### 嵌入式Linux操作系统在PC104上的实现
#### 一、引言
随着信息技术的迅速发展，嵌入式系统已经成为现代科技的重要组成部分。Linux作为一种免费且开源的操作系统，凭借其强大的功能和高度的灵活性，在嵌入式领域获得了广泛的应用。尤其在基于PC104主板的嵌入式系统中，Linux更是展现了其独特的优势。
#### 二、Linux的启动过程分析
了解Linux的启动过程对于理解如何在特定硬件平台上部署和定制Linux系统至关重要。以下是对Linux启动过程的详细分析：
1. **加电复位**：当系统通电或复位时，处理器的指令指针指向一个固定的地址（通常是0xFFFF0），这里存放着BIOS的启动代码。
2. **BIOS自举阶段**：BIOS启动后，首先进行一系列的硬件检测，包括内存、键盘、DMA控制器、8259中断控制器等的测试。如果检测到致命错误，则停止启动并显示错误信息。随后，BIOS会检查系统内部硬件设备的状态，并将结果存储在BIOS的数据区域。
3. **MBR中的GRUB启动**：如果系统检测到有效的磁盘设备，且磁盘上有主引导记录（MBR），那么BIOS会将MBR中的引导加载程序（如GRUB）加载到内存中，并将控制权交给它。MBR位于硬盘的0磁道0扇区，大小为512字节。
4. **Linux内核的运行及系统的初始化**：GRUB加载Linux内核到内存中，并将控制权交给内核。内核负责初始化硬件设备，并创建第一个进程——init进程（进程ID为1）。接着，内核会挂载根文件系统，并执行一系列的初始化工作。
5. **init进程的运行**：init进程根据/etc/inittab文件中的配置，执行一系列脚本以完成系统的初始化。这些脚本通常包括挂载其他文件系统、启动网络服务、加载必要的内核模块等。
#### 三、嵌入式专用软件介绍
为了支持嵌入式Linux系统在PC104主板上的实现，需要使用一些专门针对嵌入式环境优化的软件组件，例如：
- **BusyBox**：一个集成了众多常用Linux命令的小工具，非常适合资源有限的嵌入式系统。BusyBox可以作为单个二进制文件提供所有标准Unix工具的功能。
- **MiniGUI**：一种轻量级的图形用户界面库，专为嵌入式系统设计。MiniGUI占用资源少，启动速度快，非常适合用于构建带有图形用户界面的嵌入式Linux系统。
#### 四、在PC104主板上实现Linux的关键技术
1. **选择合适的硬件配置**：PC104主板通常配备X86架构的CPU，这为Linux提供了良好的支持。在选择主板时，应考虑CPU性能、内存大小等因素。
2. **定制内核**：为了适应PC104主板的特点，需要对Linux内核进行裁剪和定制。这包括选择合适的内核配置项、移除不必要的驱动程序等。
3. **构建根文件系统**：根文件系统是操作系统运行的基础。在嵌入式环境中，通常使用BusyBox构建一个精简的根文件系统。
4. **集成图形用户界面**：通过集成MiniGUI等图形库，可以在嵌入式Linux系统上实现图形用户界面。这一步骤需要配置相应的驱动程序和支持库。
5. **使用CF卡存储**：CompactFlash (CF) 卡是一种常用的存储介质，在嵌入式系统中用于存放操作系统和应用程序。需要确保CF卡与PC104主板兼容，并正确配置启动顺序。
#### 五、结论
通过以上分析可以看出，将Linux操作系统移植到PC104主板上是一个涉及多个环节的过程。从选择合适的硬件配置、定制内核、构建根文件系统到集成图形用户界面，每一步都需要精心规划和实施。此外，还需要考虑到具体的使用场景和技术要求，以确保最终构建的系统能够满足实际需求。对于嵌入式领域的开发者来说，掌握这些关键技术是非常有价值的。
