第8篇构建嵌入式Linux系统
嵌入式linux操作系统原理与应用
嵌入式Linux操作系统是一种针对嵌入式设备设计和优化的Linux操作系统。
它在嵌入式系统中发挥着关键作用，为嵌入式设备提供了丰富的功能和灵活性。
以下是嵌入式Linux操作系统的原理和应用方面的概述：嵌入式Linux操作系统原理：内核：嵌入式Linux操作系统的核心是Linux内核，它提供了操作系统的基本功能，包括处理器管理、内存管理、设备驱动程序、文件系统和网络协议栈等。
裁剪：为了适应嵌入式设备的资源限制，嵌入式Linux操作系统通常经过裁剪和优化，只选择必要的功能和驱动程序，以减小内存占用和存储空间，并提高性能和响应速度。
交叉编译：由于嵌入式设备通常具有不同的硬件架构和处理器，所以嵌入式Linux操作系统需要通过交叉编译来生成适用于目标设备的可执行文件和库。
设备驱动：嵌入式Linux操作系统需要适配各种硬件设备，因此需要编写和集成相应的设备驱动程序，以使操作系统能够正确地与硬件进行通信和交互。
嵌入式Linux操作系统应用：嵌入式设备：嵌入式Linux操作系统广泛应用于各种嵌入式设备，如智能手机、平板电脑、家用电器、工业控制系统、车载设备等。
物联网（IoT）：随着物联网的快速发展，嵌入式Linux操作系统被广泛应用于连接的嵌入式设备，用于数据采集、通信、远程控制和智能化管理。
嵌入式开发板：嵌入式Linux操作系统在开发板上提供了丰富的开发环境和工具链，用于嵌入式软件开发和调试。
自定义嵌入式系统：开发者可以基于嵌入式Linux操作系统构建自定义的嵌入式系统，根据特定需求进行定制和开发，实现各种功能和应用。
嵌入式Linux操作系统的原理和应用非常广泛，它为嵌入式设备提供了灵活性、可定制性和强大的功能支持，使得开发者能够构建高度定制化和功能丰富的嵌入式系统。
嵌入式实验一(嵌入式 Linux 开发环境的搭建及 Makefile 应用)
实验一嵌入式 Linux 开发环境的搭建及 Makefile 应用一、实验目的：1.熟悉嵌入式 Linux 开发基本过程及基本命令。
2.了解嵌入式 Linux 开发中各种工具的基本用途。
3.搭建好嵌入式 Linux 的开发环境。
4.通过对包含多文件的 Makefile 的编写，熟悉各种形式的Makefile 编写，加深对 Makefile 中用户自定义变量、自动变量及预定义变量的理解。
二、实验内容：1.安装 Vmware 及 Ubuntu；2.熟悉 Linux 下相关命令：属性查询、修改，路径、目录的查询、修改、删除，压缩、解压等；3.熟悉编辑工具；4.熟悉 makefile 文件的基本作用（编写一个包含多文件的Makefile）。
三、Make 工程管理器：Makefile如今能得以广泛应用，这还得归功于它被包含在Unix系统中。
在make诞生之前，Unix系统的编译系统主要由“make”、“install”shell脚本程序和程序的源代码组成。
它可以把不同目标的命令组成一个文件，而且可以抽象化依赖关系的检查和存档。
这是向现代编译环境发展的重要一步。
1977年，斯图亚特·费尔德曼在1贝尔实验室里制作了这个软件。
2003年，斯图亚特·费尔德曼因发明了这样一个重要的工具而接受了美国计算机协会（ACM）颁发的软件系统奖。
Makefile文件是可以实现自动化编译，只需要一个“make”命令，整个工程就能完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。
目前虽有众多依赖关系检查工具，但是make是应用最广泛的一个。
一个程序员会不会写makefile，从一个侧面说明了这个程序员是否具备完成大型工程的能力。
1.Makefile 基本规则一个简单的 Makefile 语句由目标、依赖条件、指令组成。
smdk6400_config :unconfig@mkdir -p $(obj)include $(obj)board/samsung/smdk6400其中：smdk6400_config：目标；unconfig：先决条件；@mkdir -p $(obj)include $(obj)board/samsung/smdk6400：指令。
嵌入式linux开发教程pdf
嵌入式linux开发教程pdf嵌入式Linux开发是指在嵌入式系统中使用Linux操作系统进行开发的过程。
Linux作为一种开源操作系统，具有稳定性、可靠性和灵活性，因此在嵌入式系统中得到了广泛的应用。
嵌入式Linux开发教程通常包括以下内容：1. Linux系统概述：介绍Linux操作系统的发展历程和基本原理，包括内核、文件系统、设备驱动等方面的知识。
了解Linux系统的基本结构和工作原理对后续的开发工作至关重要。
2. 嵌入式开发环境搭建：通过搭建开发环境，包括交叉编译器、调试器、仿真器等工具的配置，使得开发者可以在本机上进行嵌入式系统的开发和调试。
同时，还需要了解各种常用的开发工具和调试技术，如Makefile的编写、GDB的使用等。
3. 嵌入式系统移植：嵌入式系统往往需要根据不同的硬件平台进行移植，以适应各种不同的硬件环境。
这个过程包括引导加载程序的配置、设备驱动的移植和内核参数的调整等。
移植成功后，就可以在目标硬件上运行Linux系统。
4. 应用程序开发：在嵌入式Linux系统上进行应用程序的开发。
这包括编写用户空间的应用程序，如传感器数据采集、数据处理、网络通信等功能。
还需要熟悉Linux系统提供的各种库函数和API，如pthread库、socket编程等。
5. 系统优化和性能调优：在开发过程中，经常需要对系统进行调优和优化，以提高系统的性能和稳定性。
这包括对内核的优化、内存管理的优化、性能分析和调试等。
只有深入了解和熟练掌握这些技术，才能使得嵌入式系统运行得更加高效和稳定。
嵌入式Linux开发教程PDF通常会结合理论和实践相结合的方式进行教学，通过实际的案例和实践操作，帮助开发者快速掌握嵌入式Linux开发的技术和方法。
同时还会介绍一些常见的开发板和硬件平台，以及开源项目等，帮助开发者在实际项目中应用所学的技术。
总之，嵌入式Linux开发教程PDF提供了系统而详细的指导，帮助开发者快速入门嵌入式Linux开发，掌握相关的技术和方法，以便更好地进行嵌入式系统的开发工作。
《嵌入式Linux开发》课件
交叉编译工具链的安装
指导如何安装适用于目标板的交叉编译工具 链。
测试交叉编译环境
提供一种简单的方法来测试交叉编译环境是 否设置成功。
目标板与宿主机的连接方式
串口通信
介绍如何通过串口连接目标板和宿主机 ，以及串口通信的配置和常用命令。
USB连接
介绍如何通过USB连接目标板和宿主 机，以及USB通信的配置和常用命令
02
03
嵌入式系统
是一种专用的计算机系统 ，主要用于控制、监视或 帮助操作机器与设备。
特点
具有实时性、硬件可裁剪 、软件可定制、低功耗、 高可靠性等特点。
应用
汽车电子、智能家居、医 疗设备、工业自动化等领 域。
Linux作为嵌入式操作系统的优势
开源
Linux是开源的，可以免费使用和定制，降 低了开发成本。
路由与交换
介绍路由器和交换机的原理及在网 络中的作用。
03
02
IP地址
解释IP地址的分类、寻址方式以及子 网掩码的作用。
网络安全
简述常见的网络安全威胁和防范措 施。
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TCP/IP协议栈简介
TCP/IP协议栈结构
详细描述TCP/IP协议栈的层次结构，包括应 用层、传输层、网络层和链路层。
IP协议
解释IP协议的核心功能，如地址解析、路由 选择等。
调试工具
介绍常用的调试工具，如gdbserver和gdb等，并说明如何使用这些 工具进行远程调试。
调试过程
详细描述调试过程，包括启动调试会话、设置断点、单步执行代码等 操作。
调试技巧与注意事项
提供调试过程中的一些技巧和注意事项，以提高调试效率和准确性。
03
嵌入式Linux系统开发基础
嵌入式学习心得体会(精选8篇)
嵌入式学习心得体会（精选8篇）嵌入式学习心得体会篇1（4622字）从实习到现在搞嵌入式开发快一年了，蓦然回首好像一年过得挺快，挺顺利的。
细细品味，发现这一年还是有很多值得回忆和总结的东西。
至少这一年看书挺多，大概二十几本，当然和那些一年看一百多本书的人没法比，但是我已经超越了自己。
这是我大学毕业的第一年，初次走上社会，很想一展身手，可是.....其实也不用可是了，和很多朋友一样碰了很多钉子，现在我和老板的关系就挺一般的，只是我性格还不错。
呵呵～～，做优秀员工看来还得慢慢学。
今年最大的收获就是做了一个半项目，是在uClinux下面跑的。
半个是SNMP-Agent的实现，因为我去的时候snmpd已经跑起来了，我只是实现部分管理功能;一个是基于Web的管理系统，使公司的主打产品微波通信设备上网。
这个项目是我一手策划，一手实现(界面设计是一位女同事，很优秀的程序员)，从中学到的东西也最多，感情不可谓不深。
SNMP即简单网络管理协议，其实一点都不简单。
在我所知的网络协议里面，它仅仅比OSI的CMIP简单一点，而CMIP直到现在还没得到广泛应用。
我们能够实现SNMP-Agent不能不感谢CarnegieMellon大学免费发布的ucd-snmp软件包。
它使得开发人员专注于实现对特定设备的管理功能。
我在项目中的工作主要是扩展MIB，实现相应的管理功能以及网络功能的扩展。
我们公司的MIB库比较庞大，但是程序运行还是挺快的。
因为ucd-snmp软件包中大量使用回调函数，而且它将MIB树以二叉树形式表示，但是每个结点不是单个的MIB结点，而是一个表，包括了多个结点。
回调函数和两层表示法的使用是操作快速的主要因素。
基于Web的管理系统我原本是打算在设备外实现SNMP-Manager 的功能，因为设备中已经嵌入了Agent。
这样管理人员可以在世界各地通过WWW登录公司的管理平台，实现对所有设备的管理。
但是老板想在设备中嵌入一个管理系统，可以通过www管理单个设备就行。
《基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计与实现》
《基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计与实现》一、引言随着信息技术的飞速发展，数据采集系统在各个领域的应用越来越广泛。
嵌入式Linux作为一种轻量级、高效率的操作系统，在数据采集系统中得到了广泛应用。
本文将介绍基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计与实现，旨在为相关领域的研究和应用提供参考。
二、系统需求分析在系统需求分析阶段，我们首先需要明确数据采集系统的功能需求和性能需求。
功能需求主要包括：能够实时采集各种类型的数据，如温度、湿度、压力等；能够实时传输数据至服务器或本地存储设备；具备数据预处理功能，如滤波、去噪等。
性能需求主要包括：系统应具备高稳定性、低功耗、快速响应等特点。
此外，还需考虑系统的可扩展性和可维护性。
三、系统设计1. 硬件设计硬件设计是数据采集系统的基础。
我们选用一款具有高性能、低功耗特点的嵌入式处理器作为核心部件，同时配备必要的传感器、通信模块等。
传感器负责采集各种类型的数据，通信模块负责将数据传输至服务器或本地存储设备。
此外，还需设计合理的电源模块，以保证系统的稳定性和续航能力。
2. 软件设计软件设计包括操作系统选择、驱动程序开发、应用程序开发等方面。
我们选择嵌入式Linux作为操作系统，具有轻量级、高效率、高稳定性等特点。
驱动程序负责与硬件设备进行通信，实现数据的采集和传输。
应用程序负责实现数据预处理、存储、传输等功能。
四、系统实现1. 驱动程序开发驱动程序是连接硬件和软件的桥梁，我们根据硬件设备的接口和协议，编写相应的驱动程序，实现数据的实时采集和传输。
2. 应用程序开发应用程序负责实现数据预处理、存储、传输等功能。
我们采用C/C++语言进行开发，利用Linux系统的多线程、多进程等特性，实现系统的并发处理能力。
同时，我们利用数据库技术实现数据的存储和管理，方便后续的数据分析和处理。
3. 系统集成与测试在系统集成与测试阶段，我们将硬件和软件进行集成，进行系统测试和性能评估。
嵌入式Linux系统开发教程实验报告
嵌入式实验报告：学号：学院：日期：实验一熟悉嵌入式系统开发环境一、实验目的熟悉Linux 开发环境，学会基于S3C2410 的Linux 开发环境的配置和使用。
使用Linux的armv4l-unknown-linux-gcc 编译，使用基于NFS 方式的下载调试，了解嵌入式开发的基本过程。
二、实验容本次实验使用Redhat Linux 9.0 操作系统环境,安装ARM-Linux 的开发库及编译器。
创建一个新目录，并在其中编写hello.c 和Makefile 文件。
学习在Linux 下的编程和编译过程，以及ARM 开发板的使用和开发环境的设置。
下载已经编译好的文件到目标开发板上运行。
三、实验设备及工具硬件：：UP-TECH S2410/P270 DVP 嵌入式实验平台、PC 机Pentium 500 以上, 硬盘10G 以上。
软件：PC 机操作系统REDHAT LINUX 9.0＋超级终端（或X-shell）＋AMR-LINUX 开发环境。
四、实验步骤1、建立工作目录[rootlocalhost root]# mkdir hello[rootlocalhost root]# cd hello2、编写程序源代码我们可以是用下面的命令来编写hello.c的源代码，进入hello目录使用vi命令来编辑代码：[rootlocalhost hello]# vi hello.c按“i”或者“a”进入编辑模式，将上面的代码录入进去，完成后按Esc 键进入命令状态，再用命令“：wq!”保存并退出。
这样我们便在当前目录下建立了一个名为hello.c的文件。
hello.c源程序：＃include <stdio.h>int main() {char name[20];scanf(“%s”,name);printf(“hello %s”,name);return 0;}3、编写Makefile要使上面的hello.c程序能够运行，我们必须要编写一个Makefile文件，Makefile文件定义了一系列的规则，它指明了哪些文件需要编译，哪些文件需要先编译，哪些文件需要重新编译等等更为复杂的命令。
嵌入式系统开发流程
嵌入式系统开发流程嵌入式系统开发流程第一步：建立开发环境操作系统一般使用RedhatLinux，选择定制安装或全部安装，通过网络下载相应的GCC交叉编译器进行安装(比如，arm-linux-gcc、arm-uclibc-gcc)，或者安装产品厂家提供的相关交叉编译器;第二步：配置开发主机配置MINICOM，一般的参数为波特率115200Baud/s，数据位8位，停止位为1，9，无奇偶校验，软件硬件流控设为无。
在Windows下的超级终端的配置也是这样。
MINICOM软件的作用是作为调试嵌入式开发板的信息输出的监视器和键盘输入的工具。
配置网络主要是配置NFS网络文件系统，需要关闭防火墙，简化嵌入式网络调试环境设置过程。
第三步：建立引导装载程序BOOTLOADER从网络上下载一些公开源代码的BOOTLOADER，如U.BOOT、BLOB、VIVI、LILO、ARM-BOOT、RED-BOOT等，根据具体芯片进行移植修改。
有些芯片没有内置引导装载程序，比如，三星的ARV17、ARM9系列芯片，这样就需要编写开发板上FLASH的烧写程序，可以在网上下载相应的烧写程序，也有Linux下的公开源代码的J-FLASH程序。
如果不能烧写自己的开发板，就需要根据自己的具体电路进行源代码修改。
这是让系统可以正常运行的第一步。
如果用户购买了厂家的仿真器比较容易烧写FLASH，虽然无法了解其中的核心技术，但对于需要迅速开发自己的应用的人来说可以极大提高开发速度。
第四步：下载已经移植好的Linux操作系统如MCLiunx、ARM-Linux、PPC-Linux等，如果有专门针对所使用的CPU移植好的Linux操作系统那是再好不过，下载后再添加特定硬件的驱动程序，然后进行调试修改，对于带MMU的CPU可以使用模块方式调试驱动，而对于MCLiunx这样的系统只能编译内核进行调试。
第五步：建立根文件系统下载使用BUSYBOX软件进行功能裁减，产生一个最基本的根文件系统，再根据自己的应用需要添加其他的程序。
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Bootloader的概念
简单地说，BootLoader就是在操作系统内 核运行之前运行的一段小程序。通过这段 小程序，我们可以初始化硬件设备、建立 内存空间的映射图，从而将系统的软硬件 环境带到一个合适的状态，以便为最终调 用操作系统内核准备好正确的环境。
bootloader的引导方式
启动加载（Boot Loader）模式： 启动加载模式也称为“自主”（Autonomous）模式。
在这种情况下，Boot Loader 从目标机上的某个固态存储设备 上将操作系统加载到 RAM 中运行，整个过程并没有用户的介 入。 下载（Downloading）模式：
根据所使用的存储介质和开发阶段的不同，可以 采用不同的系统引导方式
（1）使用可以固化存储设备：产品化阶段 （2）使用磁盘设备 （3）通过网络引导：调试阶段
内核已下载到FLASH设备或磁盘设备上，通 过网络挂装根文件系统。
内核和根文件系统均通过网络来获取和安装。
Bootloader的典型结构框架
由于 Boot Loader 的实现依赖于 CPU 的体系 结构，因此大多数 Boot Loader 都分为 stage1 和 stage2 两大部分。
也可以通过JTAG等其他接口进行通 信
Bootloader的工作方式
大多数BootLoader都包含两种不同的 操作模式。 “启动加载”模式 “下载”模式，
这种区别仅对于开发人员才有意义。 但从最终用户的角度看，BootLoader 的作用就是用来加载操作系统，而并 不存在所谓的启动加载模式与下载工 作模式的区别。
在下载模式中，目标机上的 Boot Loader 将通过串口连接 或网络连接等通信手段从主机（Host）下载文件。比如： 下 载应用程序、数据文件、内核映像等．
从主机下载的文件通常首先被BootLoader保存到目标机的 RAM中然后再被BootLoader写到目标机上的固态存储设备中。
嵌入式系统的引导模式
度，消息处理等。 根文件系统：Linux内核启动后首先需要加载的文件
系统。
Boot Loader 参数 内核
根文件系统
第8章 构建嵌入式Linux系统
8.1 嵌入式Linux系统的构建流程 8.2 嵌入式Linux系统的组成 8.3 Bootloader 8.4 Linux内核的裁剪和编译 8.5 根文件系统
Bootloader是最先被系统执行的程序
嵌入式系统的软件层次结构
Bootloader的烧写方式
通过JTAG口 通过以太网口 通过串口
Bootloader的控制方式
主机和目标机之间一般通过串口建立 连接， Bootloader软件在执行是通常 会通过串口来进行通讯，比如：输出 打印信息到串口，从串口读取用户控 制字符
Stage1：依赖于 CPU 体系结构的代码，比如 设备初始化代码等，通常都放在 stage1 中， 而且通常都用汇编语言来实现，以达到短小 精悍的目的。
通常，BootLoader是严重地依赖于硬件而 实现的，特别是在嵌入式应用。因此，在 嵌入式世界里建立一个通用的BootLoader 几乎是不可能的。
Bootloader的功能
硬件设备的初始化（CPU的主频、 SDRM、中断、串口等）
传递内核SB口或
Bootloader程序原理
引导加载程序是系统加电后运行的第一段软件代 码。PC机中的引导加载程序由BIOS(其本质就是 一段固件程序)和位于硬盘MBR中的OS BootLoader（比如，LILO和GRUB等）一起组成。 BIOS在完成硬件检测和资源分配后，将硬盘MBR 中的BootLoader读到系统的RAM中，然后将控制 权交给OS BootLoader。BootLoader的主要运行 任务就是将内核映象从硬盘上读到 RAM 中，然后 跳转到内核的入口点去运行，也即开始启动操作 系统。
第8章 构建嵌入式Linux系统
8.1 嵌入式Linux系统的构建流程 8.2 嵌入式Linux系统的组成 8.3 Bootloader 8.4 Linux内核的裁剪和编译 8.5 根文件系统
8.1 嵌入式Linux系统的构建流程
建立开发环境：交叉编译工具，编译环境等 配置开发主机，配置MINICOM 建立引导装载程序bootloader 下载别人已经移植好的linux操作系统 建立根文件系统 建立应用程序的flash分区 开发应用程序 烧写内核、根文件系统、应用程序 发布产品
第8章 构建嵌入式Linux系统
=== makefile 开始 === myprog : foo.o bar.o gcc foo.o bar.o -o myprog
foo.o : foo.c foo.h bar.h gcc -c foo.c -o foo.o
bar.o : bar.c bar.h gcc -c bar.c -o bar.o === makefile 结束 ===
者下载映像文件、并可以对FLASH等 存储设备进行管理
Bootloader的安装媒介
系统加电或复位后，处理器从某个预 先安排的地址上取指令。比如ARM在 复位时，从地址0x00取指。
嵌入式系统通常都有某种类型的固态 存储设备（比如：ROM、EPROM或 FLASH等），被映射到这个预先安排 的地址上，因此在系统加电后，处理 器首先执行Bootloader程序。
第8章 构建嵌入式Linux系统
8.1 嵌入式Linux系统的构建流程 8.2 嵌入式Linux系统的组成 8.3 Bootloader 8.4 Linux内核的裁剪和编译 8.5 根文件系统
嵌入式Linux的组成
嵌入式Linux由以下三个部分组成为： Bootloader：系统的引导程序 参数：内核启动时所必需的设置参数 内核：系统内核是系统的核心部分，主要负责进程调