Was ist eingebettetes Linux?

Embedded Linux bezieht sich auf eingebettetes Linux, und eingebettetes Linux bezieht sich auf Standard-Linux, das miniaturisiert und auf die Konsolidierung in einem Speicherchip oder Mikrocontroller mit einer Kapazität von nur wenigen K- oder M-Bytes zugeschnitten wurde und für bestimmte eingebettete Anwendungen geeignet ist Linux-Betriebssystem für Anwendungsszenarien.

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Linux7.3-System, Dell G3-Computer.

Was ist eingebettetes Linux?

bezieht sich auf eingebettetes Linux.

1. Eingebettetes Linux (Embedded Linux) bezieht sich auf Standard-Linux, das in einen Speicherchip oder Mikrocontroller mit einer Kapazität von nur wenigen K- oder M-Bytes umgewandelt und für bestimmte eingebettete Linux-Anwendungen geeignet ist.

2. Funktionen von Embedded Linux

Kaufgebühr: Medienkosten;

Technischer Support: Kostenlose Software-Entwickler auf der ganzen Welt;

　Software Transplantation: Einfach, der Code ist offen und wird von vielen Anwendungssoftware unterstützt.

　Anwendungsproduktentwicklungszyklus: Kurz, neue Produkte können schnell eingeführt werden, da viele öffentliche Codes referenziert und transplantiert werden können : RT_Linux, Hardhat-Linux usw. Embedded Linux unterstützt Echtzeitleistung;

Stabilität: gut;

Sicherheit: gut.

　 3. Marktaussichten und Geschäftsmöglichkeiten von Embedded Linux

Embedded Linux bietet enorme Marktaussichten und Geschäftsmöglichkeiten, und eine große Anzahl professioneller Unternehmen und Produkte ist entstanden, wie Montavista, Lineo, Emi usw. Es gibt Branchenverbände wie das Embedded Linux Consortium usw. Es wird von weltbekannten Computerunternehmen und OEM-Herstellern auf Platinenebene wie IBM, Motorola, Intel usw. unterstützt. Traditionelle Hersteller eingebetteter Systeme haben auch Linux-Strategien übernommen, wie Lynxworks, Windriver, QNX usw. Es gibt auch Unterstützung von einer großen Anzahl von Embedded-Linux-Enthusiasten im Intelnet. Embedded Linux unterstützt fast alle Embedded-CPUs und ist auf fast alle Embedded-OEM-Boards portiert.

4. Anwendungsbereiche von Embedded Linux

Die Anwendungsbereiche von Embedded Linux sind sehr breit. Die Hauptanwendungsbereiche sind: Informationsgeräte: PDA, STB-Set-Stopbox, digitales Telefon, Anrufbeantworter, Bildschirmtelefon, Datennetzwerk: Ethernet-Switches, Router, Bridge, Hub, Fernzugriffsserver, Geldautomaten, Frame Relay, Fernkommunikation, medizinische Elektronik, Transport, Computerperipheriegeräte, Industriesteuerung, Luftfahrt usw.

5. Vorteile von Embedded Linux

Die Entwicklung und Forschung von Embedded Linux ist ein Hot Spot im Bereich der Betriebssysteme. Etwa die Hälfte der erfolgreich entwickelten Embedded Systeme nutzen derzeit Linux. Der Grund, warum Linux auf dem Markt für eingebettete Systeme so hervorragende Ergebnisse erzielen kann, ist untrennbar mit seinen eigenen hervorragenden Eigenschaften verbunden.

　1. Umfangreiche Hardware-Unterstützung

　Linux kann mehrere Architekturen wie x86, ARM, MIPS, ALPHA, PowerPC usw. unterstützen. Es wurde erfolgreich auf Dutzende von Hardwareplattformen übertragen und kann auf fast allen gängigen CPUs ausgeführt werden. Linux verfügt über ungewöhnlich umfangreiche Treiberressourcen, unterstützt eine Vielzahl gängiger Hardwaregeräte und die neuesten Hardwaretechnologien und kann sogar auf Prozessoren ohne Speicherverwaltungseinheit (MMU) ausgeführt werden, was die Anwendung von Linux in eingebetteten Systemen weiter fördert.

　2. Der Kernel ist effizient und stabil

　Die Effizienz und Stabilität des Linux-Kernels wurde durch eine Vielzahl von Fakten in verschiedenen Bereichen bestätigt. Das Linux-Kernel-Design ist sehr anspruchsvoll und unterteilt sich in Prozessplanung, Speicherverwaltung, Kommunikation zwischen Prozessen, virtuelles Dateisystem und Netzwerk. Die Schnittstelle besteht aus fünf Teilen, und ihr einzigartiger Modulmechanismus kann je nach Benutzeranforderungen bestimmte Module in Echtzeit in den Kernel einfügen oder daraus entfernen. Diese Eigenschaften ermöglichen eine sehr kompakte Anpassung des Linux-Systemkernels, was sehr gut für die Anforderungen eingebetteter Systeme geeignet ist.

　3. Open-Source-Code, umfangreiche Software

　Linux ist ein kostenloses Open-Source-Betriebssystem, das den Benutzern das größte Maß an Freiheit bietet. Da eingebettete Systeme sehr unterschiedlich sind, müssen sie häufig für bestimmte Anwendungen modifiziert und optimiert werden , Der Zugriff auf den Quellcode wird entscheidend. Linux-Softwareressourcen sind sehr umfangreich. Fast jedes gängige Programm ist unter Linux zu finden, und die Zahl nimmt immer noch zu. Wenn Sie eingebettete Anwendungssoftware unter Linux entwickeln, müssen Sie im Allgemeinen nicht bei Null anfangen. Stattdessen können Sie eine ähnliche kostenlose Software als Prototyp auswählen und eine sekundäre Entwicklung darauf durchführen.

　4. Hervorragende Entwicklungstools

　Der Schlüssel zur Entwicklung eingebetteter Systeme ist ein vollständiger Satz an Entwicklungs- und Debugging-Tools. Das traditionelle eingebettete Entwicklungs- und Debugging-Tool ist der In-Circuit Emulator (ICE), der durch Ersetzen des Mikroprozessors der Zielplatine eine vollständige Simulationsumgebung für das Zielprogramm bereitstellt, sodass Entwickler den Arbeitsstatus des Programms auf dem klar verstehen können Die Zielplatine erleichtert die Überwachung und das Debuggen des Programms. Online-Emulatoren sind sehr teuer und eignen sich nur für das Debuggen auf sehr niedrigem Niveau. Sobald die Software und Hardware normale Funktionen der seriellen Schnittstelle unterstützen, können Sie daher gut entwickeln und debuggen, ohne einen Online-Emulator zu verwenden Dadurch werden erhebliche Entwicklungskosten eingespart. Embedded Linux bietet Entwicklern eine vollständige Toolkette (Tool Chain). Es verwendet GNUs gcc als Compiler und gdb, kgdb und xgdb als Debugging-Tools. Es kann problemlos alles vom Betriebssystem bis zur Anwendungssoftware implementieren.

　5. Vollständiger Netzwerkkommunikations- und Dateiverwaltungsmechanismus

　Linux ist seit seiner Geburt untrennbar mit dem Internet verbunden, unterstützt alle Standard-Internet-Netzwerkprotokolle und lässt sich problemlos auf eingebettete Systeme übertragen. Darüber hinaus unterstützt Linux auch Dateisysteme wie ext2, fat16, fat32, romfs usw., die eine gute Grundlage für die Entwicklung eingebetteter Systemanwendungen bilden.

6. Herausforderungen von Embedded Linux

Derzeit boomt der Forschungs- und Entwicklungsboom von Embedded Linux-Systemen und nimmt neben einigen traditionellen Linux-Unternehmen (wie RedHat, MontaVista usw.) einen großen Marktanteil ein engagiert sich im Bereich Embedded Neben der Entwicklung und Anwendung von Linux haben auch namhafte Unternehmen wie IBM, Intel und Motorola mit der Forschung zu Embedded Linux begonnen. Obwohl die Aussichten rosig sind, besteht derzeit noch eine Lücke zwischen den Forschungsergebnissen zu eingebettetem Linux und den tatsächlichen Anforderungen des Marktes. Um ein wirklich ausgereiftes eingebettetes Linux-System zu entwickeln, müssen in folgenden Aspekten Anstrengungen unternommen werden.

　1. Verbessern Sie die Echtzeitleistung des Systems

Obwohl Linux erfolgreich auf verschiedene eingebettete Geräte wie PDAs, Mobiltelefone, Auto-TVs, Set-Top-Boxen, Netzwerk-Mikrowellenherde usw. angewendet wurde, ist dies auch der Fall Wird in den Bereichen Medizin, Luftfahrt, Transport, Industriesteuerung usw. verwendet. Es kann nicht direkt in Situationen mit sehr strengen Echtzeitanforderungen angewendet werden. Der Grund dafür ist, dass das vorhandene Linux ein allgemeines Betriebssystem ist, obwohl es auch viele Technologien zur Beschleunigung verwendet den Betrieb und die Reaktion des Systems und entspricht dem POSIX 1003.1b-Standard. Es handelt sich im Wesentlichen nicht um ein eingebettetes Echtzeitbetriebssystem. Die Linux-Kernel-Planungsstrategie folgt im Wesentlichen der des UNIX-Systems. Die direkte Anwendung auf die eingebettete Echtzeitumgebung weist viele Mängel auf, z. B. das Ausschalten von Interrupts beim Ausführen des Kernel-Threads, Zeitunsicherheit in der Time-Sharing-Planungsstrategie. und Mangel an hochpräzisen Timern und so weiter. Aus diesem Grund ist die Verwendung von Linux als zugrunde liegendes Betriebssystem und die Durchführung einer Echtzeittransformation darauf zum Aufbau eines eingebetteten Systems mit Echtzeitverarbeitungsfunktionen eine zunehmend beliebte Lösung.

　2. Verbessern Sie die Kernelstruktur

　Der Linux-Kernel ist ein separates, sehr großes Programm. Dies ermöglicht eine direkte Kommunikation verschiedener Teile des Systems und verkürzt die Zeit zwischen den Aufgaben Verbessert die Reaktionsgeschwindigkeit des Systems, entspricht jedoch nicht den Merkmalen kleiner Speicherkapazitäten und begrenzter Ressourcen eingebetteter Systeme. Eingebettete Systeme verwenden häufig eine andere Architektur namens Mikrokernel. Das heißt, der Kernel selbst stellt nur einige der grundlegendsten Betriebssystemfunktionen bereit, z. B. Aufgabenplanung, Speicherverwaltung, Interrupt-Verarbeitung usw., und ähnelt dem Dateisystem. Zusätzliche Funktionen wie z Da Netzwerkprotokolle und Netzwerkprotokolle im Benutzerbereich ausgeführt werden, können sie je nach tatsächlichem Bedarf ausgewählt werden. Obwohl die Ausführungseffizienz von Microkernel nicht so gut ist wie die von Monolithic, reduziert sie die Größe des Kernels erheblich, erleichtert Wartung und Transplantation und kann die Anforderungen eingebetteter Systeme besser erfüllen. Sie können erwägen, den Linux-Kernel-Teil in einen Mikrokernel umzuwandeln, damit Linux eine hohe Leistung erzielen und gleichzeitig die geringen Größenanforderungen eingebetteter Systeme erfüllen kann.

　3. Verbesserung der integrierten Entwicklungsplattform

　Die Einführung einer integrierten Entwicklungsplattform für eingebettete Linux-Systeme ist eine inhärente Voraussetzung für die Weiterentwicklung und Anwendung von eingebettetem Linux. Traditionell sind eingebettete Systeme auf bestimmte Anwendungen ausgerichtet, und Software und Hardware müssen eng zusammenarbeiten. Mit der kontinuierlichen Erweiterung des Umfangs eingebetteter Systeme und der kontinuierlichen Erweiterung der Anwendungsfelder ist die Entstehung eingebetteter Betriebssysteme jedoch unvermeidlich geworden , denn nur so können sich eingebettete Systeme in einer hierarchischen und modularen Richtung entwickeln. Offensichtlich entspricht die eingebettete integrierte Entwicklungsplattform auch den oben genannten Entwicklungstrends. Eine hervorragende eingebettete integrierte Entwicklungsumgebung kann relativ vollständige Simulationsfunktionen bereitstellen und die gleichzeitige Entwicklung eingebetteter Anwendungssoftware und eingebetteter Hardware realisieren, wodurch das „Eingebettete“ beseitigt wird Die Entwicklung von Anwendungssoftware basiert auf der Entwicklung eingebetteter Hardware und basiert auf der Entwicklung eingebetteter Hardware. Eine vollständig eingebettete integrierte Entwicklungsplattform umfasst normalerweise einen Compiler, einen Connector, einen Debugger, einen Tracker, einen Optimierer und eine integrierte Benutzeroberfläche. Derzeit wird für Linux eine spezifische Systemanpassungsplattform basierend auf grafischen Schnittstellen erforscht, und es gibt kommerzielle eingebettete Systeme wie Windows CE Im Vergleich zu herkömmlichen Betriebssystemen besteht immer noch eine große Lücke, und die gesamte integrierte Entwicklungsumgebung muss verbessert und perfektioniert werden.

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