「干货」嵌入式Linux系统移植的四大步骤（上）

在学习系统移植的相关知识，在学习和调试过程中，发现了很多问题，也解决了很多问题，但总是对于我们的开发结果有一种莫名其妙的感觉，纠其原因，主要对于我们的开发环境没有一个深刻的认识，有时候几个简单的命令就可以完成非常复杂的功能，可是我们有没有想过，为什么会有这样的效果？

如果没有去追问，只是机械地完成，并且看到实验效果，这样做其实并没有真正的掌握系统移植的本质。

在做每一个步骤的时候， 首先问问自己，为什么要这样做，然后再问问自己正在做什么？ 搞明白这几个问题，我觉得就差不多了，以后不管更换什么平台，什么芯片，什么开发环境，你都不会迷糊，很快就会上手。对于嵌入式的学习方法，我个人方法就是：从宏观上把握(解决为什么的问题)，微观上研究(解决正在做什么的问题)，下面以自己学习的arm-cortex_a8开发板为目标，介绍下自己的学习方法和经验。

嵌入式Linux系统移植主要由四大部分组成：

一、搭建交叉开发环境

二、bootloader的选择和移植

三、kernel的配置、编译、和移植

四、根文件系统的制作

第一部分：搭建交叉开发环境

先介绍第一分部的内容：搭建交叉开发环境，首先必须得思考两个问题，什么是交叉环境? 为什么需要搭建交叉环境？

先回答第一个问题，在嵌入式开发中，交叉开发是很重要的一个概念，开发的第一个环节就是搭建环境，第一步不能完成，后面的步骤从无谈起，这里所说的交叉开发环境主要指的是：在开发主机上(通常是我的pc机)开发出能够在目标机(通常是我们的开发板)上运行的程序。嵌入式比较特殊的是不能在目标机上开发程序(狭义上来说)，因为对于一个原始的开发板，在没有任何程序的情况下它根本都跑不起来，为了让它能够跑起来，我们还必须要借助pc机进行烧录程序等相关工作，开发板才能跑起来，这里的pc机就是我们说的开发主机，想想如果没有开发主机，我们的目标机基本上就是无法开发，这也就是电子行业的一句名言：搞电子，说白了，就是玩电脑！

然后回答第二个问题，为什么需要交叉开发环境？主要原因有以下几点：

原因 1： 嵌入式系统的硬件资源有很多限制，比如cpu主频相对较低，内存容量较小等，想想让几百MHZ主频的MCU去编译一个Linux kernel会让我们等的不耐烦，相对来说，pc机的速度更快，硬件资源更加丰富，因此利用pc机进行开发会提高开发效率。

原因2： 嵌入式系统MCU体系结构和指令集不同，因此需要安装交叉编译工具进行编译，这样编译的目标程序才能够在相应的平台上比如：ARM、MIPS、 POWEPC上正常运行。

交叉开发环境的硬件组成主要由以下几大部分 ：

1.开发主机

2.目标机（开发板）

3.二者的链接介质，常用的主要有3种方式：(1)串口线 (2)USB线 (3)网线

对应的硬件介质，还必须要有相应的软件“介质”支持：

1.对于串口，通常用的有串口调试助手，putty工具等，工具很多，功能都差不多，会用一两款就可以；

2.对于USB线，当然必须要有USB的驱动才可以，一般芯片公司会提供，比如对于三星的芯片，USB下载主要由DNW软件来完成；

3.对于网线，则必须要有网络协议支持才可以， 常用的服务主要两个

第一：tftp服务：

主要用于实现文件的下载，比如开发调试的过程中，主要用tftp把要测试的bootloader、kernel和文件系统直接下载到内存中运行，而不需要预先烧录到Flash芯片中，一方面，在测试的过程中，往往需要频繁的下载，如果每次把这些要测试的文件都烧录到Flash中然后再运行也可以，但是缺点是：过程比较麻烦，而且Flash的擦写次数是有限的；另外一方面：测试的目的就是把这些目标文件加载到内存中直接运行就可以了，而tftp就刚好能够实现这样的功能，因此，更没有必要把这些文件都烧录到Flash中去。

第二： nfs服务：

主要用于实现网络文件的挂载，实际上是实现网络文件的共享，在开发的过程中，通常在系统移植的最后一步会制作文件系统，那么这是可以把制作好的文件系统放置在我们开发主机PC的相应位置，开发板通过nfs服务进行挂载，从而测试我们制作的文件系统是否正确，在整个过程中并不需要把文件系统烧录到Flash中去，而且挂载是自动进行挂载的，bootload启动后，kernel运行起来后会根据我们设置的启动参数进行自动挂载，因此，对于开发测试来讲，这种方式非常的方便，能够提高开发效率。

另外，还有一个名字叫 samba 的服务也比较重要，主要用于文件的共享，这里说的共享和nfs的文件共享不是同一个概念，nfs的共享是实现网络文件的共享，而samba实现的是开发主机上 Windows主机和Linux虚拟机之间的文件共享，是一种跨平台的文件共享 ，方便的实现文件的传输。

以上这几种开发的工具在嵌入式开发中是必备的工具，对于嵌入式开发的效率提高做出了伟大的贡献，因此，要对这几个工具熟练使用，这样你的开发效率会提高很多。等测试完成以后，就会把相应的目标文件烧录到Flash中去，也就是等发布产品的时候才做的事情，因此对于开发人员来说，所有的工作永远是测试。

通过前面的工作，我们已经准备好了交叉开发环境的硬件部分和一部分软件，最后还缺少交叉编译器，读者可能会有疑问，为什么要用交叉编译器？前面已经讲过，交叉开发环境必然会用到交叉编译工具，通俗地讲就是在一种平台上编译出能运行在体系结构不同的另一种平台上的程序，开发主机PC平台（X86 CPU）上编译出能运行在以ARM为内核的CPU平台上的程序，编译得到的程序在X86 CPU平台上是不能运行的，必须放到ARM CPU平台上才能运行，虽然两个平台用的都是Linux系统。相对于交叉编译，平常做的编译叫本地编译，也就是在当前平台编译，编译得到的程序也是在本地执行。用来编译这种跨平台程序的编译器就叫交叉编译器，相对来说，用来做本地编译的工具就叫本地编译器。所以要生成在目标机上运行的程序，必须要用交叉编译工具链来完成。

这里又有一个问题，不就是一个交叉编译工具吗？为什么又叫交叉工具链呢？原因很简单，程序不能光编译一下就可以运行，还得进行汇编和链接等过程，同时还需要进行调试，对于一个很大工程，还需要进行工程管理等等，所以，这里 说的交叉编译工具是一个由 编译器、连接器和解释器 组成的综合开发环境，交叉编译工具链主要由binutils(主要包括汇编程序as和链接程序ld)、gcc(为GNU系统提供C编译器)和glibc(一些基本的C函数和其他函数的定义) 3个部分组成。有时为了减小libc库的大小，也可以用别的 c 库来代替 glibc，例如 uClibc、dietlibc 和 newlib。

那么，如何得到一个交叉工具链呢？是从网上下载一个“程序”然后安装就可以使用了吗？回答这个问题之前先思考这样一个问题，我们的交叉工具链顾名思义就是在PC机上编译出能够在我们目标开发平台比如ARM上运行的程序，这里就又有一个问题了，我们的ARM处理器型号非常多，难道有专门针对我们某一款的交叉工具链吗？若果有的话，可以想一想，这么多处理器平台，每个平台专门定制一个交叉工具链放在网络上，然后供大家去下载，想想可能需要找很久才能找到适合你的编译器，显然这种做法不太合理，且浪费资源！因此，要得到一个交叉工具链，就像我们移植一个Linux内核一样，我们只关心我们需要的东西，编译我们需要的东西在我们的平台上运行，不需要的东西我们不选择不编译，所以，交叉工具链的制作方法和系统移植有着很多相似的地方，也就是说，交叉开发工具是一个支持很多平台的工具集的集合(类似于Linux源码)，然后我们只需从这些工具集中找出跟我们平台相关的工具就行了，那么如何才能找到跟我们的平台相关的工具，这就是涉及到一个如何制作交叉工具链的问题了。

通常构建交叉工具链有如下三种方法：

方法一 ： 分步编译和安装交叉编译工具链所需要的库和源代码，最终生成交叉编译工具链。该方法相对比较困难，适合想深入学习构建交叉工具链的读者。如果只是想使用交叉工具链，建议使用下列的方法二构建交叉工具链。

方法二： 通过Crosstool-ng脚本工具来实现一次编译，生成交叉编译工具链，该方法相对于方法一要简单许多，并且出错的机会也非常少，建议大多数情况下使用该方法构建交叉编译工具链。

方法三 ： 直接通过网上下载已经制作好的交叉编译工具链。该方法的优点不用多说，当然是简单省事，但与此同时该方法有一定的弊端就是局限性太大，因为毕竟是别人构建好的，也就是固定的，没有灵活性，所以构建所用的库以及编译器的版本也许并不适合你要编译的程序，同时也许会在使用时出现许多莫名其妙的错误，建议读者慎用此方法。

crosstool-ng是一个脚本工具，可以制作出适合不同平台的交叉编译工具链，在进行制作之前要安装一下软件：

$ sudo apt-get install g++ libncurses5-dev bison flex texinfo automake libtool patch gcj cvs cvsd gawk

crosstool脚本工具可以在http://ymorin.is-a-geek.org/projects/crosstool下载到本地，然后解压，接下来就是进行安装配置了，这个配置优点类似内核的配置。主要的过程有以下几点：

1. 设定源码包路径和交叉编译器的安装路径

2. 修改交叉编译器针对的构架

3. 增加编译时的并行进程数，以增加运行效率，加快编译，因为这个编译会比较慢。

4. 关闭JAVA编译器 ，减少编译时间

5. 编译

6. 添加环境变量

7. 刷新环境变量。

8. 测试交叉工具链

到此，嵌入式Linux系统移植四大部分的第一部分工作全部完成，接下来可以进行后续的开发了。

第二部分：bootloader的选择和移植

01 Boot Loader 概念

就是在 *** 作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用 *** 作系统内核准备好正确的环境，他就是所谓的引导加载程序（Boot Loader）。

02 为什么系统移植之前要先移植BootLoader？

BootLoader的任务是引导 *** 作系统，所谓引导 *** 作系统，就是启动内核，让内核运行就是把内核加载到内存RAM中去运行，那先问两个问题：第一个问题，是谁把内核搬到内存中去运行？第二个问题：我们说的内存是SDRAM，大家都知道，这种内存和SRAM不同，最大的不同就是SRAM只要系统上电就可以运行，而SDRAM需要软件进行初始化才能运行，那么在把内核搬运到内存运行之前必须要先初始化内存吧，那么内存是由谁来初始化的呢？其实这两件事情都是由bootloader来干的，目的是为内核的运行准备好软硬件环境，没有bootloadr我们的系统当然不能跑起来。

03 bootloader的分类

首先更正一个错误的说法，很多人说bootloader就是U-boot，这种说法是错误的，确切来说是u-boot是bootloader的一种。也就是说bootloader具有很多种类，

由上图可以看出，不同的bootloader具有不同的使用范围，其中最令人瞩目的就是有一个叫U-Boot的bootloader，是一个通用的引导程序，而且同时支持X86、ARM和PowerPC等多种处理器架构。U-Boot，全称 Universal Boot Loader，是遵循GPL条款的开放源码项目，是由德国DENX小组开发的用于多种嵌入式CPU的bootloader程序，对于Linux的开发，德国的u-boot做出了巨大的贡献，而且是开源的。

u-boot具有以下特点：

① 开放源码；

② 支持多种嵌入式 *** 作系统内核，如Linux、NetBSD, VxWorks, QNX, RTEMS, ARTOS, LynxOS；

③ 支持多个处理器系列，如PowerPC、ARM、x86、MIPS、XScale；

④ 较高的可靠性和稳定性；

⑤ 高度灵活的功能设置，适合U-Boot调试、 *** 作系统不同引导要求、产品发布等；

⑥ 丰富的设备驱动源码，如串口、以太网、SDRAM、FLASH、LCD、NVRAM、EEPROM、RTC、键盘等；

⑦ 较为丰富的开发调试文档与强大的网络技术支持；

其实，把u-boot可以理解为是一个小型的 *** 作系统。

04 u-boot的目录结构

* board 目标板相关文件，主要包含SDRAM、FLASH驱动；

* common 独立于处理器体系结构的通用代码，如内存大小探测与故障检测；

* cpu 与处理器相关的文件。如mpc8xx子目录下含串口、网口、LCD驱动及中断初始化等文件；

* driver 通用设备驱动，如CFI FLASH驱动(目前对INTEL FLASH支持较好)

* doc U-Boot的说明文档；

* examples可在U-Boot下运行的示例程序；如hello_world.c,timer.c；

* include U-Boot头文件；尤其configs子目录下与目标板相关的配置头文件是移植过程中经常要修改的文件；

* lib_xxx 处理器体系相关的文件，如lib_ppc, lib_arm目录分别包含与PowerPC、ARM体系结构相关的文件；

* net 与网络功能相关的文件目录，如bootp,nfs,tftp；

* post 上电自检文件目录。尚有待于进一步完善；

* rtc RTC驱动程序；

* tools 用于创建U-Boot S-RECORD和BIN镜像文件的工具；

05 u-boot的工作模式

U-Boot的工作模式有 启动加载模式和下载模式 。启动加载模式是Bootloader的正常工作模式，嵌入式产品发布时，Bootloader必须工作在这种模式下，Bootloader将嵌入式 *** 作系统从FLASH中加载到SDRAM中运行，整个过程是自动的。 下载模式 就是Bootloader通过某些通信手段将内核映像或根文件系统映像等从PC机中下载到目标板的SDRAM中运行，用户可以利用Bootloader提供的一些令接口来完成自己想要的 *** 作，这种模式主要用于测试和开发。

06 u-boot的启动过程

大多数BootLoader都分为stage1和stage2两大部分，U-boot也不例外。依赖于cpu体系结构的代码（如设备初始化代码等）通常都放在stage1且可以用汇编语言来实现，而stage2则通常用C语言来实现，这样可以实现复杂的功能，而且有更好的可读性和移植性。

1、 stage1(start.s代码结构)

U-boot的stage1代码通常放在start.s文件中，它用汇编语言写成，其主要代码部分如下：

（1） 定义入口。由于一个可执行的image必须有一个入口点，并且只能有一个全局入口，通常这个入口放在rom(Flash)的0x0地址，因此，必须通知编译器以使其知道这个入口，该工作可通过修改连接器脚本来完成。

（2）设置异常向量(exception vector)。

（3）设置CPU的速度、时钟频率及中断控制寄存器。

（4）初始化内存控制器 。

（5）将rom中的程序复制到ram中。

（6）初始化堆栈 。

（7）转到ram中执行，该工作可使用指令ldrpc来完成。

2、 stage2（C语言代码部分）

lib_arm/board.c中的start armboot是C语言开始的函数，也是整个启动代码中C语言的主函数，同时还是整个u-boot（armboot）的主函数，该函数主要完成如下 *** 作：

（1）调用一系列的初始化函数。

（2）初始化flash设备。

（3）初始化系统内存分配函数。

（4）如果目标系统拥有nand设备，则初始化nand设备。

（5）如果目标系统有显示设备，则初始化该类设备。

（6）初始化相关网络设备，填写ip,c地址等。

（7）进入命令循环（即整个boot的工作循环），接受用户从串口输入的命令，然后进行相应的工作。

07 基于cortex-a8的s5pc100bootloader启动过程分析

s5pc100支持两种启动方式，分别为USB启动方式和NandFlash启动方式：

1. S5PC100 USB启动过程

[1] A8 reset, 执行iROM中的程序

[2] iROM中的程序根据S5PC100的配置管脚(SW1开关4，拨到4对面)，判断从哪里启动(USB)

[3] iROM中的程序会初始化USB，然后等待PC机下载程序

[4] 利用DNW程序，从PC机下载SDRAM的初始化程序到iRAM中运行，初始化SDRAM

[5] SDRAM初始化完毕，iROM中的程序继续接管A8, 然后等待PC下载程序(BootLoader)

[6] PC利用DNW下载BootLoader到SDRAM

[7] 在SDRAM中运行BootLoader

2. S5PC100 Nandflash启动过程

[1] A8 reset, 执行IROM中的程序

[2] iROM中的程序根据S5PC100的配置管脚(SW1开关4，拨到靠4那边)，判断从哪里启动(Nandflash)

[3] iROM中的程序驱动Nandflash

[4] iROM中的程序会拷贝Nandflash前16k到iRAM

[5] 前16k的程序(BootLoader前半部分)初始化SDRAM，然后拷贝完整的BootLoader到SDRAM并运行

[6] BootLoader拷贝内核到SDRAM，并运行它

[7] 内核运行起来后，挂载rootfs，并且运行系统初始化脚本

08 u-boot移植(基于cortex_a8的s5pc100为例)

1.建立自己的平台

(1).下载源码包2010.03版本，比较稳定

(2).解压后添加我们自己的平台信息，以smdkc100为参考版，移植自己s5pc100的开发板

(3).修改相应目录的文件名，和相应目录的Makefile，指定交叉工具链。

(4).编译

(5).针对我们的平台进行相应的移植，主要包括修改SDRAM的运行地址，从0x20000000

(6).“开关”相应的宏定义

(7).添加Nand和网卡的驱动代码

(8).优化go命令

(9).重新编译 make distclean(彻底删除中间文件和配置文件) make s5pc100_config(配置我们的开发板) make(编译出我们的u-boot.bin镜像文件)

(10).设置环境变量，即启动参数，把编译好的u-boot下载到内存中运行，过程如下：

1. 配置开发板网络

ip地址配置:

$setenv ipaddr 192.168.0.6 配置ip地址到内存的环境变量

$saveenv 保存环境变量的值到nandflash的参数区

网络测试:

在开发开发板上ping虚拟机：

$ ping 192.168.0.157(虚拟机的ip地址)

如果网络测试失败,从下面几个方面检查网络：

1. 网线连接好

2. 开发板和虚拟机的ip地址是否配置在同一个网段

3. 虚拟机网络一定要采用桥接(VM--Setting-->option)

4. 连接开发板时，虚拟机需要设置成 静态ip地址

2. 在开发板上，配置tftp服务器(虚拟机)的ip地址

$setenv serverip 192.168.0.157(虚拟机的ip地址)

$saveenv

3. 拷贝u-boot.bin到/tftpboot(虚拟机上的目录)

4. 通过tftp下载u-boot.bin到开发板内存

$ tftp 20008000(内存地址即可) u-boot.bin(要下载的文件名)

如果上面的命令无法正常下载:

1. serverip配置是否正确

2. tftp服务启动失败，重启tftp服务

#sudo service tftpd-hpa restart

5. 烧写u-boot.bin到nandflash的0地址

$nand erase 0(起始地址) 40000(大小) 擦出nandflash 0 - 256k的区域

$nand write 20008000((缓存u-boot.bin的内存地址) 0(nandflash上u-boot的位置) 40000(烧写大小)

6. 切换开发板的启动方式到nandflash

1. 关闭开发板

2. 把SW1的开关4拨到4的那边

3. 启动开发板，它就从nandflash启动

第一步、建立交叉编译环境

没有交叉开发经验的读者，可能一时很难接受这个概念。首先，要明白两个概念：一般

我们工作的机器，称为开发机、主机；我们制作好的系统将要放到某台机器，如手机或另一

台PC机，这台机我们称为目标主机。

我们一般开发机上已经有一套开发工具，我们称之为原生开发套件，我们一般就是用它

们来写程序，那么，那什么又是交叉编译环境呢？其实一点也不神秘，也就是在开发机上再

安装一套开发工具，这套开发工具编译出来的程序，如内核、系统工作或者我们自己的程序，

是放在目标主机上运行的。

那么或许有初学者会问，直接用原生开发工具为目标主机编译程序不就完了？至少我当

初是这么想的。一般来说，我们的开发机都是X86

平台，原生开发套件开发的工具，也针

对X86

平台，而我们的目标主机可能是PowerPC、IXP、MIPS……所以，我们的交叉编译

环境是针对某一类具体平台的。

一般来讲，交叉开发环境需要二进制工具程序、编译器、C链接库，嵌入式开发常用的

这三类软件是：

Binutils

Gcc

uClibc

当然，GNU包含的工具套件不仅于此，你还要以根据实际需要，进行选择

第二步、编译内核

开发工具是针对某一类硬件平台，内核同样也是。这一步，我们需要用第一步中建立的

工具，对内核进行编译，对于有内核编译经验的人来说，这是非常简单的；

第三步、建立根文件系统

也就是建立我们平常看到的bin、dev、proc……这一大堆目录，以及一些必备的文件；

另外，我们还需要为我们的目标系统安装一些常用的工具软件，如ls、ifconfig……当然，

一个办法是找到这些工具的源代码，用第一步建立的交叉编译工具来编译，但是这些软件一

是数量多，二是某些体积较大，不适合嵌入式系统，这一步，我们一般都是用busybox来完

成的，包括系统引导软件init；

最后，我们为系统还需要建立初始化的引导文件，如inittab……

嵌入式 *** 作系统的分类 篇1

第一类、传统的经典RTOS：

最主要的便是Vxworks *** 作系统，以及其Tornado开发平台。Vxworks因出现稍早，实时性很强(据说可在1ms内响应外部事件请求)，并且内核可极微(据说最小可8K)，可靠性较高等，所以在北美，Vxworks占据了嵌入式系统的多半疆山。特别是在通信设备等实时性要求较高的系统中，几乎非Vxworks莫属。Vxworks的很多概念和技术都和Linux很类似，主要是C语言开发。像Bell-alcatel、Lucent、华为等通信企业在开发产品时，Vxworks用得很多。但Vxworks因价格很高，所以一些小公司或小产品中往往用不起。目前很多公司都在往嵌入式Linux转(听说华为目前正在这样转)。但无论如何，Vxworks在一段长时间内仍是不可动摇的。与Vxworks类似的稍有名的实时 *** 作系统还有pSOS、QNX、Nucleus等RTOS。

第二类、嵌入式Linux *** 作系统：

Linux的前途除作为服务器 *** 作系统外，最成功的便是在嵌入式领域的应用，原因当然是免费、开源、支持软件多、呼拥者众，这样嵌入式产品成本会低。Linux本身不是一个为嵌入式设计的 *** 作系统，不是微内核的，并且实时性不强。目前应用在嵌入式领域的Linux系统主要有两类：一类是专为嵌入式设计的已被裁减过的Linux系统，最常用的是uClinux(不带MMU功能)，目前占较大应用份额，可在ARM7上跑；另一类是跑在ARM9上的，一般是将Linux2.4.18内核移植在其上，可使用更多的Linux功能(当然uClinux更可跑在ARM9上)。很多人预测，嵌入式Linux预计将占嵌入式 *** 作系统的50%以上份额，非常重要。缺点是熟悉Linux的人太少，开发难度稍大。目前很多教材和很多大学都以ucOS/II为教学用实时 *** 作系统，这主要是由于ucOS/II较简单，且开源，非常适合入门者学习实时 *** 作系统原理，但ucOS/II的缺点是功能有限，实用用得较少，所以要学习就应学直接实用的，比如uClinux就很实用。况且熟悉了Linux开发，不仅在嵌入式领域有用，对开发Linux应用软件，对加深 *** 作系统的认识也有帮助，可谓一举多得。据说，目前Intel、Philip都在大搞ARM+LINUX的嵌入式开发，Fujitum则是在自己的处理器上大搞Linux开发。目前在嵌入式Linux领域，以下几个方面的人特别难找，一是能将Linux移植到某个新型号的开发版上；二是能写Linux驱动程序的人；三是熟悉Linux内核裁减和优化的人。

第三类、WindowsCE嵌入式 *** 作系统：

Microsoft也看准了嵌入式的巨大市场，WinCE出来只有几年时间，但目前已占据了很大市场份额，特别是在PDA、手机、显示仪表等界面要求较高或者要求快速开发的场合，WinCE目前已很流行(据说有一家卖工控机的公司板子卖得太好，以至来不及为客户裁减WinCE)。WinCE目前主要为4.2版(.NET)，开发平台主要为WinCEPlatformBuilder，有时也用EVC环境开发一些较上层的应用，由于WinCE开发都是大家熟悉的VC++环境，所以学习Windows程序设计课程不会有多大难度，这也是WinCE容易被人们接受的原因，开发环境方便快速，微软的强大技术支持，WinCE开发难度远低于嵌入式Linux。对于急于完成，不想拿嵌入式Linux冒险的开发场合，WinCE是最合适了(找嵌入式Linux的人可没那么好找的)，毕竟公司不能像学生学习那样试试看，保证开发成功更重要。根据不同的侧重点，WinCE还有两个特殊版本，一个是MSPocketPC *** 作系统专用于PDA上(掌上电脑)，另一个是MSSmartPhone *** 作系统用于智能手机上(带PDA功能的手机)，两者也都属于WinCE平台。在PDA和手机市场上，除WinCE外，著名的PDA嵌入式 *** 作系统还有PalmOS(因出现很早，很有名)、Symbian等，但在WinCE的强劲冲击下，Palm和Symbian来日还能有多长?据观察，目前在嵌入式平台上，LINUX是叫得最响，但还是WinCE实际用得更多。嵌入式LINUX可能更多地是一些有长远产品计划的公司，为降低成本而进行长远考虑。WinCE和多媒体(如MPEG技术)是微软亚洲工程院目前做得较多的项目领域之一，他们很需要精通WinCE的人。

嵌入式 *** 作系统的分类 篇2

目前我国已推出一些应用比较成功的EOS产品系列。随着Internet技术的发展、信息家电的普及应用及EOS的微型化和专业化，EOS开始从单一的弱功能向高专业化的强功能方向发展。嵌人式 *** 作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。EOS是相对于一般 *** 作系统而言的，它除了是具备了一般的 *** 作系统最基本的功能，比如：任务调度、同步机制、中断处理、文件功能之外的话，它还含有以下的特针：

(1)可装卸性：开放性、可伸缩性的体系结构。

(2)强实时性：EOS实时性一般较强，可用于各种设备控制当中。

(3)统一的接口：提供各种设备驱动接入。

(4) *** 作方便、简单、提供友好的图形GUI，图形界面，追求易学易用。

(5)提供强大的网络功能，支持TCP/IP协议及其它协议，提供TCP/UDP/IP/PPP协议支持及统一的MAC访问层接口，为各种移动计算设备预留接口。

(6)强稳定性，弱交互性：嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预，这就要负责系统管理的EOS臭有较强的稳定性。嵌入式 *** 作系统的用户接日一般不提供 *** 作命令，它通过系统调用命令向用户程序提供服务。

(7)固化代码：在嵌入系统中，嵌入式 *** 作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中。辅助存储器在嵌入式系统中很少使用，因此，嵌入式 *** 作系统的文件管理功能应该能够很容易地拆卸，而用各种内存文件系统。

(8)更好的硬件适应性，也就是良好的移植性。

国际上用于信息电器的嵌入式 *** 作系统有40种左右。现在，市场上非常流行的EOS产品，包括3Corn公司下属子公司的PalmOS，全球占有份额达50%，Microsoft公司的WindowsCE不过29%。在美国市场，PalmOS更以80%的占有率远超WindowsCE.开放源代码的Linux很适于做信息家电的开发。

然而我们常见的嵌入式系统有：Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX、Rtems、QNX、INTEGRITY、OSE、CExecutive.嵌入式 *** 作系统的发展也必将带动新一轮的科技竞争。

嵌入式 *** 作系统的分类 篇3

常见的嵌入式系统有这么多：

Linux、uClinux、WinCE、PalmOS、Symbian、eCos、uCOS-II、VxWorks、pSOS、Nucleus、ThreadX、Rtems、QNX、INTEGRITY、OSE、CExecutive、autosar......

什么是嵌入式 *** 作系统?

嵌入式 *** 作系统是一种支持嵌入式系统应用的 *** 作系统软件，它是嵌入式系统的重要组成部分。嵌入时 *** 作系统具有通用 *** 作系统的基本特点，能够有效管理复杂的系统资源，并且把硬件虚拟化。

从应用角度可分为通用型嵌入式 *** 作系统和专用型嵌入式 *** 作系统。常见的通用型嵌入式 *** 作系统有Linux、VxWorks、WindowsCE.net等。常用的专用型嵌入式 *** 作系统有SmartPhone、PocketPC、Symbian等。

按实时性可分为两类：

实时嵌入式 *** 作系统主要面向控制、通信等领域。如WindRiver公司的VxWorks、ISI的pSOS、QNX系统软件公司的QNX、ATI的Nucleus，很多汽车电子行业都是利用实时性很强的 *** 作系统等。

非实时嵌入式 *** 作系统主要面向消费类电子产品。这类产品包括PDA、移动电话、机顶盒、电子书、WebPhone等。如微软面向手机应用的SmartPhone *** 作系统。

嵌入式系统的设计和实现而言，基本上需要四种不同的工作：系统设计工作，硬件设计工作，驱动程序和 *** 作系统移植工作和应用程序设计开发工作。

1、 系统设计工作

在系统的设计阶段，系统分析师将根据需求确定系统的硬件的基本构成，根据系统的需求选择使用那种处理器，使用哪种 *** 作系统，使用那些软件开发工具。系统分析师往往是较为完整的参与过嵌入式系统设计的全过程，对于系统应用的行业较为了解，对于嵌入式系统本身的开发流程十分清楚的人。

2、硬件设计工作

系统硬件设计人员需要根据系统分析师的设计结果，进行硬件原理图的设计。通常需要硬件设计人员熟悉嵌入式系统的硬件构成。硬件设计人员需要了解常用的嵌入式系统处理器，存储器(Flash，SDRAM)，以太网MAC芯片，音频/视频编解码芯片，电源管理芯片，总线接口电路(USB,PCI)，液晶显示模块，可编程逻辑器件(FPGA/CPLD)，无线网络通信模块(Bluetooth,WLAN,GPRS)等硬件电路构成元素的基本工作原理，连接使用方法，使用注意事项，基本调试方法等内容。在网络上能找到很多公司的评估板的原理图，对于这些原理图要仔细研究，摸清处理器同存储器，网卡，液晶模块等器件的连接方法和原因。通过对这些电路的研究，能够较快地了解整个嵌入式系统的构成，这些电路同实际产品中的电路虽有一定差别的，特别是对于手持设备，但这些差别不影响初学者学习嵌入式系统的硬件设计基本构成。

1)学习Linux系统安装、常用命令、应用程序安装。

2)学习Linux下的C编程、这本书必学《UNIX环境高级编程》、《UNIX　网络编程》，RechardStevens写的，C高手大都学习过《C和指针》、《C缺陷与陷阱》、《高质量C/C++编程指南》、《C专家编程》、《TheCprogrammingLanguage》

3)程序员大都要学：数据结构，嵌入式程序员数据结构必学！

4)底层开发人员大都要学：微机原理、计算机体系结构，嵌入式开发人员必学！

5)单片机可以让一个从事软件开发的人了解和如何 *** 作硬件，有必要学，因为一开始就从ARM入手，不太现实！

6)ARM体系结构，其中有汇编。

7)数字电路有必要学习，不然你在做底层开发时真的会不知道怎么看原理图，起码也得懂与或门吧。

8)ARM+Linux应用程序开发。(前提是要有开发板)

9)要做底层开发，就必须知道软硬件之间是如何衔接和配合工作的，那么电子技术应该要好好学习了，很多时候会用到模拟电路知识，这是区别好手与菜鸟的不同之处之一。

10)Linux下的汇编要学，这样你才能真正了解你写的程序是如何在一个特定的硬件上跑的。这是区别好手与菜鸟的不同之处之二。

11)TCP/IP协议栈要学，所有的嵌入式高手都得掌握的东西，这是区别好手与菜鸟的不同之处之三。

12)有了这些东西，拿下Linux驱动已经不再话下，需要你去学习Linux内核源代码和Linux驱动程序设计，这是一个技术升华。

13)音频、视频的解码译码技术你得学。

14)各种IC，各种bootloader你能够参与其开发设计。

15)自行设计开发新产品，新技术。

学到这个地步差不多要花个3年的时间吧。但是后面的路该怎么走呢?嵌入式系统性的东西搞了一个产品之后，基本上一些套路都摸清楚了。

不同的行业，对于系统的要求是不一样的，比如汽车行业，航空航天行业等一些高精度，高安全的需要对实时性要求非常之高，对于安全性和可靠性的要求非常严格。而有些行业比如消费类产品，娱乐类的，生活用具方面的对于用户体验是不一样的，数码产品对于一些图像声音的处理，要求更高，需要高清，高品质的。而对于一些通信设备类对于网络的应答数据传输要求就非常严格，等等。这些根据不同的要求，选择符合自己的 *** 作系统，能对开发工作有更大的帮助。

嵌入式 *** 作系统的分类 篇4

DOS

微软一开始选用了派特森的Q-DOS“QUICKANDDISKOPERATINGSYSTEM”为基础然后再扩充功能而成MS-DOS，主要是采用由IBM提供的使用8088微处理器的计算机作开发平台，它是以16字节单人单工 *** 作系统，特别适合一些功能简单装置使用。

WindowsCE

虽然微软Windows系统已经称霸了PCDesktop环境。但是对于嵌入式系统这块大饼，微软也是垂涎已久，桌上型的Windows桌业系统对于嵌入式系统来说自然是太过于肥大的产物，于是微软推出精简版的WindowsCE作为进攻嵌入式系统的主力。目前主要应用于PDA上头，但是跟微软一系列Windows系统一般，WindowsCE也承袭了原有的缺点：耗系统资源、不稳定、效率不佳等等。毛病实在太多，后来将整个架构重新改写后推出WindowsCE3.0版，或称为PocketPC。改版之后的确改进了不少缺点。

WindowsCE可应用于PDA、WebPAD、ThinClient等等。是采用WindowsCE为 *** 作系统的SIMPad(西门子公司所有)。

Palm

由PalmComputing公司的嵌入式 *** 作系统，目前最大的应用在PDA，是市场占有率最高的PDA *** 作系统，Palm *** 作系统架构非常简洁，因为少去了很多功能，如内存管理、多任务等等，使得Palm可以非常不耗系统资源，硬件需求低，连带的整体耗电量便可压缩到非常低，因此采用Palm *** 作系统的PDA都有待机时间长的优点。

EPOC

由英国手持装置大厂Psion所开发，常用于PDA与手机结合的场合。最有名的例子Nokia9110系列手机，它就是采用EPOC系统。

著名的嵌入式实时系统

实时系统是嵌入式系统里头非常重要的一环，很多人都误以为实时系统执行速度非常快的系统，事实上不然，所谓实时代表的意义是『实时反应』，一般多人多任务 *** 作系统如：Windows、UNIX，在上面执行的软件都一起分享CPU，因为CPU速度快，所以我们感觉好象可以同时执行多支软件，其实在系统内部的同一时间内都只有一个程序在执行，每个软件都必须排队，而且规定只能用一小段时间后就要换下一位，但是因为CPU速度够快，很快又可以被执行到，所以人们感觉并不会很明显软件是一段一段在执行。这是一般所谓的非实时性的 *** 作系统运作模式，而实时 *** 作系统具有立即反应而且不能让出资源的特性，例如汽车的ABS煞车系统，如果不采用能够立即反应的实时系统，后果可就不堪设想。而这类的应用多半多属体积小、功能简单的地方，所以也算是嵌入式系统。QNX的QNXOS、WindRiver的VxWorks、Microware的OS9、pSOS等等，都是有名的嵌入式实时系统公司。

Linux

Linux不是都用来做服务器吗?不然就是Cluster，怎么会跟嵌入式系统扯上关系?不要怀疑，Linux除了对伺服工作应付自如外，嵌入式系统也难不倒Linux。

那么究竟Linux有怎样独特的能耐，可以想变大就变大想缩小就缩小?又用Linux来发展嵌入式系统有什么优点?请看底下介绍。

开放原始码、模块化设计

Linux采用GPL授权，除了把原始码公开以外，任何人都可以自由使用、修改、散布，而Linux核心本身采模块化设计，让人很容易增减功能，例如我的平台并不需要蓝芽的功能，我只要不把这项功能加入，有需要就加入，不需要就删除，由于这样的高的d性，我们可以调校出最适合我们硬件平台的核心出来。

相较于Linux，Windows是走封闭原始码路线，所以我们完全无法得知或修改它的核心部份。另外因为是采用GPL授权自然就没有什么权利金或保密协议的约束。

稳定性够

Linux不属于任何一家公司，但是它的开发人员却是全世界最多的，每天在全球都有无数的人参与LinuxKernel的改进、除错、测试，这样严苛的条件造就了稳定度高的Linux。

就因为如此，Linux虽不是商业的产物但是品质却不逊于商业产品。

网络功能强大

Linux的架构是参造UNIX系统而来，因此Linux也承袭了UNIX强大的网络功能。在这个每样事情都讲求网络的时代下，只能说是Linux大放异彩的年代。未来可能家里的电冰箱、冷气、电视机都会连上网络，如何增加这些家电的网络功能，Linux可以替他们办到。

跨平台

Linux一开始是基于Intel386机器而设计，但是随着网络的散布，各式各样的需求涌现，因此就有许多工程师致力于各式平台的移植，造成了Linux可以在x86、MIPS、ARM/StrongARM、PowerPC、Motorola68k、HitachiSH3/SH4、Transmeta..等等平台上运作的盛况。这些平台几乎涵盖了所有嵌入式系统所需的CPU，因此选择Linux就可以把更多的`硬件平台纳入考量的范围。

嵌入式环境不如x86PC那样单纯，嵌入式环境所采用的CPU架构之多，使用Linux作开发，就等于有更多硬件的选择，硬件成本是商业公司考量的一大重点，选择多自然可以找到最合适的硬件，对于公司的竞争力是有极大的帮助。

应用软件众多

自由软件世界里有个很大的特色就是软件超级多，而且几乎都是符合GPL标准，换句话说，大家都可以自由取用，因为这些软件多半是由工程师业余空暇时间所发展，而且不以营利为性质，所以并不能担保这些软件完全没有BUG，但是仍旧有许多杀手级的软件出现，大家熟知的KDE与GNOME便是很好的证明，当然与嵌入式系统较为相关如：gcc编译器、Kdevelop整合式开发环境等等。

通常我们都会先在PC端造出仿真出嵌入式的环境，并直接在上头开发，因此用的工具也都与开发一般Desktop软件类似，良好的工具能够增加开发的速度。

选择多样

如果公司有能力可以自己实作Linux嵌入式系统，因为程序代码全部都开放在那里，您可以随心所欲的设计出自己想要的EmbeddedLinux系统，但是有更多的公司的业务重点不在于此，这时候您也可以选择购买商业版的EmbeddedLinux系统，像是有名的Redhat公司、Lineo、MontaVista..等等，这些都是商业的Linux公司，购买他们的产品就可以得到完整的服务。因此商业或非商业全都在于您的需求。

自行开发系统

当然您也可以自行开发系统，严格控制硬件，但是相对的必须投注更大的成本在于研发系统上，原则上如果目标简单明确只是一些基本的I/O控制，例如：跑马灯。便适合自己开发，但是如果系统过于复杂则必须审慎评估自行研发的难度与时程的控管。

嵌入式 *** 作系统的分类 篇5

进程的同步(直接制约)：synchronism

指系统中一些进程需要相互合作，共同完成一项任务。具体说，一个进程运行到某一点时要求另一伙伴进程为它提供消息，在未获得消息之前，该进程处于等待状态，获得消息后被唤醒进入就绪态。同步是指在互斥的基础上(大多数情况)，通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源。

进程的互斥(间接制约)mutualexclusion

由于各进程要求共享资源，而有些资源需要互斥使用，因此各进程间竞争使用这些资源，进程的这种关系为进程的互斥。某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。

相关概念：

互斥：指多个进程不能同时使用同一个资源；

死锁：指多个进程互不相让，都得不到足够的资源；

饥饿：指一个进程一直得不到资源(其他进程可能轮流占用资源)

临界资源：系统中某些资源一次只允许一个进程使用，称这样的资源为临界资源或互斥资源或共享变量

临界区：进程中访问临界资源的一段代码。

临界区问题

临界区(criticalsection)：进程中访问临界资源的一段代码。

进入区(entrysection)：在进入临界区之前，检查可否进入临界区的一段代码。如果可以进入临界区，通常设置相应"正在访问临界区"标志

退出区(exitsection)：用于将"正在访问临界区"标志清除。

剩余区(remaindersection)：代码中的其余部分。

使用临界区应遵循的准则

有空让进：当无进程在临界区时，任何有权使用临界区的进程可进入

无空等待：不允许两个以上的进程同时进入临界区

多中择一：当没有进程在临界区，而同时有多个进程要求进入临界区，只能让其中之一进入临界区，其他进程必须等待

有限等待：任何进入临界区的要求应在有限的时间内得到满足

让权等待：处于等待状态的进程应放弃占用CPU

平等竞争：任何进程无权停止其它进程的运行进程之间相对运行速度无硬性规定

Linux下的进程包含以下几个关键要素：

有一段可执行程序；

有专用的系统堆栈空间；

内核中有它的控制块(进程控制块)，描述进程所占用的资源，这样，进程才能接受内核的调度；

具有独立的存储空间

进程和线程有时候并不完全区分，而往往根据上下文理解其含义。

嵌入式 *** 作系统的分类 篇6

1、绪论

电控机械式自动变速器(AutomaticMechanicalTransmission,AMT)具有传动效率高、成本低、 *** 作容易、驾驶舒适等优点，已成为车辆自动变速器发展的一个重要方向。AMT的核心部件是电控单元(TCU)，实时采集和检测输入信号(发动机转速、输入轴转速和车速，油门踏板位置、节气门开度、变速箱油温等以及各种状态信号)并进行调理、存储，同时，TCU根据这些运行参数进行工况判断并发出控制信号，完成车辆的平稳起步或自动换挡，从而使车辆获得优良的舒适性、燃油经济性与动力性能。较之传统的控制器，TCU有更多的传感器，执行器以及更为复杂的控制算法，若TCU设计不合理，难以满足实时性与可靠性的要求，同时，如果换挡规律不合理，汽车难以获得较好的燃油经济性和动力性。本文从TCU硬件和软件设计做了相应的介绍。

2、TCU软件设计

TCU软件部分的核心是控制策略，其主要部分是最佳换挡规律。本控制器采用两种换挡控制策略，即经济性换挡规律，综合性换规律，通过模式选择开关进行切换，使用Simulink搭建的换挡控制策略。

Simulink模型无法直接烧写到单片机中运行，编写好的程序通过Simulink提供的RTW工具生成可用的C代码，编写接口嵌入到软件系统中。生成的C代码是上层核心算法程序，只提供与底层程序的接口，而底层程序则须自己编写并留出对应接口和上层代码对应接口进行连接[3]。然后把相应的C代码添加到CCS中的工程文件中，并编写代码的接口，实现软件三部分的无缝连接；其中驱动程序包括信号输入通道设置与信号处理驱动程序、输出通道设置与输出处理、通信设置与数据转换。

3、TCU硬件设计

根据TCU的功能需求，把硬件电路划分以下几个部分：信号采集输入调理电路、执行器控制电路以及主控电路。

(1)主控电路：TCU的硬件电路选择了TMS320F2812主控芯片，两个16位通用定时器，以负责离合器转速信号、车速信号等脉冲信号的采集；8个16位的脉宽调制(PWM)通道、可以实现对离合器电磁阀、换挡电磁阀的控制；16通道A/D转换器，在采集节气门位置、离合器位置等传感器输入的多路模拟信号的应用中，可以简化硬件，提高系统可靠性；拥有改进的局域网络(eCAN)支持CAN2.0B协议，以实现串行信号的输入输出以及与汽车发动机ECU的信息交换,实现ECU之间的CAN通信。

(2)输入电路：对于主控芯片TMS320F2812芯片上带有AD转换模块的处理芯片，其输入的模拟信号需要经过简单的滤波、放大后才可接入DSP。开关量信号采用光电隔离来实现信号的转换，数字信号调理部分的作用是将仿正弦信号经过处理后，变成电平范围在DSP允许范围内的方波信号。数字信号调理部分的设计采用先滤波后整形，最后光电隔离的办法。

(3)TMS320F2812主控芯片EV外设提供的PWM外设功能，对电路进行控制，但，由控制器输出的PWM波的峰值电压只有5V，不足以驱动电磁阀，这就需要电磁阀驱动电路将PWM控制信号的功率进行放大，从而控制电磁阀正常工作。

4、结论

自行设计了TCU软硬件，对设计的TCU做了相应的硬件在环试验，利用RealTimeWorkshop实现控制模型向C代码的转化，优化后下载到TCU，进行了硬件在环仿真实验，篇幅有限，本文不做具体说明。试验结果表明，设计的该TCU，能按照控制策略实时、准确、可靠的控制AMT的换挡过程，同时，同时获得了较好的经济性以及动力性能。为AMT控制器的开发提供了参考。

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