《嵌入式Linux操作系统原理与应用》内容简介_文全刚
刍议嵌入式Linux操作系统应用
刍议嵌入式Linux操作系统应用摘要：嵌入式技术是当前计算机技术领域最热门的技术之一，Linux 系统由于其可剪裁、体积小等优势，作为嵌入式操作系统的典范在嵌入式技术中得以广泛的使用。
本文从Linux系统的特点和在嵌入式系统中的应用现状出发，对嵌入式Linux操作系统的应用进行了一定的探讨。
关键词：嵌入式；Linux；嵌入式系统在目前的嵌入式系统领域中，已经有越来越多的科研机构和开发商把目光投入到嵌入式Linux中，准备在其新的技术和新的产品中使用Linux 系统。
与此同时，市面上的以嵌入式Linux操作系统为基础的产品也在不断地涌现。
1嵌入式系统嵌入式系统，是指以计算机技术为基础、以应用为中心、其软硬件系统可以方便地剪裁，适用于对应用系统的功能、成本、可靠性、功耗、体积等有着严格要求的一种专用的计算机系统。
嵌入式系统一般由嵌入式操作系统、嵌入式微处理器、应用程序和外围的硬件设备组成，用于对设备的监视、控制、管理等功能的实现。
一般来说，嵌入式系统指的是非PC系统，其中包括软件和硬件两个部分。
软件包括了操作系统和各种应用程序，操作系统控制着硬件和应用程序之间的交互行为，而应用程序控制系统的行为和运作。
硬件包括了处理器、存储器、I/O接口、图形控制器等部分。
2嵌入式Linux系统概述2.1嵌入式Linux系统应用现状随着Linux系统的发展和应用，嵌入式Linux系统已经逐渐成为嵌入式系统的重要分支之一。
Linux作为一个稳定而成熟的系统，在嵌入式系统中的应用有着很多优点。
首先Linux系统其源代码是开放的，所有人都能够很方便地获取和修改，来进行产品的开发。
其次Linux能够实现定制，并且系统内核较小且足够稳定，占用的系统资源很少。
另外Linux系统能够和大多数的Unix系统实现兼容，进行应用程序的移植和开发相对比较容易。
同时由于Linux系统良好的可移植性，目前已经在数百种硬件平台之上成功运行。
然而，由于Linux系统本身并不是以实时性的应用为设计目标，因此如果设备对系统的实时性要求较高，在其中应用嵌入式Linux的话就应该添加相应的实时软件模块。
《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。
04
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
嵌入式系统原理与应用
嵌入式系统原理与应用嵌入式系统的原理主要包括硬件和软件两个方面。
硬件方面，嵌入式系统通常由处理器、存储器、接口和外设等组成。
处理器可以是通用处理器或专用处理器，如ARM、MIPS等。
存储器包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM），用于存储程序和数据。
接口用于与外部设备进行通信，如串行接口、并行接口和网络接口等。
外设包括显示器、键盘、麦克风、扬声器、传感器等，用于与用户交互和获取环境信息。
嵌入式系统的软件方面包括操作系统和应用软件。
操作系统通常是实时操作系统（RTOS），用于管理硬件资源、调度任务和实现实时响应。
RTOS具有快速启动、低内存占用和实时性强等特点。
应用软件是嵌入式系统中运行的程序，可以根据具体需求进行开发。
应用软件可以是单任务程序，也可以是多任务程序，支持多个任务同时执行。
开发应用软件可以使用C、C++、汇编语言和图形化编程工具等。
嵌入式系统有广泛的应用领域。
其中之一是消费电子产品，如智能手机、平板电脑和游戏机等。
嵌入式系统为这些设备提供了高性能和低功耗的功能，使得用户可以在任何时间任何地点进行各种操作。
另一个应用领域是汽车电子系统。
嵌入式系统在汽车中被用于发动机控制、刹车控制、安全系统和娱乐系统等。
嵌入式系统的使用提高了汽车的性能和安全性，并提供了更多的功能和便利性。
还有医疗器械领域，嵌入式系统被广泛应用于医疗设备的控制和监测中，如心电图仪、血压计和呼吸机等。
嵌入式系统的使用提高了医疗设备的效率和准确性，并提供了更好的医疗服务。
总之，嵌入式系统是一种具有特定功能并嵌入到其他系统中的计算机系统。
它的原理包括硬件和软件两个方面，硬件包括处理器、存储器、接口和外设等，软件包括操作系统和应用软件。
嵌入式系统的应用广泛，包括消费电子产品、汽车电子系统和医疗器械等。
嵌入式系统的应用提高了产品的性能和功能，为用户提供了更好的体验和服务。
第4章 嵌入式Linux操作系统初稿.pptx
◦ 进程是由进程标识符（PID）表示的 ◦ Linux系统提供系统调用拷贝现行进程的内
容，以产生新的进程 ◦ Linux进程还可以通过exec系统调用产生
Linux进程的调度
◦ 分时调度策略（SCHED_OTHER） ◦ 先到先服务的实时调度策略（SCHED_FIFO） ◦ 时间片轮转的实时调度策略（SCHED_RR）
开发人员参与系统的内存管理
◦ 编译内核时，开发人员必须告诉系统这块 开发板到底拥有多少的内存
◦ 开发应用程序时必须考虑内存的分配情况 并关注应用程序需要运行空间的大小
内存映射：Linux VS uCLinux
高位地址 0xd0000000 （虚拟地址）
虚拟间隙
页边距
Linux虚拟内存 栈
…… 堆
◦ 精简内核，适用于多种常见的嵌入式CPU ◦ 提供完善的嵌入式GUI和嵌入式X-Windows ◦ 提供嵌入式浏览器、邮件程序和多媒体播
放程序 ◦ 提供完善的开发工具和平台
2、内存管理
内存管理和MMU 标准Linux的内存管理 uCLinux的内存管理
内存管理和MMU
存储管理包含了地址映射、内存空间的 分配，有时候还包括地址访问的限制 （即保护机制）；如果将I/O也放在内 存地址空间中，则还要包括I/O地址的 映射；另外，像代码段、数据段、堆栈 段空间的分配等等都属于内存管理。
uCLinux是专门针对没有MMU的处理器 而设计的，即uCLinux无法使用处理器 的虚拟内存管理技术。
uCLinux采用实存储器管理策略，通过 地址总线对物理内存进行直接访问。
RT-Linux
RT-Linux是美国新墨西哥州大学计算机 科学系VictorYodaiken和Micae Brannanov开发的嵌入式Linux操作系统。
嵌入式系统原理及应用课件全书教学教程电子教案
嵌入式系统原理及应用课件全书教学教程电子教案目录1. 内容概括 (3)1.1 课程简介 (3)1.1.1 课程目标 (4)1.1.2 适用范围 (4)1.2 嵌入式系统的基本概念 (5)1.2.1 定义与发展 (6)1.2.2 特点与应用场景 (8)2. 嵌入式系统硬件架构 (8)2.1 处理器概论 (9)2.1.1 微处理器类型 (10)2.1.2 性能比较 (11)2.2 嵌入式SoC (13)2.2.1 构成与功能 (14)2.2.2 成本与优势 (15)2.3 存储器系统 (16)2.3.1 主存与缓存 (18)2.3.2 非易失性存储技术 (20)3. 嵌入式操作系统简介 (20)4. 嵌入式系统编程基础 (21)4.1 汇编语言编程入门 (23)4.1.1 编译原理 (25)4.1.2 编程技巧与示例 (27)4.2 C语言在嵌入式系统中的应用 (27)4.2.1 语言特点与适用场景 (29)4.2.2 项目实践 (30)5. 无线通信技术在嵌入式系统中的应用 (31)6. 以太网通信技术 (33)6.1 以太网基础知识 (34)6.1.1 以太网结构与协议 (35)6.1.2 接口类型与特点 (36)6.2 实时以太网 (36)6.2.1 技术特点 (37)6.2.2 在工业自动化中的应用 (39)7. 嵌入式系统中的电源管理 (40)7.1 电源管理概述 (41)7.1.1 节电方式 (42)7.1.2 电源管理系统 (43)7.2 低功耗设计技术 (45)7.2.1 微处理器节电策略 (46)7.2.2 集成电路设计 (46)8. 嵌入式系统设计及开发工具 (47)8.1 开发板与套件 (49)8.1.1 开发板概述 (50)8.1.2 选择与使用 (51)8.2 集成开发环境 (52)8.2.1 常见IDE简介 (53)8.2.2 设计与开发流程 (54)8.3 嵌入式软件调试和测试 (54)8.3.1 调试工具介绍 (55)8.3.2 测试方法和规范 (57)9. 实验与实践 (58)1. 内容概括本课件全书以嵌入式系统原理及应用为核心，旨在为广大师生提供一套系统、全面的教学教程。
嵌入式系统的原理和应用
嵌入式系统的原理和应用嵌入式系统是一种计算机系统，它通常是用于控制、监视、数据采集等特定目的的。
与个人计算机和服务器等通用计算机系统不同，嵌入式系统的硬件和软件被特别设计和优化，以适应其特定用途的要求。
本文将介绍嵌入式系统的工作原理和应用领域。
一、嵌入式系统的工作原理嵌入式系统通常由处理器、存储器、输入输出接口电路、外设模块等组成。
其核心是处理器，嵌入式系统所用的处理器性能越来越强大，从较老的8位、16位微控制器到现在的ARM Cortex-A 系列、RISC-V等高性能嵌入式处理器。
嵌入式系统可分为硬件和软件两个方面。
嵌入式硬件和通用计算机硬件类似，都由处理器、存储器、I/O模块等部件组成。
相比通用计算机硬件，嵌入式系统硬件的主要特征是小巧、低功耗，通常单板上能整合处理器、存储器、外设模块以及工业标准I/O接口。
嵌入式软件通常是裁剪优化过的，因为嵌入式系统的存储器容量有限，CPU速度也低于PC等通用计算机，所以软件需要更少的计算成本。
通常情况下，嵌入式软件是为相应硬件设计的，并通过编程语言(如C/C++)来进行编写。
嵌入式系统的软件基本上由一个实时操作系统（RTOS）和应用程序组成，RTOS通常是实时性高、稳定性好的嵌入式系统操作系统，常见的RTOS产品有uC/OS、FreeRTOS等。
嵌入式系统使用可升级的固件，这种固件是在嵌入式系统启动时加载到处理器的固定内存区域。
由于它是硬件的一部分，因此它对CPU运行的速度、可靠性和稳定性都有重要影响。
固件可以像软件一样升级，因此在需要升级时，制造商可以通过远程升级(OTA)来即时更新固件软件。
二、嵌入式系统的应用领域近年来，嵌入式系统在各种领域广泛应用，包括飞行器、工业控制、医疗设备、智能家居、汽车电子、IoT等等。
下面简单介绍一些典型的应用领域。
1. 工业自动化嵌入式系统在工业控制、机器人、智能制造等领域得到广泛应用，可以实现工厂资产管理、自动化生产线、产品检测和数据采集等功能。
嵌入式操作系统原理
嵌入式操作系统原理嵌入式操作系统原理1.引言1.1 背景1.2 目的1.3 范围2.嵌入式系统概述2.1 定义2.2 特点2.3 应用领域3.嵌入式操作系统基础3.1 什么是嵌入式操作系统3.2 嵌入式操作系统分类①实时操作系统②简单操作系统③多任务操作系统3.3 嵌入式操作系统的特性①可移植性②实时性③可裁剪性④资源管理⑤低功耗3.4 嵌入式操作系统的基本原理①中断管理②进程调度③任务管理④内存管理⑤设备驱动4.常见嵌入式操作系统4.1 嵌入式 Linux①架构②特点4.2 FreeRTOS①架构②特点4.3 QNX①架构②特点5.嵌入式操作系统开发流程5.1 硬件选择5.2 操作系统选择5.3 系统设计5.4 驱动开发5.5 应用程序开发5.6 系统调试附件：本文档没有涉及任何附件。
法律名词及注释：1.嵌入式系统：指嵌入到其他设备或系统中的特定目的的计算机系统，用于控制和执行设备或系统的功能。
2.嵌入式操作系统：设计用于嵌入式系统的操作系统，具有资源管理、进程调度等功能。
3.实时操作系统：具有处理任务的硬实时性能，能够按照预定的时间要求完成任务。
4.简单操作系统：功能简单，适用于资源有限的嵌入式系统。
5.多任务操作系统：能够运行多个任务，并提供任务切换和资源管理等功能。
6.可移植性：在不同的硬件平台上能够运行的能力。
7.实时性：能够按照预定的时间要求完成任务的能力。
8.可裁剪性：根据嵌入式系统的需求，选择性地裁剪操作系统的功能。
9.资源管理：管理嵌入式系统中的硬件和软件资源，确保它们能够被合理地使用。
10.低功耗：嵌入式操作系统在设计上考虑了功耗的优化，以延长系统的电池寿命。
嵌入式系统设计与应用：第5讲 嵌入式Linux内核
删除生成的文件
make clean
删除全部生成的文件，包括.config
主流的Linux发行版
Asianux Conectiva Linux Debian GNU/Linux Fedora Core Gentoo Linux Knoppix Linux Magic Linux Mandriva Linux Red Hat Linux Slackware Linux Stanix Live CD SUSE Linux Turbo Linux Ubuntu Linux CentOS
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• 硬件基础－X86保护 模式
• 硬件设计与操作系统 之关系
硬件基础－X86保护模式
• 寻址方式的演变 • 硬件中的分段 • 硬件中的分页 参考书：保护模式下
80386及其编程
操作系统设计的取舍
• 舍弃硬件提供的 段机制
• 充分享用硬件提 供的各种特权
Linux内核源代码——采用的语言
•GNU 的C语言 /docs/learnc/
•AT&T的汇编 Linux Assemlby Programming: DOS vs. AT&T Syntax.
Linux操作系统的心脏－Kernel
应用软件
嵌入式系统原理与应用
嵌入式系统原理与应用嵌入式系统是当今世界中先进的技术之一，它可以实现许多复杂的功能，是电子行业的一种重要的应用。
它是指在特定领域，将子系统集成到一个单独的芯片或模块中，并且在芯片内部提供正确的存储和处理机制，以满足特定领域中硬件和软件协调实现具有特定功能的系统。
嵌入式系统利用现有的计算机技术，以更小的尺寸和低能耗提供更高的处理速度和更高的性能，从而能够在工业控制、消费产品和网络系统等多个领域中实现其突破性的应用。
嵌入式系统的原理和设计都与传统的PC、超级计算机有一定的不同，它可以在芯片上实现独立的处理功能，而不用连接到外部的计算机系统，这也是它能够在控制系统中的重要应用的原因。
嵌入式系统通常由处理器、存储器、输入/输出接口和其他电路模块组成，其中处理器是主要的控制核心，有些嵌入式系统还会添加某种类型的可编程逻辑控制器（PLC）或者其他微控制器，以实现多样化的控制任务。
此外，嵌入式系统的通用架构已经形成了一种标准，使得其具有高扩展性，同时也使得硬件和软件的设计都变得更加容易和灵活，这种灵活性有助于实现多种功能和高性能的数字设备。
在嵌入式系统中，采用操作系统（如Linux和Windows）作为核心，将芯片内部的嵌入式指令集进行转换，从而实现复杂多变的控制任务。
在嵌入式系统中，允许使用多种语言编程，如C或C++，而且用户只需要编写少数程序，就可以实现灵活的功能，实现系统的快速启动。
另外，嵌入式系统中采用的技术也比传统PC和超级计算机硬件和软件技术更加复杂。
嵌入式系统比传统系统拥有更多的外围设备，这些外围设备可以实现更复杂的功能，例如实时事件处理、任务调度和连接外部系统等。
此外，嵌入式系统的软件也相对更加复杂，它们需要更加专业的开发环境，以及更多的编程语言，这些编程语言也要求用户充分考虑嵌入式系统的硬件特性，以及软件的复杂性。
嵌入式系统有着广泛的应用，它们可以用于工业控制、消费产品、人机交互、网络服务器、工业自动化和智能制造等领域。
嵌入式操作系统原理和Linux系统84页PPT
嵌入式操作系统原理和Linux系统
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
84
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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《嵌入式系统接口原理与应用》
内容简介
随着嵌入式技术的发展，越来越需要一套很好的嵌入式系列教材。
本教材是学习嵌入式linux操作系统原理与应用知识模块、嵌入式系统原理与应用知识模块的前导前导教材。
本书主要内容分成三个部分：第一部分介绍嵌入式操作系统基础，包括第1、2章。
第二部分介绍基于嵌入式linux软件的开发，包括bootloader、驱动程序的设计、内核的裁剪和移植、应用程序的开发，本书的重点在于介绍应用程序开发。
这部分内容由第3、4、5、6章组成。
第三部分是实验内容，包括第7章。
具体章节安排如下：
第1章嵌入式系统基础：本章首先介绍了嵌入式系统的基本概念、嵌入式软件的基本结构，然后介绍了嵌入式操作系统的基础知识，本章以linux作为嵌入式操作系统进行介绍，对于linux命令，本书只是介绍嵌入式开发中常用到的命令而不是所有的命令。
本章对最后linux基础知识进行了介绍，重点是linux常用命令。
第2章Linux编程基础：本章首先介绍linux环境下的C语言编程工具VIM、GCC、GDB、Make工程管理器等内容。
然后结合实例介绍了C语言开发、调试过程。
接下来介绍了linux下的集成开发环境Eclipse开发调试过程,最后对于linux基础编程如文件I/O编程、进程控制编程、进程间通信编程、多线程编程进行了系统介绍。
第3章基于Linux的嵌入式软件开发：本章首先介绍了通用的嵌入式软件体系结构以及基于Linux的嵌入式软件结构，然后介绍Linux操作系统下嵌入式软件开发的基本流程和嵌入式开发环境，接下来由底向上分别介绍了嵌入式系统的引导代码，Linux内核结构及移植，嵌入式文件系统及移植。
通过这些介绍，使读者对嵌入式软件的开发流程有个基本的认识，在开发类似项目时，起到举一反三的作用。
第4章嵌入式应用程序设计：本章首先介绍了嵌入式软件开发中常用的GUI，然后重点介绍了目前比较流行的GUI平台MiniGUI、Qt／Embedded系统。
并结合实例介绍了这两种平台下应用软件开发的基本流程。
第5章嵌入式数据库：本章首先介绍了嵌入式数据库的基本知识，然后对常用的嵌入式数据库Sqlite、mSQL、Berkeley DB进行了介绍。
第6章嵌入式linux网络编程：本章首先介绍了两种网络参考模型，然后重点介绍TCP、UDP的基本原理，接下来介绍了网络程序设计的基础知识和SOCKET编程用到的基本函数，最后结合实例分别介绍了如何编写TCP程序和UDP程序。
第7章嵌入式操作系统实验：本章主要介绍了嵌入式linux操作系统的实验过程，总共分为十一个实验，考虑到读者使用的硬件平台各异，因此尽量淡化硬件平台的要求，大部分实验与硬件平台无关，在虚拟机中就可以实现，部分实验需要实验箱的支
持。
通过本章的学习和操作，读者可以掌握linux平台下软件设计的基本过程，从而在此基础上设计出具体的嵌入式产品。
基本实验都有相应的视频作参考，读者可根据实际情况选做其中的实验。