摘要:随着计算机、通信、消费设备的不断融合与发展,计算机的微型化和综合化已然成为不可防止的一项趋势。这一发展趋势使得了嵌入式系统的出现和应用。随着应用的不断推广和科技的进一步发展,嵌入式系统的复杂性也在不断降低,其功能的完整性也有所提高。因此,本文对嵌入式Linux操作系统的设计及应用进行了剖析。
关键词:嵌入式系统;Linux操作系统;应用
中图分类号:TP316文献标示码:A文章编号:2095-1302(2015)12-0-02
0引言
嵌入式操作系统是嵌入式系统中最重要的组成部份,其设计和安装疗效直接决定着嵌入式系统的整体功能和质量。Linux操作系统是一种具有开放性的嵌入式操作系统,在美国具有广泛的应用。本文介绍了嵌入式系统的设计要求及Linux操作系统的一些特点,并对其设计及应用提出了一些思索。
1嵌入式系统
嵌入式系统是一种以应用程序为核心,以计算机技术为支持的对软件及硬件进行剪裁的linux 命令,具有良好的稳定性、适应性的计算机程序。嵌入式系统包括处理机、支持硬件、嵌入式操作系统等几个部份组成。可以看出,嵌入式系统是计算机技术与电子技术、半导体技术结合的产物,可以实现对软件、硬件的管理和应用,是一类具有综合功能、技术密集、投资较高的技术型系统。
事实上,嵌入式系统在人们的日常生活中已得到了广泛的应用。人们使用的许多电子设备中都包含着嵌入式系统,比如MP3、pad、智能家电、车载GPS等。嵌入式技术在未来将有更宽广的应用前景,很可能成为计算机以后第二大发明。
1.1嵌入式系统的发展历史及现况
嵌入式系统的发展总共经历了四个阶段:
第一个阶段的嵌入式系统是以单芯片为核心技术的可编程系统。此类系统具有较为健全的检测功能和配置功能,一般被应用于一些专业性要求较高的设备中。在应用时,这些系统不须要操作系统的辅助,而是采用汇编语言对系统进行直接的控制,在运行结束后可以手动消除系统中残留的信息。第一个阶段的嵌入式系统的主要特征是系统的结构较为简单,功能较为单一,才能处理的数据量较小,储存的容量较小。
第二个阶段嵌入式系统采用了CPU为核心控制器。因为CPU的种类较多,在兼容性上有所不足。系统的建设和使用成本较高。系统的使用面较为窄小,主要用于控制监控系统的运行。
第三个阶段的嵌入式系统是以嵌入式的操作系统为标志。这一阶段的嵌入式操作系统在兼容性上有了显著的提高,在各类设备中都能进行使用,操作系统的运行效率有了极大的提高,而且表现出了良好的模块化。
第四个阶段嵌入式系统的发展以互联网的应用为标志。互联网的应用为嵌入式系统的应用提供更广泛的平台,但当前绝大多数系统还不具备与互联网联接使用的功能。随着互联网技术和嵌入式技术的进一步发展,这一目标将会成为现实。
1.2嵌入式系统体系结构
嵌入式系统的体系结构由四个部份组成,分别是嵌入式处理器、嵌入式外围设备、嵌入式操作系统和嵌入式应用软件。嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部份。与通常的处理器相比,嵌入式处理器的优势在于,它一般是专门订制的,因而在专业性上有更好的保障。据悉,在运行效率和稳定性上也有更好的表现。嵌入式外围设备包括储存设备、通信设备、调试设备、显示设备等。按照功能界定可以分为储存设备、通信设备和显示设备三大类。储存设备主要用于数据的储存,分为静态储存器、动态储存器等。嵌入式操作系统集中了储存、处理、调度等功能,还能增强系统的便捷性和综合性。嵌入式应用系统具有一定的专业性,主要用于固定的平台中,因而满足用户的使用需求。用户对系统一般有较高的时间和精确度上的要求,嵌入式应用系统就是为了满足用户的这种需求。与普通的应用程序相比,嵌入式系统在确切性、稳定性、安全性上有更好的表现,而且还具有良好的环保性和经济性。
2嵌入式操作系统
2.1嵌入式操作系统的定义
嵌入式操作系统是在嵌入式系统中负责支持嵌入式应用程序运行的操作系统,通常包含驱动软件、系统内核、通信合同、浏览器等部份。与普通的操作系统相比,在系统的时效性、硬件相关性上都有较好的性能。嵌入式操作系统不仅具备通常操作系统的基础功能,如任务调度、终端处理、文件传输等外,还具有以下的一些优点:第一,可装卸性。因为系统的开放和伸缩性linux嵌入式操作系统,嵌入式系统具有良好的可装卸性;第二,良好的时效性。嵌入式操作系统可以安装在各类终端控制设备中;第三,操作简单便捷,拥有简约直观的图形界面,以便学习和把握;第四,强稳定性,弱交互性。
2.2几种典型的嵌入式操作系统
操作系统是计算机中的核心部件,也是嵌入式系统的关键组成成份。嵌入式操作系统的性能直接决定着嵌入式系统的功能和工作效率。
依据嵌入式操作系统的用途,可以将其分为两类,分别是非实时系统和实时系统。非实时系统主要用于消费电子产品中,包括数字助理、移动电话等设备。实时操作系统主要用于控制、通信、医疗等方面。上个世纪末,发达国家就开始将嵌入式系统用于商业化的操作系统开发商,嵌入式操作系统的应用领域愈发的广泛。这种系统具有较强的专业性,为嵌入式系统的应用奠定了良好的基础。但在制导致本上较为昂贵,且源代码的开放性不高,在一定程度上限制了其发展。为了解决这一困局,Linux系统被研制了下来,成为商业系统中应用最为广泛的嵌入式操作系统。Linux具有许多突出的优点,因而获得了系统开发商的注重和发展。
3嵌入式Linux操作系统
3.1Linux操作系统
Linux操作系统是出了windows操作系统外使用最为广泛的操作系统之一。Linux操作系统与通常的操作系统相比,主要有三个方面的优势。首先,Linux操作系统的源代码具有较强的开放性,因而,只要在使用过程中遵守GPL条款,用户可以随便下载系统,并自行进行修改和发布;其次,Linux系统可以有效的实现储存、管理、多处理器等功能;最后,Linux系统具有较强的灵活性和创新性。Linux系统是基于现代计算机技术的新型操作系统,其中包含了多种先进的技术手段,才能实现多用户多任务的实时管理,才能支持各类处理软件。再加上Linux系统良好的开放性,促使世界各地的用户都能进行下载、使用,能够使更多的专家对其进行调整和建立,为其平添新的功能。Linux作为一项现代科技的产物,会随着科技的发展不断的进行创新和建立,当前,其功能的建立性和多样性早已处于世界的先列。随着其功能的不断降低、灵活性的提高和开放性的降低,它的应用将会愈发的广泛。Linux系统除了可以应用于个人笔记本中,在嵌入式系统中也能发挥极大的作用。Linux系统良好的网路功能促使嵌入式系统具有更强的网路亲和力,为互联网的联接和扩充提供了一个良好的平台。
3.2嵌入式Linux操作系统
嵌入式Linux操作系统是按照嵌入式系统自身的特性而设计制造而成的一种大型操作系统。它只富含一个内核和一些必要的系统模块,因而所需的储存空间很小。它具有良好的时效性,能够进行多任务多进程的管理。与通常的操作系统相比,Linux系统最大的特征在于,它的源代码是开放的,可随便的裁剪其软件系统,在嵌入式系统中具有良好的作用。Linux还具有强悍的网路功能,为今后进一步发展奠定了基础。Linux系统经济、简洁、稳定的优点充分满足了嵌入式系统对操作系统的要求,因此在嵌入式系统中得到了广泛的应用。
3.3Linux操作系统的优点
首先,Linux系统的稳定性很高,功能非常强悍和建立,可以支持多种硬件和软件的应用,操作简单便捷。Linux是一个功能非常健全的操作系统,可以在多种处理器上进行应用。但它的容积很小,可以将其内核与系统文件放进一个软驱上,仅靠一台硬件机器运转。Linux系统还可以实现对网路的启动。
其次,Linux系统的使用成本很低。传统的操作系统,如应用非常广泛的windows系统都须要付费进行下载,在使用应用软件时还须要支付额外的费用。但Linux系统是完全免费的,只要用户遵循GPL合同,就可以免费下载,还可以获得相应的软件工具开发包。这可以为用户省下一大把开支。
第三,文档构建。Linux系统支持多种文档类型,并为首次使用Linux系统的用户提供了详细的使用帮助。Linux系统与互联网有着紧密的关联,许多Linux的文档都可以在互联网上找到。随着越来越多的研究人员和用户参与到Linux系统文档的搜集中,关于Linux系统的理论研究和翻译书籍正在不断电降低,进而更好的帮助用户使用这一操作系统。
第四,强悍的网路功能。Linux系统最明显的特征就是其强悍的网路功能。几乎所有的网路合同都可以在Linux系统上找到,Linux的内核也能更好的处理网路合同。
嵌入式Linux操作系统的设计
嵌入式操作系统的设计目的是实现系统中各个应用程序的功能linux服务器配置与管理,并对不同层次的系统结构提供良好的支持。嵌入式Linux操作系统的设计主要分为四个步骤。
首先,通过智能仓储系统对区域内的湿度进行搜集,这要求嵌入式操作系统具备良好的时效性。但Linux内核的管理模式采用的是分时机制,在时效性上略差,因而在进行Linux系统设计时,应该对其时效性进行提高,而且提高中断处理的能力。
其次,对嵌入式系统的设计须要从网路的监测与控制角度进行,建立设备的采集、监控和维护功能,对设备进行定期的调整与维护,在发觉设备故障时及时的进行修补。这要求嵌入式设备在运行的过程中应该适时地对一些关键的信息数据进行保存。这样,虽然系统出现故障须要重启,这种数据也不会遗失。嵌入式系统对操作系统的容积有较高的要求,因而像ide这样容积较大的储存设备是难以应用到嵌入式系统中的。嵌入式系统常用的储存设备是闪存设备。在供电形式上,嵌入式系统采用的是电瓶供电,在电源的稳定性上较差。为了确保系统在忽然断电的情况下不会遗失重要的信息,应该充分发挥Flash的可擦写能力linux嵌入式操作系统,通过Flash来动态的保存数据。
最后,嵌入式系统的应用程序要求显示屏上才能显示出采集的数据信息。这要求嵌入式操作系统具有英文的显示和处理功能。并且Linux当前的英文显示功能仍未建立,大多数应用程度只能在应用层内进行英文化。嵌入式设备自身的处理和储存能力本身就较为有限,要提升系统的英文读写能力,就必须从内核上降低英文支持。
最后,嵌入式系统的应用程序应该以开发板作用硬件平台,并为平台上的所有硬件设施提供良好的Flash和显示功能。
4实时操作系统
实时操作系统是指具有一定的时效性,才能支持实时性的控制程序的操作系统类型。实时化的操作系统就能在边界内提供系统服务,而且还能显示出完成服务内容所须要的具体时间。在实时化操作系统上,每一个程序运行所须要的时间都是可以估算的。实时操作系统的使用目的是为了在有限的时间内最大限度的借助系统的资源,实现对系统的控制作用。实时操作系统与分时操作系统有着本质上的区别。分时操作系统对于程序的执行时间并没有严格的要求,在运行时间上的偏差也不会造成太大的问题。而实时性的操作系统对程序运行的时间有着极为严格的要求,一旦时间出现偏差都会造成程序运行的失效。
5结语
在当前的技术环境下,嵌入式技术有着良好的应用前景。随着计算机技术的不断发展,嵌入式系统的功能不断建立,性能愈发优越。嵌入式Linux具有内核高效、源码开发、软件种类多样等特性,是嵌入式系统中重要的研究领域。
参考文献
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