基于嵌入式Linux操作系统的相关探讨

【摘要】随着信息技术的快速发展，社会已步入了信息时代。嵌入式软件作为一种特殊的软件，符合软件的大多数特征的同时也具有自己特点。嵌入式系统和Linux的有机结合，成为后PC时代计算机最普遍的应用形式。本文介绍了嵌入式Linux技术的版本与特点、嵌入式Linux与其他嵌入式系统相比的不同，重点阐述了嵌入式Linux的应用等方面内容。

【关键词】嵌入式Linux；操作系统

一、嵌入式系统处理器以及Linux操作系统概述

（一）嵌入式系统处理器

ARM，全称是Advanced RISC Machines，是一种计算机微处理器类别的总称。从目前32位的RISC微处理器市场来看上，占主要份额的是基于ARM而建构的微型处理器。

嵌入式处理器属于硬件部分，主要是用来协助以及控制整体系统的运转，因此在整个的嵌入式系统中，处理器是中心环节。就目前国际市场上的处理器而言，归属嵌入式功能范畴已不少于一千种，其中，比较常见的、普遍的系统结构有主要包括MPU、MCU等等系列，而且还以更强性能、更快速度的势头向前发展着。嵌人式微处理器不仅重量轻、体积小，而且成本也相对较低。

（二）Linux操作系统

Linux不仅可开发性高，而且兼容性也高，可以实现对多种配置以及设备的支持。因此，对于嵌入式软件系统而言，Linux是非常适合的。从开发成本上来看，Linux的系统开发所需成本较低，因此在各种硬件系统的应用都而已较快地实现，而且Linux还具备二次开发性。由于Linux具有以上的优势，所以已经得到了广大业内人士的支持，其应用的广泛化的态势迅猛。

嵌入式Linux是以以前的Linux作为基础，然后再进行修改和剪接，最终在嵌入式系统中实现一个全新的、完善的、正常运行的操作系统。嵌入式Linux不仅没有被嵌入式影响自身的功能，而且还完全具备了以往的嵌入式Linux所有的特征优势，例如充分开放源代码，无版权纠纷；高程度的模块化特点等等。

二、Linux 用作嵌入式系统的优点

（一）完全开发源代码

嵌入式 Linux 开放源代码，这使得学习、修改、剪裁 Linux 成为可能，嵌入式系统的设计者可以对嵌入式 Linux 进行二次开发，去掉操作系统的附加功能，只保留必须的操作系统功能，并且可以根据实际应用的需要，优化操作系统的代码，从而降低整个系统开销与能耗。而目前大多商用 RTOS，要么不提供源代码，要么购买源代码需要支付高额的版本费用。相比之下，嵌入式 Linux 的这一优点对于对成本和能耗极为敏感的嵌入式系统是十分重要的。

（二）成本低

GPL协议保证了源自Linux的嵌入式Linux 也是开放源代码的自由软件，也就是说，只要遵守 GPL 协议，嵌入式 Linux 操作系统的源代码可以自由获得。因此，使用嵌入式 Linux 开发嵌入式应用，用于购买操作系统软件的费用可以忽略不计。而商业的 RTOS，其操作系统的每个拷贝售价在几百美元到几万美元不等，如果需要操作系统的源代码，则还需要另外购买。另外，大多数嵌入式Linux使用的开发工具也是遵守 GPL 协议的，同样可以自由获得。

（三）丰富的实用软件支持

Linux 操作系统是一个完整的、功能强大的操作系统，它提供了大量的实用程序和各种各样的应用软件。这些软件的正确性和有效性都经过了实际应用检验，嵌入式 Linux 可以根据需要，利用Linux 提供的丰富的软件支持，迅速的构建嵌入式应用的软件环境。这可以显著地减小嵌入式系统软件开发的时间和费用，提高系统的可靠性。而商用的 RTOS 尽管也试图提供各种常用软件工具包支持，但是其数量是无法和 Linux 操作系统匹敌的。

三、与其他嵌入式系统相比的不同

从嵌入式系统技术发展以来，由于 Linux 相对于其他嵌入式操作系统有着诸多优点和长处，因此 Linux 一直在嵌入式应用中使用。但是 Linux 毕竟不是专为嵌入式应用开发所设计的操作系统，所以对标准 Linux 进行大量的修改成为大多数用户的工作，即发展成为嵌入式 Linux，而ucLinux就是诸多嵌入式 Linux 中最受欢迎和最具代表性的一个。

嵌入式 Linux 是一种非商业化的操作系统，同样遵循 GNU 许可，并且源代码完全开放，所以相对于其他嵌入式操作系统有以下特点：

（一）可定制性

嵌入式 Linux一般采用模块化结构，所以我们可以根据系统需要裁剪和配置模块，达到定制的效果。

（二）可移植性

嵌入式 Linux 支持几乎全部的硬件平台，具有良好的移植特性。

（三）体积小

嵌入式 Linux 的内核体积小而且很紧凑。

（四）兼容性

良好的支持多数通用的操作系统。

四、嵌入式Linux的应用

Linux是源代码开放软件，不存在黑箱技术，任何人都可以修改它，或者用它开发自己的产品。Linux系统是可以定制的，系统内核目前已经可以做得很小。一个带有中文系统及图形化界面的核心程序也可以做到不足1MB，而且同样稳定。Linux作为一种可裁减的软件平台系统，是发展未来嵌入设备产品的绝佳资源，遍布全球的众多Linux爱好者又能给予Linux开发者强大的技术支持。因此，Linux作为嵌入式系统新的选择，是非常有发展前途的。

（一）与硬件芯片的紧密结合

后PC时代的智能设备已经逐渐地模糊了硬件与软件的界限，SOC系统（System On Chip）的发展就是这种软硬件无缝结合趋势的证明。随着处理器片内微码的发展，在将来可能出现在处理器片内嵌进操作系统的代码模块。

（二）嵌入式Linux与硬件芯片的紧密结合

嵌入式Linux与标准Linux的一个重要区别是嵌入式Linux与硬件芯片的紧密结合。这是一个不可逾越的难点，也是嵌入式Linux技术的关键之处。嵌入式Linux和商用专用RTOS一样，需要编写BSP，这相当于编写PC的BIOS。这不仅仅是嵌入式Linux的难点，也是使用商用专用RTOS开发的难点。硬件芯片的多样性也决定了代码开放的嵌入式Linux的成功。嵌入式系统的发展，必然导致软硬件无缝结合的趋势，逐渐地模糊了硬件与软件的界限，在将来可能出现SOC片内的操作系统代码模块。

结束语：

尽管绝大部分的嵌入式系统的硬件平台仍掌握在外国大公司的手中，国产的嵌入式操作系统在技术含量、兼容性、市场运作模式等方面还有相当长的一段距离。但由于Linux自由操作系统的出现，特别是将嵌入式系统和Linux有机结合起来的嵌入式Linux，给我们提供跟踪国外嵌入式操作系统最新应用技术难得的机遇。嵌入式Linux将在机顶盒、掌上电脑或PDA、手机和寻呼机上网、车载盒、工业控制等方面有着广泛地应用。