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    如何開發出真正成熟的嵌入式Linux系統?

    • 發布:嵌入式培訓
    • 來源:嵌入式問答
    • 時間:2017-10-26 15:07

    目前,嵌入式Linux系統的研發熱潮正在蓬勃興起,并且占據了很大的市場份額,除了一些傳統的Linux公司(如RedHat、MontaVista等)正在從事嵌入式Linux的開發和應用之外,IBM、Intel、Motorola等著名企業也開始進行嵌入式Linux的研究。雖然前景一片燦爛,但就目前而言,嵌入式Linux的研究成果與市場的真正要求仍有一段差距,要開發出真正成熟的嵌入式Linux系統,還需要從以下幾個方面做出努力。

    1、提高系統實時性

    Linux雖然已經被成功地應用到了PDA、移動電話、車載電視、機頂盒、網絡微波爐等各種嵌入式設備上,但在醫療、航空、交通、工業控制等對實時性要求非常嚴格的場合中還無法直接應用,原因在于現有的Linux是一個通用的操作系統,雖然它也采用了許多技術來加快系統的運行和響應速度,并且符合POSIX1003.1b標準,但從本質上來說并不是一個嵌入式實時操作系統。Linux的內核調度策略基本上是沿用UNIX系統的,將它直接應用于嵌入式實時環境會有許多缺陷,如在運行內核線程時中斷被關閉,分時調度策略存在時間上的不確定性,以及缺乏高精度的計時器等等。正因如此,利用Linux作為底層操作系統,在其上進行實時化改造,從而構建出一個具有實時處理能力的嵌入式系統,是現在日益流行的解決方案。

    2、改善內核結構

    Linux內核采用的是整體式結構(Monolithic),整個內核是一個單獨的、非常大的程序,這樣雖然能夠使系統的各個部分直接溝通,有效地縮短任務之間的切換時間,提高系統響應速度,但與嵌入式系統存儲容量小、資源有限的特點不相符合。嵌入式系統經常采用的是另一種稱為微內核(Microkernel)的體系結構,即內核本身只提供一些最基本的操作系統功能,如任務調度、內存管理、中斷處理等,而類似于文件系統和網絡協議等附加功能則運行在用戶空間中,并且可以根據實際需要進行取舍。Microkernel的執行效率雖然比不上Monolithic,但卻大大減小了內核的體積,便于維護和移植,更能滿足嵌入式系統的要求。可以考慮將Linux內核部分改造成Microkernel,使Linux在具有很高性能的同時,又能滿足嵌入式系統體積小的要求。

    3、完善集成開發平臺

    引入嵌入式Linux系統集成開發平臺,是嵌入式Linux進一步發展和應用的內在要求。傳統上的嵌入式系統都是面向具體應用場合的,軟件和硬件之間必須緊密配合,但隨著嵌入式系統規模的不斷擴大和應用領域的不斷擴展,嵌入式操作系統的出現就成了一種必然,因為只有這樣才能促成嵌入式系統朝層次化和模塊化的方向發展。很顯然,嵌入式集成開發平臺也是符合上述發展趨勢的,一個優秀的嵌入式集成開發環境能夠提供比較完備的仿真功能,可以實現嵌入式應用軟件和嵌入式硬件的同步開發,從而擺脫了"嵌入式應用軟件的開發依賴于嵌入式硬件的開發,并且以嵌入式硬件的開發為前提"的不利局面。一個完整的嵌入式集成開發平臺通常包括編譯器、連接器、調試器、跟蹤器、優化器和集成用戶界面,目前Linux在基于圖形界面的特定系統定制平臺的研究上,與WindowsCE等商業嵌入式操作系統相比還有很大差距,整體集成開發環境有待提高和完善。

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