嵌入式 Linux 开发简介

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础、软硬件均可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。其发展已有二十多年的历史，国际上也出现了一些著名的嵌入式操作系统，如VxWorks，Palm OS，Windows CE等等，但这些操作系统均属于商品化产品，价格昂贵且由于源代码不公开导致了诸如对设备的支持 ，应用软件的移植等一系列的问题。而Linux作为一种优秀的Free OS，近几年在嵌入式领域异军突起，成为了最有潜力的嵌入式操作系统。

　　嵌入式Linux融合了嵌入式和Linux的特点，其开发与一般的应用程序开发相比有着自己的特点，下面简要的介绍一下嵌入式Linux开发的一般过程。

　　了解硬件是首要的一步，这是嵌入式开发的特点决定的。了解硬件指的是了解整个硬件，判断硬件对于当前的应用来说是否合适。嵌入式系统中需要使用到CPU和各种外围设备，由此需要收集相关硬件的资料，包括CPU，芯片手册和各种外围设备的手册以及相关的各种电路图等，并对整体系统有较深入的了解。

　　了解硬件后，下一步就该准备需要使用的Linux工具以及其他工具，这些工具包括：针对所用CPU的编译器/汇编器/连接器,相应的库工具,目标文件分析/管理工具,符号查看器等等。幸运的是，由于Linux的开放性，针对不同目标平台的Linux工具都可在网上免费得到，绝大部分的这些工具都由GNU提供。所需要的其他工具还包括硬件厂商提供给公司的工具，如编程器，下载工具和查错器等等。所有这些工具对以后的开发、调试等都可说是必不可少的。

　　做好以上的准备工作后，就要进入实质性的工作阶段了。首先需要安排内存地址，如SDRAM的内存地址，Flash的内存地址等，这需要与实际应用和硬件状况相结合来考虑，要根据硬件的限制以及实际应用的需要对内存地址进行合理的安排，同时要注意内存地址的安排要具有一定的伸缩性，以便于将来需要改动时所做的变动达到最小。一般来说，嵌入式Linux的内存地址安排体现在连接脚本当中。

　　接着就该进入编写启动代码和机器相关代码阶段了。各种不同目标系统，甚至相同目标系统的启动代码和机器相关代码也是不相同的。启动代码一般需要完成硬件初始化，装载内核及安装根文件系统以及开始内核执行的工作，不同目标平台的启动代码一般可通过参考Linux下已有的启动代码和相关CPU的手册进行编写。

　　启动代码和机器相关代码编程完成并可以启动系统后，下一步就可以开始驱动程序的编写了。Linux编写驱动程序与一般情况下编写驱动程序并没有太大的区别，都需要对相关的硬件作出了解，同时需要遵循Linux编写驱动程序的一些规则进行，编写完一个驱动程序后，一般就写一个相应的测试程序已便随时进行测试。Linux下各种不同类型的设备都有相当多的驱动程序源码可以参考，因此实际编写时更多的时间是花在对特定硬件特性的熟悉上。

　　除了以上提到的这些步骤外，进行实际开发时，很多时候还要进行库（这里所提到的库均指C库），GUI和系统程序的移植。这是因为嵌入式Linux中所用的库一般不能直接使用标准库，而需要进行精简，虽然已有些精简的C库如uClibc等可供使用，但还是需要经常对其进行修改。嵌入式Linux常用的GUI有Microwindows,MiniGUI，QT/Embedded,TinyX等等，各自均有其使用的场合，所针对的目标平台和应用层次也不一样，必须根据实际需要进行选择。系统程序如mount,ls等等有些是应用时所必须的，有些则是进行调试时所需要的，初始时则需要一些通用的系统程序即可。


作者：李晓平
现任职于：博利思软件有限公司项目工程师

本文曾刊登在《共创软件》杂志
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