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嵌入式linux,嵌入式linux系统开发详解_嵌入式linux系统介绍

技能知识 · May 19, 2024

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linux嵌入式开发是什么

linux嵌入式开发是什么？我们一起来了解一下吧。 linux嵌入式开发是指将普通的Linux操作系统进行裁剪修改，使其可以在嵌入式计算机系统上运行的一种操作系统，继承了Linux的源代码公开的性质。什么是嵌入式操作系统嵌入式操作系统Embedded Operating System，是指用于嵌入式系统的操作系统。嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。

嵌入式linux系统开发详解_嵌入式linux系统介绍

嵌入式Linux开发从下到上分为：嵌入式硬件开发、嵌入式驱动开发、嵌入式系统开发、嵌入式软件开发。
一、嵌入式硬件开发：熟悉电路等知识，非常熟悉各种常用元器件，掌握模拟电路和数字电路设计的开发能力。熟练掌握嵌入式硬件知识，熟悉硬件开发模式和设计模式，熟悉ARM32位处理器嵌入式硬件平台开发、并具备产品开发经验。精通常用的硬件设计工具：Protel/PADS(PowerPCB)/Cadence/OrCad。一般需要有4~8层高速PCB设计经验。
二、嵌入式驱动开发：熟练掌握Linux操作系统、系统结构、计算机组成原理、数据结构相关知识。熟悉嵌入式ARM开发，至少掌握Linux字符驱动程序开发。具有单片机、ARM嵌入式处理器的移植开发能力，理解硬件原理图，能独立完成相关硬件驱动调试，具有扎实的硬件知识，能够根据芯片手册编写软件驱动程序。
三、嵌入式系统开发：掌握Linux系统配置，精通处理器体系结构、编程环境、指令集、寻址方式、调试、汇编和混合编程等方面的内容；掌握Linux文件系统制作，熟悉各种文件系统格式（YAFFS2、JAFFS2、RAMDISK等）；熟悉嵌入式Linux启动流程，熟悉Linux配置文件的修改；掌握内核裁减、内核移植、交叉编译、内核调试、启动程序Bootloader编写、根文件系统制作和集成部署Linux系统等整个流程；、熟悉搭建Linux软件开发环境（库文件的交叉编译及环境配置等）；
四、嵌入式软件开发：精通Linux操作系统的概念和安装方法、Linux下的基本命令、管理配置和编辑器，包括VI编辑器，GCC编译器，GDB调试器和Make项目管理工具等知识；精通C语言的高级编程知识，包括函数与程序结构、指针、数组、常用算法、库函数的使用等知识、数据结构的基础内容，包括链表、队列等；掌握面向对象编程的基本思想，以及C语言的基础内容；精通嵌入式Linux下的程序设计，精通嵌入式Linux开发环境，包括系统编程、文件I/O、多进程和多线程、网络编程、GUI图形界面编程、数据库；熟悉常用的图形库的编程，如QT、GTK、miniGUI、fltk、nano-x等。
所以如果你要做嵌入式软件开发的话，上面那些知识基本够用了。

什么是嵌入式Linux系统

什么是嵌入式Linux系统？
嵌入式Linux系统就是利用Linux其自身的许多特点，把它应用到嵌入式系统里。
Linux做嵌入式的优势，首先，Linux是开放源代码的，不存在黑箱技术，遍布全球的众多Linux爱好者又是Linux开发者的强大技术支持；其次，Linux的内核小、效率高，内核的更新速度很快；第三，Linux是免费的OS，在价格上极具竞争力。
Linux还有着嵌入式操作系统所需要的很多特色，突出的就是Linux适应于多种CPU和多种硬件平台，是一个跨平台的系统。到目前为止，它可以支持二三十种CPU。而且性能稳定，裁剪性很好，开发和使用都很容易。很多CPU包括家电业芯片，都开始做Linux的平台移植工作。移植的速度远远超过Java的开发环境。也就是说，如果今天用Linux环境开发产品，那么将来换CPU就不会遇到困扰。同时，Linux内核的结构在网络方面是非常完整的，Linux对网络中最常用的

嵌入式开发为什么基于linux环境下

嵌入式开发基于linux环境下，提供原代码是为了编译生成自己的linux内核。
嵌入式的系统特点：
1、可裁剪性。支持开放性和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中。
3、统一的接口。提供设备统一的驱动接口。
4、操作方便、简单、提供友好的图形GUI和图形界面，追求易学易用。提供强大的网络功能，支持TCP/IP协议及其他协议，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。
5、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具有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用户接口一般不提供操作命令，它通过系统的调用命令向用户程序提供服务。
6、固化代码。在嵌入式系统中，嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中。
7、更好的硬件适应性，也就是良好的移植性。
8、嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期。
编码的种类：
编码(Encoding)在认知上是解释传入的刺激的一种基本知觉的过程。技术上来说，这是一个复杂的、多阶段的转换过程，从较为客观的感觉输入（例如光、声）到主观上有意义的体验。
1、字符编码(Characterencoding)是一套法则，使用该法则能够对自然语言的字符的一个集合（如字母表或音节表），与其他东西的一个集合（如号码或电脉冲）进行配对。
2、文字编码(Textencoding)使用一种标记语言来标记一篇文字的结构和其他特征，以方便计算机进行处理。
3、语义编码(Semanticsencoding)，以正式语言乙对正式语言甲进行语义编码，即是使用语言乙表达语言甲所有的词汇（如程序或说明）的一种方法。
4、电子编码(Electronicencoding)是将一个信号转换成为一个代码，这种代码是被优化过的以利于传输或存储。转换工作通常由一个编解码器完成。
5、PCM脉冲编码调制是PulseCodeMolation的缩写。（又叫脉冲编码调制）：数字通信的编码方式之一。主要过程是将话音、图像等模拟信号每隔一定时间进行取样，使其离散化，同时将抽样值按分层单位四舍五入取整量化，同时将抽样值按一组二进制码来表示抽样脉冲的幅值。
6、神经编码(Neuralencoding)是指信息在神经元中被如何描绘的方法。
7、记忆编码(Memoryencoding)是把感觉转换成记忆的过程。
8、加密(Encryption)是为了保密而对信息进行转换的过程。
9、译码(Transcoding)是将编码从一种格式转换到另一种格式的过程。

linux与嵌入式系统的关系

linux和嵌入式系统是相互于相互交叉使用的。
嵌入式系统的定义就是软硬件可裁剪，在实际项目中，对产品的功耗、存储等要求严格，所以就会涉及将完整的Linux系统进行精简瘦身，节约存储提高效率，这就是所谓的系统移植、裁剪。此工作需要对Linux内核极其熟悉。
Linux驱动开发：嵌入式产品上面的各种外设的驱动开发，不仅要懂软件、还需要熟悉Linux内核代码、了解硬件相关知识。
嵌入式应用开发：调用Linux的系统调用接口，进行基于Linux系统的应用开发，只需要有LinuxC语言知识的积累即可完成。
扩展资料
嵌入式linux的特点
1、嵌入式linux既继承了Internet上无限的开放源代码资源，又具有嵌入式操作系统的特性。
2、嵌入式Linux的特点是版权费免费;购买费用媒介成本技术支持全世界的自由软件开发者提供支持网络特性免费。
3、一些嵌入式系统设计成具有附加的功能，如存储在非易失性存储器中的程序，并且具有运行可以完成原始设计范围之外的任务的多任务操作系统的能力。
参考资料来源：百度百科—嵌入式linux

linux嵌入式开发环境用什么linux？

学习嵌入式开发，一般会面临3个阶段：
1：学习基本的编程语言C/C++，此时linux版本不重要，重要的是符合C99标准的编译器，建议使用ubuntu或者centos，免费并且都默认安装了标准g++编译器。
2：学习linux的基本环境，包括libc库等基本C库和一些标准的内核函数，建议使用ubuntu，不要使用centos，centos里面扩展了不少redhat的库，在实际嵌入式开发无法使用。
3：学习嵌入式的特定编译环境，交叉编译技巧等等，此时必须在实际的嵌入式开发板上学习，不能在发行版linux下学习，因为嵌入式开发板都是用裁剪和优化过的linux内核，编译环境也是嵌入式处理器自带的，和发行版linux有较大的不同。总的来说，学习嵌入式开发，建议使用ubuntu

学嵌入式linux需要先学什么

如果是希望向嵌入式软件方向发展的话，目前最常见的是嵌入式LinuxARM方向，关于这个方向，我认为大概分3个阶段：
1、嵌入式linux上层应用，包括QT的GUI开发
2、嵌入式linux系统开发
3、嵌入式linux驱动开发嵌入式目前主要面向的几个操作系统是，LINUX，WINCE、VxWorks等等
Linux是开源免费的，而且其源代码是开放的，更加适合我们学习嵌入式。所以自学的话你可以尝试以下路线：
（1） C语言是所有编程语言中的强者，单片机、DSP、类似ARM的种种芯片的编程都可以用C语言搞定），因此必须非常熟练的掌握。
推荐书籍：谭浩强的很不错，《The C Programming Language》 这本经典的教材是老外写的，也有中译版本。
（2） 操作系统原理，是必需的，如果你是计算机专业毕业那也就无所谓了，如果是非计算机专业的就必须找一本比较浅显的计算机原理书籍看一看，把啥叫“进程”“线程”“系统调度”等等基本问题搞清楚。
（3） Linux操作系统就是用C语言编写的，所以你也应该先学习下Linux方面的编程，只有你会应用了，才能近一步去了解其内核的精髓。
推荐书籍：《UNIX环境高级编程》（第2版）
（4） 了解ARM的架构，原理，以及其汇编指令，我们在嵌入式开发中，一般很少去写汇编，但是最起码的要求是能够看懂arm汇编。
（5） 系统移植的时候，就需要你从最下层的bootloader开始，然后内核移植，文件系统移植等。而移植这部分对硬件的依赖是非常大的，其配置步骤也相对复杂，也没有太多详细资料。
（6） 驱动开发
linux驱动程序设计既是个极富有挑战性的领域，又是一个博大精深的内容。
linux驱动程序设计本质是属于linux内核编程范畴的，因而是对linux内核和内核编程是有要求的。在学习前你要想了解linux内核的组成，因为每一部分要详细研究的话足够可以扩展成一本厚书。以上只不过是大概的框架，在实际的开发中还会涉及很多东西，比如：交叉编译、makefile、shell脚本等等，所以说学习嵌入式的周期较长，门槛较高，自学的话更是需要较强的学习能力和专业功底。只要能坚持下来一定会取得成功！推荐到华清远见的网站上了解嵌入式的课程体系和学习方法，还有很多资料和视频教程可以下载。

请教嵌入式linux要学什么

1、Linux 基础
安装Linux操作系统 Linux文件系统 Linux常用命令 Linux启动过程详解 熟悉Linux服务能够独立安装Linux操作系统
能够熟练使用Linux系统的基本命令 认识Linux系统的常用服务安装Linux操作系统 Linux基本命令实践 设置Linux环境变量 定制Linux的服务
Shell 编程基础使用vi编辑文件 使用Emacs编辑文件 使用其他编辑器
2、Shell 编程基础
Shell简介 认识后台程序Bash编程熟悉Linux系统下的编辑环境 熟悉Linux下的各种Shell 熟练进行shell编程熟悉vi基本操作
熟悉Emacs的基本操作 比较不同shell的区别 编写一个测试服务器是否连通的shell脚本程序 编写一个查看进程是否存在的shell脚本程序
编写一个带有循环语句的shell脚本程序
3、Linux 下的C 编程基础
linux C语言环境概述 G使用方法 Gdb调试技术 Autoconf Automake Makefile 代码优化
熟悉Linux系统下的开发环境 熟悉G编译器 熟悉Makefile规则编写Hello,World程序 使用 make命令编译程序 编写带有一个循环的程序
调试一个有问题的程序
4、嵌入式系统开发基础
嵌入式系统概述交叉编译 配置TFTP服务 配置NFS服务 下载Bootloader和内核
嵌入式Linux应用软件开发流程熟悉嵌入式系统概念以及开发流程 建立嵌入式系统开发环境制作cross_g工具链 编译并下载U-boot
编译并下载Linux内核 编译并下载Linux应用程序
5、嵌入式系统移植
Linux内核代码 平台相关代码分析 ARM平台介绍 平台移植的关键技术 移植Linux内核到 ARM平台 了解移植的概念
能够移植Linux内核移植Linux2.6内核到 ARM9开发板
6、嵌入式 Linux 下串口通信
串行I/O的基本概念 嵌入式Linux应用软件开发流程 Linux系统的文件和设备 与文件相关的系统调用 配置超级终端和MiniCOM
能够熟悉进行串口通信 熟悉文件I/O 编写串口通信程序 编写多串口通信程序
7、嵌入式系统中多进程程序设计
Linux系统进程概述 嵌入式系统的进程特点 进程操作 守护进程 相关的系统调用了解Linux系统中进程的概念 能够编写多进程程序编写多进程程序
编写一个守护进程程序 sleep系统调用任务管理、同步与通信 Linux任务概述任务调度 管道 信号 共享内存 任务管理 API 了解Linux系统任务管理机制
熟悉进程间通信的几种方式 熟悉嵌入式Linux中的任务间同步与通信编写一个简单的管道程序实现文件传输 编写一个使用共享内存的程序
8、嵌入式系统中多线程程序设计
线程的基础知识 多线程编程方法 线程应用中的同步问题了解线程的概念 能够编写简单的多线程程序编写一个多线程程序
9、嵌入式 Linux 网络编程
网络基础知识 嵌入式Linux中TCP/IP网络结构 socket 编程 常用 API函数 分析Ping命令的实现 基本UDP套接口编程 许可证管理
PPP协议 GPRS 了解嵌入式Linux网络体系结构 能够进行嵌入式Linux环境下的socket 编程 熟悉UDP协议、PPP协议 熟悉GPRS
使用socket 编写代理服务器 使用socket 编写路由器 编写许可证服务器 指出TCP和UDP的优缺点 编写一个web服务器 编写一个运行在
ARM平台的网络播放器
10、GUI 程序开发
GUI基础 嵌入式系统GUI类型 编译QT 进行QT开发熟悉嵌入式系统常用的GUI 能够进行QT编程使用QT编写“Hello，World”程序
调试一个加入信号/槽的实例 通过重载QWidget 类方法处理事件
11、Linux 字符设备驱动程序
设备驱动程序基础知识 Linux系统的模块 字符设备驱动分析 fs_operation结构 加载驱动程序了解设备驱动程序的概念
了解Linux字符设备驱动程序结构 能够编写字符设备驱动程序编写Skull驱动 编写键盘驱动 编写I/O驱动 分析一个看门狗驱动程序
对比Linux2.6内核与2.4内核中字符设备驱动的不同Linux 块设备驱动程序块设备驱动程序工作原理 典型的块设备驱动程序分析
块设备的读写请求队列了解Linux块设备驱动程序结构 能够编写简单的块设备驱动程序比较字符设备与块设备的异同 编写MMC卡驱动程序 分析一个文件系统
对比Linux2.6内核与2.4内核中块设备驱动的不同
12、文件系统
虚拟文件系统 文件系统的建立 ramfs内存文件系统 proc文件系统 devfs 文件系统 MTD技术简介 MTD块设备初始化
MTD块设备的读写操作了解Linux系统的文件系统 了解嵌入式Linux的文件系统 了解MTD技术 能够编写简单的文件系统为 ARM9开发板添加 MTD支持
移植JFFS2文件系统 通过proc文件系统修改操作系统参数 分析romfs 文件系统源代码 创建一个cramfs 文件系统
无论选择哪一方向，基本的linux的知识是需要具备的，其他还需要掌握的知识有ARM(最常用的一款嵌入式处理器)和C语言编程，每一方面知识的掌握熟练程度都最终决定了个人进行嵌入式linux开发的综合能力。

嵌入式linux开发用什么linux系统

嵌入式系统通常为一个资源受限的系统。直接在嵌入式系统的硬件平台上编写软件比较困难，有时甚至是不可能的。目前，一般采用的办法是，先在通用计算机上编写程序，然后，通过交叉编译，生成目标平台上可运行的二进制代码格式，最后下载到目标平台上的特定位置上运行，下面我来做具体步骤介绍。　
第一步，建立嵌入式Linux应用开发环境。目前，常用的交叉开发环境主要有开放和商业两种类型。开放的交叉开发环境的典型代表是GNU工具链，目前已经能够支持x86、ARM、MIPS、PowerPC等多种处理器。商业的交叉开发环境主要有Metrowerks CodeWarrior、ARM Software Development Toolkit、SDS Cross compiler、WindRiver Tornado、Microsoft Embedded Visual C等。交叉开发环境是指编译、链接和调试嵌入式应用软件的环境。它与运行嵌入式应用软件的环境有所不同，通常采用宿主机/目标机模式。
第二步，交叉编译和链接。在完成嵌入式软件的编码之后，就是进行编译和链接，以生成可执行代码。由于开发过程大多是在Intel公司x86系列CPU的通用计算机上进行的，而目标环境的处理器芯片却大多为ARM、MIPS、PowerPC、DragonBall等系列的微处理器，这就要求在建立好的交叉开发环境中进行交叉编译和链接。
第三步，交叉调试。
①硬件调试。如果不采用在线仿真器，可以让CPU直接在其内部实现调试功能，并通过在开发板上引出的调试端口，发送调试命令和接收调试信息，完成调试过程。目前，Motorola公司提供的开发板上使用的是DBM调试端口，而ARM公司提供的开发板上使用的则是JTAG调试端口。使用合适的软件工具与这些调试端口进行连接，可以获得与ICE类似的调试效果。
②软件调试。在嵌入式Linux应用开发系统中，Linux系统内核调试，可以先在Linux内核中设置一个调试桩（debug stub），用作调试过程中和宿主机之间的通信服务器。然后，可以在宿主机中通过调试器的串口与调试桩进行通信，并通过调试器控制目标机上Linux内核的运行。

嵌入式设备的嵌入式设备上的Linux系统开发

Linux正在嵌入式开发领域稳步发展。因为Linux使用GPL（请参阅本文后面的参考资料），所以任何对将Linux定制于PDA、掌上机或者可佩带设备感兴趣的人都可以从因特网免费下载其内核和应用程序，并开始移植或开发。许多Linux改良品种迎合了嵌入式/实时市场。它们包括RTLinux（实时Linux）、uclinux（用于非MMU设备的Linux）、MontavistaLinux（用于ARM、MIPS、PPC的Linux分发版）、ARM-Linux（ARM上的Linux）和其它Linux系统
嵌入式Linux开发大致涉及三个层次：引导装载程序、Linux内核和图形用户界面（或称GUI）。引导装载程序通常是在任何硬件上执行的第一段代码。在象台式机这样的常规系统中，通常将引导装载程序装入主引导记录（MasterBootRecord，(MBR)）中，或者装入Linux驻留的磁盘的第一个扇区中。通常，在台式机或其它系统上，BIOS将控制移交给引导装载程序。
专用软件可以直接与远程系统上的闪存设备进行交互并将引导装载程序安装在闪存的给定位置中。闪存设备是与存储设备功能类似的特殊芯片，而且它们能持久存储信息—即，在重新引导时不会擦除其内容。
某些种类的嵌入式设备具有微小的引导代码—根据几个字节的指令—它将初始化一些DRAM设置并启用目标上的一个串行（或者USB，或者以太网）端口与主机程序通信。然后，主机程序或装入程序可以使用这个连接将引导装载程序传送到目标上，并将它写入闪存。设置工具链在主机机器上创建一个用于编译将在目标上运行的内核和应用程序的构建环境—这是因为目标硬件可能没有与主机兼容的二进制执行级别。
工具链由一套用于编译、汇编和链接内核及应用程序的组件组成。这些组件包括：Binutils—用于操作二进制文件的实用程序集合。它们包括诸如ar、as、objmp、objcopy这样的实用程序。G—GNUC编译器。Glibc—所有用户应用程序都将链接到的C库。避免使用任何C库函数的内核和其它应用程序可以在没有该库的情况下进行编译。构建工具链建立了一个交叉编译器环境。本地编译器编译与本机同类的处理器的指令。交叉编译器运行在某一种处理器上，却可以编译另一种处理器的指令。重头设置交叉编译器工具链可不是一项简单的任务：它包括下载源代码、修补补丁、配置、编译、设置头文件、安装以及很多很多的操作。另外，这样一个彻底的构建过程对内存和硬盘的需求是巨大的。如果没有足够的内存和硬盘空间，那么在构建阶段由于相关性、配置或头文件设置等问题会突然冒出许多问题。
因此能够从因特网上获得已预编译的二进制文件是一件好事（但不太好的一点是，它们大多数只限于基于ARM的系统，但迟早会改变的）。一些比较流行的已预编译的工具链包括那些来自Compaq（FamiliarLinux）、LART（LARTLinux）和Embedian（基于Debian但与它无关）的工具链—所有这些工具链都用于基于ARM的平台。从用户的观点来看，图形用户界面（GUI）是系统的一个最至关重要的方面：用户通过GUI与系统进行交互。所以GUI应该易于使用并且非常可靠。但它还需要是有内存意识的，以便在内存受限的、微型嵌入式设备上可以无缝执行。所以，它应该是轻量级的，并且能够快速装入。
另一个要考虑的重要方面涉及许可证问题。一些GUI分发版具有允许免费使用的许可证，甚至在一些商业产品中也是如此。另一些许可证要求如果想将GUI合并入项目中则要支付版税。
最后，大多数开发人员可能会选择XFree86，因为XFree86为他们提供了一个能使用他们喜欢的工具的熟悉环境。但是市场上较新的GUI，象CenturySoftware的（Nano-X）和TrolltechQT/Embedded，与X在嵌入式Linux的竞技舞台中展开了激烈竞争，这主要是因为它们占用很少的资源、执行的速度很快并且具有定制窗口构件的支持。