协作的对象的集合。
嵌入式Linux系统的设计与开发
嵌入式Linux系统的设计与开发一、嵌入式系统概述嵌入式系统是指嵌入到普通设备或机器中的计算机系统，其应用领域广泛，涉及到诸如电子、交通运输、医疗、航空、军事等各个领域。
嵌入式系统的设计和开发在现代科技社会中有着重要的地位。
嵌入式系统一般采用定制化的硬件设计，主要用于特定的应用领域。
嵌入式系统中的操作系统非常轻量化，常常使用Linux系统来实现。
嵌入式Linux系统由内核、驱动程序和应用软件构成，在实际应用中需要充分考虑系统的可靠性、安全性和实用性。
二、嵌入式Linux系统设计基础1. 内核设计嵌入式系统中的Linux内核需要定制化，保证其具有良好的实时性和响应性。
内核设计应该根据实际应用需求选择适当的内核版本，尽量删除不必要的代码，降低内核的大小。
因为嵌入式系统中多是低成本、低功耗的设备，空间有限，对内核大小的限制也比较严格。
2. 驱动程序设计嵌入式系统的驱动程序是连接硬件和内核的桥梁，是系统正常运行的关键。
驱动程序设计要考虑到系统硬件的特殊性和设备无法故障的必要性，保证系统的稳定性。
此外，需要考虑到对于一些非必要的驱动程序可以进行修剪或删除，以降低驱动程序的大小。
3. 应用软件设计嵌入式Linux系统的应用软件是为满足嵌入式设备的特殊应用需求而编写的，软件通常具有实时性、低功耗、小尺寸等特点。
在开发过程中需要充分考虑到系统硬件的特性和资源的有限性。
三、嵌入式Linux系统开发流程1. 系统需求分析在嵌入式Linux系统开发过程中，首先需要进行系统需求分析。
系统需求分析是指对嵌入式系统的应用场景进行分析，确定系统所需功能和性能，并对系统硬件平台进行评估。
2. 系统设计在需求分析的基础上，进行嵌入式Linux系统的设计。
系统设计需要具体考虑到系统的各个方面，包括内核设计、驱动程序设计和应用软件设计等。
系统设计需要确定系统架构和接口设计，同时也要考虑到嵌入式系统的可维护性和可扩展性。
3. 系统实现嵌入式系统的实现是系统开发的关键环节，在此阶段需要进行系统内核和软件的开发和集成。
嵌入式linux开发
强大的网络功能
Linux内置了强大的网络协议栈，支 持各种网络通信协议，方便实现远程 控制和数据传输。
跨平台兼容性
Linux可以在多种硬件平台上运行， 具有良好的跨平台兼容性，方便移植 和开发。
嵌入式Linux发展历程及现状
发展历程
嵌入式Linux的发展可以追溯到20世纪90年代初期，当时一 些开发者开始将Linux移植到嵌入式设备上。随着硬件技术的 不断发展和Linux社区的壮大，嵌入式Linux逐渐成为一种主 流的嵌入式操作系统。
系统备份恢复机制建立
定期备份
制定定期备份计划，对系统重要数据和配置进行备份，防止数据 丢失。
备份存储安全
确保备份数据的存储安全，采用加密存储和访问控制等措施保护备 份数据。
快速恢复机制
建立系统快速恢复机制，包括备份数据的恢复和系统重启等步骤， 确保系统在出现故障时能够快速恢复正常运行。
THANKS
其他图形库（如MiniGUI）简介
MiniGUI概述
MiniGUI是一个轻量级的嵌入式图形用户界面库，专为资源受限的嵌入式系统而设计。它提供了一套完整的窗口系统 和图形界面组件。
特点与优势
MiniGUI具有占用资源少、性能高、可移植性强等特点。它支持多种输入设备和多种图像引擎，可适应不同的硬件平 台。
02 03
嵌入式Linux中的TCP/IP实现
嵌入式Linux系统通常采用轻量级的TCP/IP协议栈实现， 如uIP或lwIP。这些协议栈针对嵌入式系统的资源受限特 点进行优化，提供较小的内存占用和高效的性能。
网络接口与驱动
嵌入式Linux系统中的网络接口是实现网络通信的关键部 分。开发人员需要编写相应的驱动程序，以便将网络接口 与TCP/IP协议栈进行连接，并实现数据的发送和接收。
嵌入式系统设计与开发.ppt
4.调度 调度是内核的主要职责之一，就是决定该轮到哪个任务运行， 多数实时内核是基于优先级调度法的。 5.可重入性 可重入性是指可重入型函数可以被一个以上的任务调用，而不 必担心数据被破坏。 6.任务优先级 每个任务都有其优先级，任务越重要，赋予的优先级应越高。
8.优先级继承 优先级继承可以用来解决优先级反转的问题。 9.互斥 互斥是用来控制多任务对共享数据进行访问的同步机制。 10.中断延迟 中断延迟是指从硬件中断发生的一条指令，到开始执行中断处 理程序的一条指令之间的这段时间。 11.时钟节拍 时钟节拍是特定的周期性中断，这个中断可以看作是系统心脏 的脉动。
English
ISBN 1-57820-103-9 美国CMP BOOK
Chinese
ISBN 7-81077-290-2 北京航空航天大学出版社
Korean
ISBN 89-951540-5-5
5.2 μC/OS-II的内核结构
μC/OS-II内核保护机制
在多任务与中断并存的实时操作系统中，为了保护核心 区代码， μC/OS-II的内核需要在存取代码核心区时禁 止中断，存取完成后再将中断重新打开，以免出现多个 任务或中断服务程序同时进入该代码区。中断禁止时间 是实时内核的一项最重要的指标，因为它影响着系统对 实时事件的响应能力。 μC/OS-II试图将这段中断禁止 时间减至最小。但是，这在很大程度上还取决于系统的 CPU结构，以及编译器生成的代码质量。 μC/OS-II定义了两个宏： OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()来实 现对中断的允许和禁止，关中断和开中断是为了保护临 界段代码，这些代码与处理器有关，是需要移植的代 码。
7.可确定性 绝大多数μC/OS-II的函数调用和服务的执行时间具有确定性，也就是 说，用户总是能知道μC/OS-II的函数调用与服务执行了多长时间。
嵌入式Linux系统设计与开发
设备驱动调试技巧
在设备驱动开发过程中，调 试是非常重要的环节，常用 的调试技巧包括日志打印、 断点设置、内存检查等。
系统应用程序开发
系统应用程序概述
系统应用程序是嵌入式Linux 系统中用于实现特定功能的软 件模块。
系统应用程序开发流程
系统应用程序开发包括需求分 析、设计、编码、测试和部署 等步骤。
嵌入式Linux系统设 计与开发
目 录
• 嵌入式Linux系统概述 • 嵌入式Linux系统设计 • 嵌入式Linux系统开发 • 嵌入式Linux系统应用案例 • 嵌入式Linux系统未来发展与挑战
01
CATALOGUE
嵌入式Linux系统概述
嵌入式系统的定义与特点
定义
嵌入式系统是一种专为特定应用而设 计的计算机系统，它通常嵌入在设备 中作为一个组成部分。
2
通过嵌入式Linux系统，工业自动化控制系统可 以实现实时控制、数据采集、设备监控等功能， 提高生产效率和产品质量。
3
常见的工业自动化控制系统包括自动化生产线、 机器人控制系统等。
医疗电子设备
医疗电子设备是嵌入式Linux系 统在医疗领域的应用，它能够实 现医疗设备的智能化和精准化。
通过嵌入式Linux系统，医疗电 子设备可以实现数据采集、分析 、处理等功能，提高医疗服务的
通过嵌入式Linux系统，智能家居控制系统可以 实现远程控制、定时任务、语音识别等功能， 提高家庭生活的便利性和舒适性。
常见的智能家居控制系统包括智能照明、智能 安防、智能环境监测等。
工业自动化控制系统
1
工业自动化控制系统是嵌入式Linux系统的另一 个重要应用领域，它能够实现生产过程的自动化 和智能化。
精品文档-嵌入式Linux开发技术及实践-第5章
第5章 驱 动 移 植
编译成可以被动加载或卸载的模块。此方式可以在 内核配置时进行选择，不会增加内核的大小。
一般情况下，Linux最基础的驱动，如CPU、PCI总线、 TCP/IP协议等驱动程序直接编译进内核文件中，而类似声 卡或网卡的驱动程序则是通过编译成模块进行加载。在内 核配置时，若某个选项被配置成[m]，那么它将被编译为一 个模块。在Linux2.6内核中，驱动程序编译后的扩展名 为.ko。
Linux内核：执行异常处理函数，并根据编程库传 入的参数进行操作，例如，根据open( )函数打开设备的设 备名称找到相应设备的驱动程序。
第5章 驱 动 移 植
驱动程序：与硬件设备的接口，包含所有设备的 open( )、read( )、write( )、ioctl( )等函数，可实现对硬 件设备的读、写以及控制等操作，是内核组成的一部分。
第5章 驱 动 移 植
2. 设备号 设备号是一个数字，是设备的标志，分为主设备号和次 设备号，其中：
主设备号：表明了设备的类型，与一个确定的驱动 程序对应，即所有主设备号相同的设备拥有同一个驱动程序。
次设备号：通常是用于标明设备不同的属性，例如 不同的使用方法、不同的位置、不同的操作等，它标志着某 个具体的物理设备。
如果说系统调用是Linux内核和应用程序之间的接口， 那么设备驱动程序则可以看成是Linux内核与外部设备之间的 接口。当应用程序调用open( )、read( )、write( )、 ioctl( )等函数时，最终的过程是内核使用驱动程序中提供的 open( )、read( )、write( )、ioctl( )相关函数对设备来进 行操作。
第5章 驱 动 移 植
2) 模块卸载命令rmmod( ) 用户不需要该模块时，可以使用rmmod( )命令进行卸载。 当系统执行rmmod( )命令时，调用由module_exit( )指定的 模块注销函数，由该函数完成设备的卸载。 3) 模块查看命令lsmod( ) 任何时候用户都可以使用命令lsmod( )来查看目前已经 加载的模块以及正在使用该模块的用户数。 一个简单的模块源码如下所示。
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从UNIX到Linux的历史
• 第5集：百家争鸣的UNIX版本
– UNIX用C语言编写，对硬件支持性好 – 很多公司在获得UNIX源码之后，经过修改，生 成了很多工作在不同硬件架构上的UNIX版本， 而这些UNIX版本不能相互通用 – 不同的商用公司为各自的UNIX开发了一些软件 – 商业纠纷
从UNIX到Linux的历史
• 第6集：GNU与FSF
– Richard M. stallman对与UNIX出现的以上问题(版本 众多不能通用和商业纠纷)很忧心 – Stallman最大的乐趣是发展好的软件为大家所用 – 由于每个人的硬件环境不同，他强调open source – Stallman在1984年创立了GNU(GNU is Not Unix)和自 由软件基金会FSF( Free Software Fundtion ) – GNU开发了大量的软件，并以GPL(General Public License)授权模式提供大众使用
从UNIX到Linux的历史
• 第7集：图形接口X-Free86
– 图形用户接口GUI(Graphical User Interface)需求日 益增加 – 1984年，MIT与其他厂商，协力发表X-Window system – 1988年，成立了非营利性组织X-Free86 – X-Free86=X-Window+Free+X86架构
Fedora Core 4界面
Fedora Core 6界面
最新Fedora Core 8界面
Mandriva Linux主界面
Mandriva Linux简介
• 1998.7， Gael Duval 创建并发布，前身是 Mandrake • 官方网站
–
嵌入式系统设计与开发
主讲：油海东 院系：信息学院通信教研室302 专业：通信05，信工05，电信05 地点：C211
第5章 嵌入式Linux
1.Linux操作系统简介 2.Linux操作系统的安装
3.Linux常用指令与操作
学习目标
• 学完本章，你应该能够 – 了解Linux操作系统 – 掌握Linux的安装方法 – 掌握Linux常用指令的用 法
从UNIX到Linux的历史
• 第8集：芬兰大学生Linus Torvalds的一则简 讯
– 1991年，将0.02版的Hobby放到网上供大家下载 使用 – Hobby广受好评，很多人投入这个工作，94年 ，一个完整的LINUX内核版本V1.0推出 – Linus修改MINIX之出，在GNU的GPL模式下收益 匪浅，因此他也把LINUX定位GPL授权模式
从UNIX到Linux的历史
• 第1集：一个没有完成的梦想： BELL、MIT 与GE的Multics系统
– 早期的计算机属于“奢侈品”，价格昂贵 – 1960年代，MIT开发兼容分时系统，可满足同时 30人使用终端登录主机 – 1965，由BELL、MIT与GE（奇异电器公司）开发 名为Multics的大型计划，目的使300人使用终端 同时登录主机 – Multics过于复杂，导致失败！
从UNIX到Linux的历史
• 第6集：GNU与FSF
– Stallman一直强调free，但不等于免费，而是指具 有自由度的软件 – GPL授权的软件有以下特点：
• GPL授权之后的软件，即为自由软件，任何人均可 取得，同样可以取得其源码(Source Code) • GPL授权之后的软件，任何人都可以修改，符合自 己的需要 • 经过修改过的源码应回报给网络社会，提供大家来 参考。
Linux是什么东东？
• 诞生：1991.10（Linus Benedict Torvalds芬兰人时年 23岁），正确读音[linoks](也有人读liniks、linuks ) • 正式版本：1992.03内核1.0推出 • 类别：是UNIX操作系统 在PC机上的完整实现。具 有UNIX的全部功能。 • 支持硬件平台：从最初Intel X86~到目前支持所有 主流平台，如PC、PowerPC、Alpha工作站、SUN Sparc工作站等。 • 编程语言：C语言 • 是目前惟一能与WINDOWS相抗衡，又得到广泛支 持、广泛应用的网络及桌面操作系统。
从UNIX到Linux的历史
• 第8集：芬兰大学生Linus Torvalds的一则简 讯
– UNIX诞生后几年，计算机硬件技术发展，个 人计算机普及，但操作系统跟不上发展 – 芬兰赫尔辛基大学学生Linus Torvalds买了一台 386个人计算机，手里又有MINIX操作系统 (UNIX的一个分支)，考虑能否把MINIX移植到他 的个人计算机上 – 参考了Stallman的open source资料，去除了 MINIX的复杂的核心程序，改成了一个适用于 X86平台上的个人计算机操作系统
Xteram Linux
红旗Linux ★ Turbo Linux 中文版
Ubuntu Linux ★ SuSE Linux
Slackware Linux
BluePoint Linux Ubuntu Linux中文版 ★:桌面环境更好一些
Turbo Linux
Red Hat Linux主界面
Red Hat Linux简介
• •
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Linux的版本
• Linux版本分为两类？
– 内核（kernel）版本
• 是指在Linux领导下的开发小组开发出来的系统内核 版本号。 • 目前最新内核版本号是 kernel 2.6
–
发行（Distribution）版本
• 以Linux kernel为核心，搭配各种应用程序和文档， 包装起来，并提供安装界面和系统设置及管理工具 ，构成发行版本。
• 刚开始国内很流行 • 软件包管理系统Urpmi (RPM)
Debian Linux主界面
Debian Linux简介
• 1993，Ian Murdock 创建，是迄今为止最遵循 GNU规范的Linux系统 • 软件包管理系统APT（DEB），被誉为Linux 软件包管理工具中最强大的管理工具 • 官方网站
• • • • 1995，Bob Young和Marc Ewing创建 官方网站 软件包管理系统Up2date(RPM),YUM(RPM) 目前，Red Hat 分为两个系列：
– Red Hat Enterprise Linux （由Red Hat公司收费技术支持和 更新）,适用于服务器，是个收费的操作系统 – Fedora Core （社区开发的、免费的、用户数量庞大、优 秀的社区支持、版本生命同期短、版本更新快、开发初 期多媒体支持不佳） • 2003发布Fedora Core 1 • 目前最新的是Fedora Core 8，2007-11
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Linux的特点-2
• Linux是一个功能强大的网络操作系统，同 时它是一个自由软件，是免费的、源代码开 放的（ Linus Torvalds 说：“使Linux 成为 GPL的一员是我一生中所做过的最漂亮的一
件事”）
• 编制它的目的是建立不受任何商品化软件版 权制约的、全世界都能自由使用的Unix兼容 产品
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Linux内核（Kernel）版本
• major.minor.patchlevel • (主版本号.次版本号.当前内核版本的修订次 数) • 如：kernel 2.4.18-14，表示对内核2.4版本的第 18次修改，修改了14处。Kernel 2.6.9 • 次版本号是偶数，表示内核为稳定发布版本 ，是奇数，表示为不稳定的开发版本。 • 如： Kernel 2.6.18-19，表示对内核2.6版本的 第18次修改，修改了19处。 • 目前号称最稳定 Linux内核2.6.24版本发布 （ 2008-01-25 ）
Ubuntu Linux 简介-2
• Ubuntu Linux发行将博爱之心带到了软件世 界中 • 目前最新版本：Ubuntu Linux 8.10(将于 2008.10正式发布)
– – – – Kubuntu （KDE 桌面环境） Edubuntu （Linux for Education,用于学校教学 ) Xubuntu （Xfce桌面环境） Gobuntu （GNU/Linux 版本 ）
从UNIX到Linux的历史
• 第2集：一个小型操作系统的产生
– Multics失败后，BELL退出 – Ken Thompson， BELL研究室成员，Multics系统的 参与者，为了工作需要，单独开发了一个小型 的操作系统和小型工具 – 将Multics大大简化 – 这就是UNIX的来源
从UNIX到Linux的历史
发行（Distribution）版
• 套装软件版本
– 如：Red Hat Linux 9.0的内核版本是2.4.20-8 – Fedora Core 6的内核版本是kernel-2.6.18-1.2798 – Fedora Core 8的内核版本是kernel-2.6.23-1.42
• 有200多种Linux Distribution • 目前主流的Linux Distribution
• 第3集：UNIX正式诞生
– Ken Thompson写到操作系统很好用，在BELL实验 室内广为流传 – 1973年，Dennis Ritchie等为了发挥这个操作系统 的更好的效能，使用C语言重写了内核 – 命名为UNIX
从UNIX到Linux的历史
• 第4集：重要的UNIX分支-BSD版本
– – – – – Red Hat Linux (Fedora Core) Mandriva （Mandrake）Linux Debian Linux Ubuntu Linux 红旗 ution