嵌入式Linux的发展及应用前景

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2024年6月6日发(作者：)

近年来，随着计算技术、通信技术的

飞速发展，特别是互联网的迅速普及

和3C（计算机、通信、消费电子）合

一的加速，微型化和专业化成为发展

的新趋势，嵌入式产品成为信息产业

的主流。Linux从1991年问世到现

在，短短的十几年时间已经发展成为

功能强大、设计完善的操作系统之

一；可运行在X86、Alpha、Sparc、

MIPS、PPC、Motorola、NEC、ARM等

多种硬件平台，而且开放源代码，可

以定制；可与各种传统的商业操作系统分庭抗争。越来越多的企业和研发机构都转向嵌入式

Linux的开发和研究上，在新兴的嵌入式操作系统领域内也获得了飞速发展。

1 嵌入式Linux的特点

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机为基础，软硬件可裁剪，适用于系统对功能、可靠性、

成本、功耗严格要求的专用计算机系统，系统结构见图1。实时性是嵌入式系统的基本要求，其

次，还要求代码小，速度快，可靠性高。嵌入式Linux（Embedded Linux）是指对Linux经过裁

剪小型化后，可固化在存储器或单片机中，应用于特定嵌入式场合的专用Linux操作系统。嵌入

式Linux的开发和研究已经成为目前操作系统领域的一个热点。与其它嵌入式操作系统相比（详

见表1），Linux的特点如下。

表1 专用嵌入式实时操作系统与嵌入式Linux的比较

版权费

购买费用

技术支持

网络特性

软件移值

专用嵌入式实时操作系统

每生产一件产品需交纳一份版权费 免费

数十万元（RMB） 免费

嵌入式Linux操作系统

由开发商独家提供有限的技术支持 全世界的自由软件开发者提供支持

另加数十万元（RMB）购买

难（因为是封闭系统）

免费且性能优异

易，代码开放（有许多应用软件支持）

短，新产品上市迅速，因为有许多公开

的代码可以参考和移植

须改进，可用PT_Linux等模块弥补

较好，但在高性能系统中须改进

应用产品开发周期 长，因为可参考的代码有限

实时性能

稳定性

好

较好

第一，Linux系统是层次结构且内核完全开放。Linux是由很多体积小且性能高的微内核系

统组成。在内核代码完全开放的前提下，不同领域和不同层次的用户可以根据自己的应用需要方

便地对内核进行改造，低成本地设计和开发出满足自己需要的嵌入式系统。

第二，强大的网络支持功能。Linux诞生于因特网时代并具有Unix的特性，保证了它支持

所有标准因特网协议，并且可以利用Linux的网络协议栈将其开发成为嵌入式的TCP/IP网络协

议栈。 此外，Linux还支持ext2、fat16、fat32、romfs等文件系统，为开发嵌入式系统应用

打下了很好的基础。

第三，Linux具备一整套工具链，容易自行建立嵌入式系统的开发环境和交叉运行环境，可

以跨越嵌入式系统开发中仿真工具的障碍。Linux也符合IEEE POSIX.1标准，使应用程序具有

较好的可移植性。

传统的嵌入式开发的程序调试和调试工具是用在线仿真器（ICE）实现的。它通过取代目标

板的微处理器，给目标程序提供一个完整的仿真环境，完成监视和调试程序；但一般价格比较昂

贵，只适合做非常底层的调试。使用嵌入式Linux，一旦软硬件能够支持正常的串口功能，即使

不用仿真器，也可以很好地进行开发和调试工作，从而节省一笔不小的开发费用。嵌入式Linux

为开发者提供了一套完整的工具链（tool chain）。它利用GNU的gcc做编译器，用gdb、kgdb、

xgdb做调试工具，能够很方便地实现从操作系统到应用软件各个级别的调试。

第四，Linux具有广泛的硬件支持特性。无论是RISC还是CISC、32位还是64位等各种处

理器，Linux都能运行。Linux通常使用的微处理器是Intel X86芯片家族，但它同样能运行于

Motorola公司的68K系列CPU和IBM、Apple、Motorola公司的PowerPC CPU以及Intel公司的

StrongARM CPU等处理器。Linux支持各种主流硬件设备和最新硬件技术，甚至可以在没有存储

管理单元（MMU）的处理器上运行。

这意味着嵌入式Linux将具有更广泛

的应用前景。

2 Linux嵌入式系统开发平台

2.1 系统软件操作平台

操作系统是一种在计算机上运

行的软件。它的主要任务是管理计算

机上的系统资源，为用户提供使用计

算机及其外部设备的接口。它存在的

目的是为了管理所有硬件资源，并且

提供应用软件一个合适的操作环境。

嵌入式系统由于硬件的限制，通常只

具有极稀少的硬件资源，如主频较低

的CPU、较小的内存、小容量的固态

电子盘芯片DoC（Disk on Chip）或

DoM（Disk on Module）替代磁盘等。

在使用电池的系统中，它还要实现低功耗，延长电池使用时间的功能。

Linux作为嵌入式操作系统是完全可行的。因为Linux提供了完成嵌入功能的基本内核和所

需要的所有用户界面，能处理嵌入式任务和用户界面。将Linux看作是连续的统一体，从一个具

有内存管理、任务切换和时间服务及其它分拆的微内核到完整的服务器，支持所有的文件系统和

网络服务。Linux作为嵌入式系统，是一个带有很多优势的新成员。它对许多CPU和硬件平台都

是易移植、稳定、功能强大、易于开发的。

本文标签： 开发系统支持提供应用