《基于ARM9的嵌入式Linux系统开发原理与实践》课件第1章

第1章嵌入式系统概述1.1嵌入式系统1.2嵌入式操作系统1.3嵌入式Linux操作系统1.4嵌入式Linux开发环境1.5嵌入式Linux系统开发要点本章小结

1.1嵌 入 式 系 统

1.1.1嵌入式系统的定义

为了区别于原有的通用计算机系统，就把嵌入到对象体系中，实现对对象体系智能化控制的计算机，称做嵌入式计算机系统。1.1.2嵌入式系统组成

本书所指的嵌入式系统是嵌入式系统的高端应用，其组成包括硬件和软件两大部分，其结构如图1-1所示。图1-1嵌入式系统组成结构

1.硬件层

硬件层由嵌入式处理器、存储器系统、通用设备接口和I/O接口(如A/D、D/A、I/O等)组成。在一片嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路和存储器电路(ROM和SDRAM等)，就构成了七个嵌入式核心控制模块。其中，操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。

2.中间层

中间层也称为硬件抽象层或板极支持包，它把系统软件与底层硬件部分隔离。板极支持包对上具有操作系统相关性，对下具有硬件相关性。设计一个完整的中间层需要完成两部分工作：

①嵌入式系统的初始化，它包括片级初始化、板级初始化和系统级初始化。

②设计硬件相关的设备驱动。

3.软件层

软件层由实时多任务操作系统(RTOS)、文件系统、图形用户接口(GUI)、网络系统及通用组件模块组成。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台；是一段嵌入式目标代码中的程序，系统复位后首先执行，相当于用户的主程序，用户的其他应用程序都建立在RTOS之上；是一个标准的内核，它将CPU时钟、中断、I/O、定时器等资源都封装起来，留给用户的是一个标准的API函数接口。

4.功能层与执行装置

功能层由基于RTOS开发的应用程序组成，用来完成对被控对象的控制功能。功能层是面向被控制对象和用户的，为方便用户操作，往往需要提供一个友好的人机界面。执行装置是指那些可以接受嵌入式计算机系统发出控制命令，执行所规定的操作或任务的设备和装置。在不同应用领域中，嵌入式系统的执行装置一般是不同的，应该根据具体的应用场合和系统所要求实现的功能选择不同的设备和执行装置。1.1.3嵌入式系统的特点

从上述嵌入式系统定义、组成及与PC机的比较可看出嵌入式系统的应用有如下一些特点：

1.专用性强

2.实时性好

3.可裁剪性好

4.可靠性高

5.功耗低

1.1.4嵌入式系统的应用

嵌入式技术是后PC时代技术的春天，应用领域非常广泛，主要有以下几方面。

1.工业控制

2.交通管理

3.信息家电

4.家庭智能管理系统

5. POS网络及电子商务

6.环境工程与自然

7.机器人

1.2嵌入式操作系统

从上述嵌入式组成部分可以看出，嵌入式软件的核心是嵌入式实时多任务操作系统，即RTOS(RealTimeOperationSystem)。图1-2传统编程图1-3基于RTOS的编程1.2.1嵌入式操作系统分类

从嵌入式系统的应用来分类，可以分为面向低端设备的嵌入式操作系统和面向高端设备的嵌入式操作系统。1.2.2当前主流的嵌入式操作系统

1. Linux

2. μcos

3. WindowsCE

4. VxWorks

5. QNX

1.3嵌入式Linux操作系统

1.3.1Linux简介

1.什么是Linux

Linux最初是专门为基于Intel处理器的个人计算机而设计的。Linux的前身是指由LinusTorvald维护开发的开放源代码的类Unix操作系统的内核。

2.Linux的主要特点

①开放性：

②多用户：

③多任务：

④良好的用户界面：

⑤设备独立性：

⑥丰富的网络功能：

⑦可靠的安全系统：

⑧良好的可移植性：

3. Linux的组成

① Linux的内核：

② LinuxShell：

③ Linux文件系统：

④Linux应用系统：

4. Linux的内核版本

Linux内核采用双树结构。一棵树是稳定树，主要用于发行；另一棵树是非稳定树或开发树，用于产品开发、改进。

5. Linux的发行版本

虽然Linux只有一个标准化的版本，但有好多个不同的

发行版本。Linux的发行版本就是将Linux核心与应用软件打包，如红旗Linux、冲浪Linux、中软Linux、RedHatLinux、MandrakeLinux、DebainLinux、TurboLinux。1.3.2嵌入式Linux操作系统

利用Linux搭建嵌入式操作系统是近年来最令人振奋的方案之一，Linux将来可能会成为嵌入式系统主流操作系统。嵌入式Linux是按照嵌入式操作系统的要求而设计的一种小型操作系统。由一个内核及一些根据需要进行定制的系统模块组成。1.3.3嵌入式Linux操作系统的优势

(1)支持多种体系结构。

(2)多任务，内核稳定，可定制，源代码开放。

(3)强大的网络支持功能。

(4)支持多文件系统。

(5)驱动丰富，支持大量的外设。

(6) Linux具备一整套工具链。

1.4嵌入式Linux开发环境

由于嵌入式系统的特点，其硬件有很大的局限性，如处理器频率很低；或者存储空间很小；没有键盘、鼠标设备。这样的硬件平台无法胜任(或者不便于)庞大的嵌入式Linux系统开发任务。因此，嵌入式系统开发者提出了交叉开发环境模型。图1-4交叉开发环境模型图1-5嵌入式Linux交叉开发环境

1.5嵌入式Linux系统开发要点

图1-6是嵌入式Linux开发流程图。一般的开发过程如下：

①设计目标板；

②建立嵌入式Linux开发环境；

③编写、调试Bootloader；

④编写、调试Linux内核；

⑤编写、调试应用程序；

⑥编写调试BSP。图1-6嵌入式Linux开发流程图本章小结

本章主要介绍嵌入式系统