LINUX应用浅析
LINUX应用浅析
摘 要：近些年来，嵌入式系统的应用在国内发展的是如火如荼，尤其是Linux嵌入式系统。在目前开发成功的嵌入式系统中，大约有一半使用的是Linux。本文重点介绍嵌入式系统的应用现状，以及Linux系统在嵌入式系统中的优势、实际应用和发展前景。
关键词： Linux、嵌入式系统
引言
嵌入式系统有着极广泛的应用，一台通用计算机的外设就包括5到10嵌入式微处理器，在制造行业、过程控制、通讯、便携式电子设备、仪器仪表、航天、军事、网络家庭等方面都有嵌入式的应用。
Linux是一种自由的多任务操作系统，Karim Yagbmour于1997年首次提议在嵌入式系统中使用Linux，虽然在当时受到质疑，但是经过这些年的发展，事实证明，使用Linux作为嵌入式系统有着很大的优势。
嵌入式Linux是指对标准Linux经过小型化剪裁处理之后，能够固化在容量只有几千或者几兆字节的存储芯片或者单片机中，适合于特定嵌入式应用场合的专用Linux操作系统。这使得它在嵌入式系统的应用更加的广泛。
一、目前Linux嵌入式的研究现状
嵌入式产业现已成为中国IT产业中的一个重要的新兴产业和增长点，主要表现在：产业持续快速增长；新产品、新技术更新速度加快；应用的市场空间不断扩展，终端应用产品市场规模巨大；嵌入式技术不断发展进步；嵌入式产业发展环境不断改善。
这样，需要更多的这方面的专业人员，来致力更加深入的研究。再进一步扩展它的应用范围。
二、 嵌入式系统的概念
（一）嵌入式系统的定义
所谓嵌入式系统，就是以应用为中心，以计算机为基础，并且软硬件是可裁剪的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、低耗等有严格要求的专用计算机系统。它与通用计算机系统的本质区别在于，系统的应用不同，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，如手机、MP5等，而且用户并不关心这个系统的存在。
（二）嵌入式系统的构成
嵌入式系统一般包括嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统和应用程序四个部分。它涵盖了通信、网络、工业控制、消费电子、汽车电子等各个行业。
（三）嵌入式系统的特点
1、高可靠性；
2、 在恶劣的环境或突然断电的情况下，系统仍然能够正常工作；
3、 许多的嵌入式应用要求实时性，这就是要求嵌入式操作系统具有实时处理能力；
4、 嵌入式系统和具体应用有机结合在一起，它的升级换代也是具体产品同步进行；
5、 嵌入式系统中的软件代码要求质量高、高可靠性，一般都固化在只读存储器中或闪存中，也就是说软件要求固态化存储，而不是存储在磁盘等载体中。
三、嵌入式系统的应用现状
计算无处不在，在我们的周围，手机、PDA、遥控开关、电子手杖、以家庭网络为核心呃信息家电等，嵌入式系统已经慢慢的渗透到我们工作生活的方方面面。
目前，在工业和服务领域中，使用嵌入式技术的数字机床、智能工具、工业机器人、服务机器人也将逐渐改变传统的工业和服务方式。据估计，每年全球嵌入式系统带来的相关工业产值已经超过1万亿美元。随着多功能手机、便携式多媒体播放机、数码相机、HDTV等新型产品的发展的认可，嵌入式系统以每年30%的速度递增（据IDC 2008年预测）。
现在，智能手机、3G移动手机、智能仪表等高端产品的广泛应用，更加诠释了嵌入式系统的飞速发展和应用。
四、Linux系统在嵌入式系统中的优势
在目前开发成功的嵌入式系统中，大约有一半使用的是Linux。它之所以在嵌入式系统上去的如此辉煌的成果，与其自身的优秀特性是分不开的。
（一）LINUX的应用广泛
Linux能够支持X86、ARM、MIPS、ALPHA、PowerPC等多种体系结构，尤其是Linux与ARM的结合，广泛的应用到便携式消费类电子产品、网络、无限设备、汽车、医疗和存储产品等。
（二）LINUX的内核精简而高效
针对不同的实际需求，可以将内核功能进行适当裁剪，减少了对硬件资源的消耗。所有的内核代码都可以在/usr/src/linux下找到，系统开发人员就可以根据自己的需求更改或是套用这些源代码。
（三）开放代码，软件丰富
Linux是开放源代码的自由操作系统，它为用户提供了最大限度的自由度，由于嵌入式系统千差万别，往往需要针对具体的应用进行修改和优化。
（四）可移植性好
其模块化的特点也便于开发人员进行删减或修改，同时，它还具有一系列的开发工具，嵌入式Linux为开发者提供了一整套的工具链，能够很方便地实现从操作系统内核到用户应用软件各个级别的调试。
（五）与网络通信密不可分
它具有完善的网络性能，并且具有多种网络服务程序。
以下是Linux嵌入式系统与WindowsCE嵌入式系统的比较，不难看出，Linux的优势：
表1 LINUX嵌入式系统与WindowsCE嵌入式系统的比较
五、 Linux系统在嵌入式系统中的应用
（一） Linux的实时应用
许多嵌入式系统要求能预测、可限定响应时间地响应外界事件，此类实时系统包括工厂自动控制、数据采集、控制系统、音频及视频应用、多数电脑化产品及设备。尽管Linux不是一个真正的实时操作系统（Linux内核不提供对事件优先级及抢占特性的支持），但它已经有几个增加的选择可以给基于Linux的系统提供实时特性。
其中，最常用的办法就是双核结合，把一个通用操作系统作为一个任务运行在一个实时内核上。通用操作系统提供磁盘读写、网络及通讯、串并口读写、系统初始化、内存管理等功能，而实时内核则处理实施事件的响应。双内核策略充分兼容标准的Linux，而又不采用一种不干扰原Linux的方式来增加了实时功能。
嵌入式Linux系统的执行流：加电，启动FLASH MEMORY 中的boot Linux内核 内核启动，初始化外 运行应用程序
（二）嵌入式Linux系统方面的产品主要有三种
第一类是专门为Linux的嵌入式应用而做的。产品的研发方向是如何让Linux更小、更容易嵌入到体积要求和功能、性能要求更高的硬件中去，如MontaVista的MontaVista Linux 等。第二类是专门为Linux的实时特性设计的产品。将Linux开发成实时系统尤其是硬实时系统，应用于一些关键的控制场合。如：Fsmlabs公司开发出来的RT-Linux产品已经用在工业控制的很多方面。第三类的产品是将实时性和嵌入式方案结合起来的方案。很多公司这么做，并且提供集成化的开发方案。
所以在选择嵌入式要求和实时性要求时，应该选择适合自己的嵌入式Linux。
（三）应用举例
Pocketix是一个内核基于标准Linux的嵌入式操作系统，由一个体积很小的内核及一些可以根据需要进行定制的系统模块组成，其系统占用空间极小，启动速度快，稳定性好，支持标准以太网和TCP/IP协议、中文支持采用国际化路线，提供桌面和窗口管理功能、带WEB浏览器和文件管理器，支持智能拼写和五笔字型输入。
该系统不仅可以广泛应用于移动计算机平台、家庭信息环境（机顶盒，数字电视）、工业、商业控制（智能工控设备，POS/ATM机）等信息家电上，还可以应用于与Internet相连接的一切接入设备。目前在该系统X86芯片上运行，以后将会支持PA-RISC，power pc，ARM,MIPS,68XXX等多种芯片。
六、 Linux系统应用于嵌入式系统的发展前景
随着Iphone系类产品的上市，引起嵌入式领域又一次波澜。嵌入式Linux依旧保持着快速长的势头，继续坚守目前嵌入式市场的领军地位。随着ARM芯片的应用发展，未来会有大量基于ARM+Linux内核的嵌入式设备的涌现。世界各国和各知名厂商都在为嵌入式软件的发展而努力。操作系统领域，老牌Linux厂商如RedHat，Nove11等都把目光集中到了嵌入式领域。诺基亚、苹果、三星等手持移动设备厂商也大步迈进嵌入式领域，纷纷推出新型嵌入式Linux手机。微软也在从基于PC的软件市场，延伸到基于各种移动消费电子产品、专有设备终端的嵌入式软件产品市场。
嵌入式Linux的飞速发展，当然对这方面的人才也是需求旺盛，但是据目前分析，国内乃至国际，能够掌握这些技术的人才相当复杂，这也制约着它的发展，所以，这方面人才的培养也是势在必行的事情。
综上，由于Linux具有对各种设备的广泛支持性，因此，能方便地应用于机顶盒、IA设备、PDA、掌上电脑、WAP手机、寻呼机、车载盒以及工业控制等智能信息产品中。与PC相比，手持设备、IA设备以及信息家电的市场容量要高得多，而Linux嵌入式系统的强大的生命力和利用价值，使越来越多的企业和高校表现出对它极大的研发热情。
七、 结束语
在嵌入式系统的应用中，Linux嵌入式操作系统所具有的技术优势和独特的开发模式给业界以新异。它提供了一个永远有人不停顿的自发的寻找出路的游戏规则：它“牺牲”了某个人或团队的保持先进性的特权，从而保障了它的永远先进。有理由相信，它能成为Internet时代嵌入式操作系统中的最强音。
参考文献：
华清远见嵌入式培训中心 . 嵌入式Linux系统开发标准教程[M]. 人民邮电出版社，2009年
吴军 、周转运 . 嵌入式Linux系统应用基础与开发范例[M]. 人民邮电出版社2007年
罗苑棠 . 嵌入式Linux驱动程序和系统开发实例精讲[M]. 电子工业出版社 2009年，
范志坚 . Linux在嵌入式系统中的应用[M]. 湖南省计算技术研究所2000年
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