一、什么是嵌入式系統(tǒng)
- 嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等方面有特殊要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
- 嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別在于系統(tǒng)應(yīng)用不同，嵌入式系統(tǒng)是將一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)嵌入到對(duì)象系統(tǒng)中。這個(gè)對(duì)象可能是龐大的機(jī)器，也可能是小巧的手持設(shè)備，用戶并不關(guān)心這個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存在。
- 嵌入式系統(tǒng)一般包含嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序4個(gè)部分。嵌入式領(lǐng)域已經(jīng)有豐富的軟硬件資源可以選擇，涵蓋了通信、網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制、消費(fèi)電子、汽車電子等各種行業(yè)。
二、嵌入式系統(tǒng)操作
嵌入式操作系統(tǒng)的一個(gè)重要特性是實(shí)時(shí)性。所謂實(shí)時(shí)性，就是在確定的時(shí)間范圍內(nèi)響應(yīng)某個(gè)事件的特性。
著名的嵌入式操作系統(tǒng)有：VxWorks、linux和windows CE等。
三、嵌入式Linux的特點(diǎn)
1、Linux系統(tǒng)是層次結(jié)構(gòu)且內(nèi)核完全開(kāi)放。Linux是由很多體積小且性能高的微內(nèi)核系統(tǒng)組成。在內(nèi)核代碼完全開(kāi)放的前提下，不同領(lǐng)域和不同層次的用戶可以根據(jù)自己的應(yīng)用需要方便地對(duì)內(nèi)核進(jìn)行改造，低成本地設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)出滿足自己需要的嵌入式系統(tǒng)。
2、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持功能。Linux誕生于因特網(wǎng)時(shí)代并具有Unix的特性，保證了它支持所有標(biāo)準(zhǔn)因特網(wǎng)協(xié)議，并且可以利用Linux的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧將其開(kāi)發(fā)成為嵌入式的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。
3、Linux具備一整套工具鏈，容易自行建立嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境和交叉運(yùn)行環(huán)境，可以跨越嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中仿真工具的障礙。Linux也符合IEEE POSIX1標(biāo)準(zhǔn)，使應(yīng)用程序具有較好的可移植性。
傳統(tǒng)的嵌入式開(kāi)發(fā)的程序調(diào)試和調(diào)試工具是用在線仿真器(ICE)實(shí)現(xiàn)的。它通過(guò)取代目標(biāo)板的微處理器，給目標(biāo)程序提供一個(gè)完整的仿真環(huán)境，完成監(jiān)視和調(diào)試程序;但一般價(jià)格比較昂貴，只適合做非常底層的調(diào)試。
4、Linux具有廣泛的硬件支持特性。無(wú)論是RISC還是CISC、32位還是64位等各種處理器Linux都能運(yùn)行。這意味著嵌入式Linux將具有更廣泛的應(yīng)用前景。
四、嵌入式系統(tǒng)的組成
1、硬件和軟件
①硬件：嵌入式處理器、存儲(chǔ)系統(tǒng)、（由IO連接）外設(shè)、時(shí)鐘、復(fù)位、電源。
三大件全部集成：嵌入式微控制器（單片機(jī)）；
三大件部分集成：嵌入式微處理器、IO集成在一個(gè)芯片內(nèi)部，存儲(chǔ)外置
②軟件：嵌入式操作系統(tǒng)（可裁剪移植的、定制開(kāi)發(fā)）、應(yīng)用軟件（專用性、固化）
嵌入式系統(tǒng)通常由嵌入式處理器、外圍設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等幾大部分組成。
2、硬件層
硬件層由嵌入式處理器、存儲(chǔ)器系統(tǒng)、通用設(shè)備接口和I/O接口(如A/D、D/A、I/O等)組成。在一片嵌入式微處理器基礎(chǔ)上增加電源電路、時(shí)鐘電路和存儲(chǔ)器電路(ROM和SDRAM等)，就構(gòu)成了七個(gè)嵌入式核心控制模塊。其中，操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都可以固化在ROM中。
3、中間層
中間層也稱為硬件抽象層或板極支持包，它把系統(tǒng)軟件與底層硬件部分隔離。板極支持包對(duì)上具有操作系統(tǒng)相關(guān)性，對(duì)下具有硬件相關(guān)性。設(shè)計(jì)一個(gè)完整的中間層需要完成兩部分工作：
① 嵌入式系統(tǒng)的初始化，它包括片級(jí)初始化、板級(jí)初始化和系統(tǒng)級(jí)初始化。
② 設(shè)計(jì)硬件相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)
4、軟件層
軟件層由多任務(wù)操作系統(tǒng)(OS)、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口(GUI)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成。OS是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開(kāi)發(fā)平臺(tái)；是一段嵌入式目標(biāo)代碼中的程序，系統(tǒng)復(fù)位后首先執(zhí)行，相當(dāng)于用戶的主程序，用戶的其他應(yīng)用程序都建立在OS之上；是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)核，它將CPU時(shí)鐘、中斷、I/O、定時(shí)器等資源都封裝起來(lái)，留給用戶的是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的API函數(shù)接口。
5、 功能層與執(zhí)行裝置
功能層由基于OS開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序組成，用來(lái)完成對(duì)被控對(duì)象的控制功能。功能層是面向被控制對(duì)象和用戶的，為方便用戶操作，往往需要提供一個(gè)友好的人機(jī)界面。執(zhí)行裝置是指那些可以接受嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出控制命令，執(zhí)行所規(guī)定的操作或任務(wù)的設(shè)備和裝置。在不同應(yīng)用領(lǐng)域中，嵌入式系統(tǒng)的執(zhí)行裝置一般是不同的，應(yīng)該根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)合和系統(tǒng)所要求實(shí)現(xiàn)的功能選擇不同的設(shè)備和執(zhí)行裝置。
五、?Linux內(nèi)核目錄結(jié)構(gòu)
- arch ：包含和硬件體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的代碼，每種平臺(tái)占一個(gè)相應(yīng)的目錄，如i386、arm、arm64、powerpc、mips 等。Linux 內(nèi)核目前已經(jīng)支持30 種左右的體系結(jié)構(gòu)。在arch目錄下，存放的是各個(gè)平臺(tái)以及各個(gè)平臺(tái)的芯片對(duì)Linux 內(nèi)核進(jìn)程調(diào)度、內(nèi)存管理、中斷等的支持，以及每個(gè)具體的SoC 和電路板的板級(jí)支持代碼。
- block：塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序I/O 調(diào)度。
- crypto：常用加密和散列算法（如AES、SHA 等），還有一些壓縮和CRC 校驗(yàn)算法。
- documentation：內(nèi)核各部分的通用解釋和注釋。
- drivers ：設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，每個(gè)不同的驅(qū)動(dòng)占用一個(gè)子目錄，如char、block?.NET、mtd、i2c 等。
- fs：所支持的各種文件系統(tǒng)，如EXT、FAT、NTFS、JFFS2 等。
- include：頭文件，與系統(tǒng)相關(guān)的頭文件放置在include/linux 子目錄下。
- init：內(nèi)核初始化代碼。著名的start_kernel() 就位于init/mAIn.c 文件中。
- ipc：進(jìn)程間通信的代碼。
- kernel ：內(nèi)核最核心的部分，包括進(jìn)程調(diào)度、定時(shí)器等，而和平臺(tái)相關(guān)的一部分代碼放在arch/*/kernel 目錄下。
- lib：庫(kù)文件代碼。
- mm：內(nèi)存管理代碼，和平臺(tái)相關(guān)的一部分代碼放在arch/*/mm 目錄下。
- net：網(wǎng)絡(luò)相關(guān)代碼，實(shí)現(xiàn)各種常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
- scripts：用于配置內(nèi)核的腳本文件。
- security：主要是一個(gè)SELinux 的模塊。
- sound：ALSA、OSS 音頻設(shè)備的驅(qū)動(dòng)核心代碼和常用設(shè)備驅(qū)動(dòng)。
- usr：實(shí)現(xiàn)用于打包和壓縮的cpio 等。
- include：內(nèi)核API 級(jí)別頭文件。
