嵌入式linux系统开发手册.pdf

### 嵌入式Linux系统开发相关知识点 #### 一、嵌入式Linux概述 **1.1 嵌入式Linux的发展** 嵌入式Linux系统近年来得到了快速发展，特别是随着开源运动的兴起以及Linux内核的不断成熟和完善，使得越来越多的企业和个人开始关注并采用这一系统。相较于传统的商业操作系统如VxWorks、pSOS等，嵌入式Linux具有以下显著优势： - **成本优势**：嵌入式Linux是基于GNU/GPL许可发布的开源软件，这意味着用户无需支付昂贵的授权费用，可以极大地降低开发成本。 - **社区支持**：Linux拥有庞大的开发者社区，能够为用户提供丰富的资源和支持，包括文档、工具链、驱动程序等。 - **广泛的硬件支持**：Linux支持多种处理器架构，例如PowerPC (PPC)、Coldfire、ARM、X86、MIPS等，这使得嵌入式Linux能够应用于各种不同的硬件平台。 尽管嵌入式Linux在实时性方面不如一些专门设计用于实时操作系统的软件，但是通过优化内核和使用特定的技术（如RT-Linux），可以显著提升其实时性能。 **1.2 嵌入式Linux开发步骤简介** 嵌入式Linux的开发过程通常涉及以下几个阶段： 1. **硬件初始化**：这是系统启动的第一步，通常由Bootloader完成，主要包括对CPU、内存和其他外设的初始化。 2. **Bootloader阶段**：Bootloader负责加载内核到内存，并传递必要的参数给内核。 3. **Linux内核启动**：内核启动后会继续进行更多的初始化工作，包括加载驱动程序、配置硬件设备等。 4. **根文件系统挂载**：一旦内核准备好，接下来的任务就是挂载根文件系统，提供一个运行环境供应用程序使用。 5. **应用程序开发**：最后一步是开发具体的嵌入式应用程序，这些应用通常会针对特定的业务需求进行定制开发。 #### 二、嵌入式Linux开发模型 嵌入式Linux开发模型主要包括以下几个部分： 1. **主机系统**：通常是一台运行Linux或Unix操作系统的PC，用于编译和构建嵌入式Linux系统的所有组件。 2. **目标系统**：即最终部署嵌入式Linux系统的硬件平台，该平台可能具有有限的资源，例如较小的内存容量和存储空间。 3. **交叉编译环境**：为了能够在主机系统上为目标系统编译代码，需要设置交叉编译环境。这包括配置工具链（如GCC）、库文件和配置文件等。 #### 三、PPCBOOT/U-BOOT的移植 **3.1 PPCBOOT/U-BOOT简介** PPCBOOT和U-BOOT是常用的Bootloader之一，主要用于PowerPC架构的处理器。它们的主要功能是初始化硬件设备、加载内核和启动操作系统。 **3.2 U-BOOT源代码分析** - **与目标板相关的代码**：这部分代码主要负责初始化目标板特有的硬件设备，如串口、内存等。 - **与CPU相关的代码**：这部分代码包含与特定CPU架构相关的初始化代码。 - **头文件**：包含了各种宏定义、类型定义等，用于整个项目中。 - **公共代码**：这些代码是通用的，可以在多个目标板之间共享，比如内存测试代码。 - **网络传输代码**：这部分代码负责通过网络（如TFTP或NFS）下载内核或其他文件。 - **Makefile文件**：定义了编译规则和依赖关系。 - **关键的驱动程序文件**：包含了重要的设备驱动程序，如串口驱动、以太网驱动等。 **3.3 移植步骤** - **编译测试**：确保U-BOOT能够正确编译并通过基本的测试。 - **启动过程**：理解并配置U-BOOT如何加载内核。 - **添加配置文件**：根据目标板的具体要求添加或修改配置文件。 - **系统参数配置**：配置系统启动所需的各项参数。 - **初始化配置**：初始化串口、内存、Flash等硬件设备。 - **驱动程序**：编写或调整驱动程序以支持目标板的特定硬件。 #### 四、嵌入式Linux的移植 **4.1 整体分析** - **平台支持**：评估目标硬件平台是否得到Linux内核的支持。 - **组件支持**：确认是否有足够的驱动程序支持目标硬件的各个组件。 - **文件系统**：选择合适的文件系统格式，如EXT3、YAFFS等。 - **网络支持**：确认网络栈是否完整，是否支持所需的网络协议。 **4.2 内核源代码简单分析** - **串口驱动**：分析和修改串口驱动程序以支持目标硬件。 - **FLASH驱动及MTD支持**：确保内核支持目标硬件的Flash存储器。 - **以太网口驱动**：编写或修改以太网驱动程序。 **4.3 内核编译控制** - **内核编译**：使用make menuconfig或类似工具配置内核选项并编译内核。 - **内核调试选项**：配置内核调试选项，以便于故障排查。 - **内核装载**：确定如何将内核加载到内存中。 **4.4 引导嵌入式Linux系统** - **根文件系统准备**：创建并配置根文件系统。 - **系统启动**：配置启动脚本和初始化进程。 #### 五、应用程序开发 **5.1 简介** 在完成了Bootloader和内核的移植之后，接下来的任务是开发具体的应用程序。这一步骤可能涉及编写特定的应用程序、设置网络服务等。 **5.2 实例：TCPSERVER及CLIENT** 通过实现TCPSERVER和CLIENT的例子，可以深入了解如何在嵌入式Linux环境中开发网络应用程序。 #### 六、SNMP的实现 SNMP (Simple Network Management Protocol) 是一种广泛使用的网络管理协议。在嵌入式Linux系统中实现SNMP，可以帮助监控系统的状态和性能。 #### 七、WEB的支持 在某些情况下，可能需要在嵌入式Linux系统上实现Web服务器或客户端功能。这可以通过安装和配置轻量级的Web服务器软件（如lighttpd或nginx）来实现。 嵌入式Linux系统的开发是一个复杂但充满挑战的过程，涉及到硬件初始化、Bootloader移植、内核定制、文件系统构建等多个环节。通过上述步骤和技术细节的理解与实践，可以有效地实现嵌入式Linux系统的定制化开发。