嵌入式操作系统uClinux设备驱动程序分析
浅谈嵌入式Linux
浅谈嵌入式Linux作者：薛兆光饶勇来源：《科技探索》2013年第10期摘要：伴随着 21 世纪的到来，计算机进入一个新的充满机遇的阶段。
随着嵌入式应用领域得到蓬勃、快速的扩展，它对嵌入式操作系统也提出了更严格的要求，Linux 操作系统由于其源代码开放、成本低、应用程序丰富等优点而受到广泛的关注。
关键词：Linux 嵌入式可定制性优点近年来，嵌入式Linux得到了飞速的发展。
嵌入式Linux的开发和研究是操作系统领域中的一个热点，目前己经开发成功的嵌入式系统中，大约有一半使用的是Linux。
在嵌入式应用的领域里，从因特网设备到专用的控制系统，Linux操作系统的前景都很光明。
由于Linux功能强大、可靠、灵活而且具有伸缩性，再加上它支持大量的微处理器体系结构、硬件设备、图形支持和通信协议，这些都使得它作为许多方案和产品的软件平台越来越流行。
Linux操作系统是UNIX操作系统的一种克隆系统，它诞生于1991年的10月5日。
这是第一次正式向外公布的时间，以后借助于Internet网络，并通过全世界各地计算机爱好者的共同努力，已成为今天世界上使用最多的一种UNIX 类操作系统，并且使用人数还在迅猛增长一、嵌入式Linux的可定制性嵌入式系统的多样化特征，使得对嵌入式Linux必须具备一定的定制能力，使其能够满足特定嵌入式系统的要求。
作为嵌入式操作系统的基本属性，可裁剪性是嵌入式操作系统应具备的、能够根据应用需求或硬件平台的变化，动态配置系统功能的能力。
因此，嵌入式Linux本身提供的剪裁配置能力的高低，是衡量这种嵌入式操作系统是否具有广泛应用前景的重要指标。
一般来说，嵌入式系统的定制分为源代码级定制和目标代码级的定制。
源码级的定制不会给系统带来任何系统开销，但是它不能动态的定制，每次定制都需要重新生成系统。
目标码级的定制可以动态配置，但它会带来一定的系统开销。
嵌入式Linux的可定制性有以下几种：⑴可配置性指在生成系统时，用户可以根据自己硬件平台的具体情况，对操作系统功能进行选择。
嵌入式系统软件开发技术BSP和驱动
编写BSP函数
BSP对板卡中每个芯片的操作都通过多个函数 来完成
如果应用程序对板卡的操作都直接通过调用 BSP中的函数来完成，那将很不利于源程序的 调试 ，并降低了程序的可移植性
把能完成某个特定功能的函数封装在一个库文 件中，并放在应用程序与BSP之间
对每个芯片来说，都应当有初始化函数和状态 读取函数
Linux驱动程序的加载方式
驱动程序直接编译入内核
驱动程序在内核启动时就已经在内存中 可以保留专用存储器空间
驱动程序以模块形式存储在文件系 统里，需要时动态载入内核
驱动程序按需加载，不用时节省内存 驱动程序相对独立于内核，升级灵活
Linux驱动程序模块加载
Linux驱动程序开发的任务
Linux驱动程序开发的任务
移植驱动程序到新的平台
GPL对驱动程序开发的影响
实现非GPL授权的方法——模块形 式动态加载
驱动程序可以以私有产权形式进行 商业授权
设备驱动程序的代码
驱动程序的注册与注销
register_chrdev() register_blkdev()
设备的打开与释放
Linux驱动程序的开发环境
本机编译调试
开发环境配置简单 无需网络环境 适用于配置较高的x86机器
主机+目标机
主机可以自由选择Linux或Windows+Cygwin 主机和目标机通过网络共享文件系统 内核崩溃不会影响主机
Linux驱动程序的开发环境（续）
主机+目标机环境包括 主机运行的工具链∶cross gcc + glibc + gdb， 如果是windows主机还要有cygwin仿真环境 主机运行远程服务，常用的有tftp用来传送内 核映像、initrd，NFS用来共享文件系统 目标机运行ssh或telnet等远程登陆服务，用来 调试驱动程序
嵌入式linux开发课程设计
嵌入式linux开发课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解嵌入式Linux系统的基本概念、原理和架构。
2. 掌握嵌入式Linux开发环境的搭建与使用。
3. 学习嵌入式Linux内核配置、编译与移植方法。
4. 掌握常见的嵌入式Linux设备驱动编程技术。
技能目标：1. 能够独立搭建嵌入式Linux开发环境。
2. 熟练运用Makefile、交叉编译工具链进行代码编译。
3. 能够编写简单的嵌入式Linux设备驱动程序。
4. 学会分析并解决嵌入式Linux开发过程中的常见问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对嵌入式系统开发的兴趣，提高学习积极性。
2. 培养学生的团队协作意识，增强沟通与表达能力。
3. 培养学生勇于克服困难，面对挑战的精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为高年级专业课程，要求学生具备一定的C语言基础和计算机硬件知识。
课程性质为理论与实践相结合，注重培养学生的实际动手能力。
针对学生特点，课程目标设定了明确的知识点和技能要求，旨在使学生能够掌握嵌入式Linux开发的基本方法，为后续项目实践和职业发展奠定基础。
课程目标分解为具体学习成果：1. 学生能够阐述嵌入式Linux系统的基本概念、原理和架构。
2. 学生能够自主搭建嵌入式Linux开发环境，并进行简单的程序编译与运行。
3. 学生能够编写简单的嵌入式Linux设备驱动程序，并实现相应的功能。
4. 学生能够针对嵌入式Linux开发过程中遇到的问题，提出合理的解决方案，并进行实际操作。
二、教学内容1. 嵌入式Linux系统概述- 嵌入式系统基本概念- 嵌入式Linux的发展历程- 嵌入式Linux系统的特点与优势2. 嵌入式Linux开发环境搭建- 交叉编译工具链的安装与配置- 嵌入式Linux文件系统制作- 常用开发工具的使用（如Makefile、GDB）3. 嵌入式Linux内核与驱动- 内核配置与编译- 内核移植方法- 常见设备驱动编程（如字符设备、块设备、网络设备）4. 实践项目与案例分析- 简单嵌入式Linux程序编写与运行- 设备驱动程序编写与调试- 分析并解决实际问题（如系统性能优化、故障排查）教学内容安排与进度：1. 嵌入式Linux系统概述（2课时）2. 嵌入式Linux开发环境搭建（4课时）3. 嵌入式Linux内核与驱动（6课时）4. 实践项目与案例分析（8课时）本教学内容基于课程目标，结合教材章节内容，注重理论与实践相结合，旨在培养学生的实际动手能力和解决问题的能力。
基于嵌入式Linux系统的BSP技术分析
硬件维护‖23‖基于嵌入式Linux系统的BSP技术分析◆姚树春嵌入式Linux 系统是由应用程序、硬件以及嵌入式操作系统构成的，BSP 技术是嵌入式操作系统与硬件平台之间的软件，促使操作系统能够直接操作硬件，不受硬件多样性特点的影响，简化了嵌入式Linux 系统的操作方式。
BSP 技术的相关性特点，能够运用到硬件与操作系统内，确保操作系统的可靠性，表明BSP 技术的有效性。
一、嵌入式Linux系统的BSP技术BSP 技术是嵌入式Linux 系统的连接点，BSP 程序员需要准确的了解软件、硬件、操作系统，便于BSP 在系统内的开发。
BSP 技术的应用，对嵌入式Linux 系统起到支持的作用，其可根据嵌入式Linux 系统的需求，开发好BSP 技术，按照不同的系统，定义不同形式的BSP ，编写好BSP 技术，按照系统的定义落实。
嵌入式Linux 系统内，BSP 技术的开发过程中，利用修改、调整的方法，编写好BSP 技术，注重系统的准确性运行。
二、嵌入式Linux系统内BSP技术应用嵌入式Linux 系统，对计算机桌面的Linux 系统，执行裁剪、修改，进而获取了嵌入式Linux 系统，表现出很明显的桌面系统特点。
基于嵌入式Linux 系统，BSP 技术的功能，集中在板级初始化、操作系统引导以及驱动程序包3个方面。
嵌入式Linux 系统的硬件不同，BSP 技术的开发任务也不同[1]。
例如：商业化X86开发板，厂商在设计过程中，已经实现了板级初始化，保存在开发板的BIOS 芯片内，通电就能进入工作状态，BSP 技术的板级初始化工作，由BIOS 直接完成，BSP 技术只作用于操作系统引导、驱动程序包2个部分，而且引导程序内，也能利用BIOS 实现功能终端，简化了BSP 技术在嵌入式Linux 系统中的操作方式。
BSP 技术的设计师，遵循一定的设计目标，开发嵌入式Linux 系统的硬件板，因为BIOS 基本不支持特定的硬件开发，所以硬件设计的程序，由设计人员独立完成，同时也包括BSP 技术中使用的部件，BSP 技术在嵌入式Linux 系统内，表现出连续的动作，不需要编写到同一个程序内，即可提高BSP 在嵌入式Linux 系统中的处理速率。
基于S3C44BOX uClinux的数据采集设备驱动的研究与实现
文章编号： １ ７ －０ １２ ０ ）５０ －３ １１ ４ （０ ７０ －１ Ｏ ６ １ ２
基于 Ｓ Ｃ ４ Ｏ Ｃ ｉｕ ３ ４ Ｂ Ｘ ｕ ｌ ｘ的数据采集设备驱 动的研 究与实现 ｎ
夏永彬 ，李济顺 ，黄晓东
（ 河南 科技大 学 河南省 机 械设计 及传动 系统 重点 实验 室 ，洛 阳 ４ １０） ７ ０３
点。
１ ＳＣ４Ｏ ３ ４ Ｂ Ｘ的 Ａ Ｄ转换 器的介绍 ／
Ｓ ｍＳ ｎ ３ ４ Ｂ Ｘ 微处理器是三星公司为 手持 设备等应 用 ａ ｕ ｇ￥ Ｃ ４ ０ 提 供 的 高 性 价 比解 决 方 案 。 Ｓ Ｃ４ ＢＯ ３ ４ Ｘ微 处 理 器 片 内集 成 ＡＲ Ｔ Ｍ７ ＤＭ／内核，采用 ０２ ｕ ．５ ｒ ＣＭＯＳ工 艺制造。运 行频率最高 ｎ 达 ６ ＭＨ ６ ｚ。片上集成了 ８ Ｋ的 Ｃ ｃ ｅ ａｈ 、外部存储控制器、 Ｌ Ｄ控 Ｃ 制器、 ４个 ＤＭＡ 通道 、 ２个 ＵＡＲＴ、一个多主 的 ＩＣ总线控 制 ２ 器、一个 Ｉ Ｉ Ｓ总线控制器以及 ５通道 Ｐ ＷＭ 定时器和一 个内部定时 器 、８通道 １ Ｏ位 ＡＤＣ 等部件。 Ｓ Ｃ４ Ｂ Ｘ 内部集成有 ８路模拟信号输入的 １ ３ ４０ Ｏ位 ＡＤＣ 。它是 个逐次逼近型的 Ａ Ｃ 内部结构中包括模拟输入多路复用器 ，自 Ｄ ， 动调零比较器 ，时钟产生器 ， １ 逐次逼 近寄存器 （Ｓ Ｏ位 ＡＲ）输出 ， 寄存器，如图 （ ） １ 所示。该 Ａ Ｃ还提供可编程选择 的睡眠模式以 Ｄ 节省功耗。 ￥ Ｃ４ Ｂ Ｘ 内部 ＡＤＣ 的结构包括多路转换器 ＭＵＸ， Ａ转换 ３ ４０ Ｄ／ 器 、 Ｓ Ｒ逻辑 、 Ｃ ＭＰ比较 器、 Ｐ Ｒ预分频 器、 Ａ Ｃ Ａ Ａ Ｏ Ｓ Ｄ Ｄ Ｔ数 据寄存器和控制逻辑等。另外 ，出于对 电压的稳定性的考虑 ，正向 参考电压 Ｒ Ｆ ， Ｅ Ｔ 反向参考 电压 Ｒ Ｆ Ｅ Ｂ和模拟共用电压 Ｖ Ｍ 应该 ＣＯ
天津科技大学嵌入式操作系统---第3章 基于linux的嵌入式软件开发
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3.1.1 嵌入式软件体系结构
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1. 设备驱动层
设备驱动层是嵌入式系统中必不可少的重 要部分，使用任何外部设备都需要有相应 驱动程序的支持，它为上层软件提供了设 备的操作接口。 上层软件不用理会设备的具体内部操作， 只需调用驱动层程序提供的接口即可。 驱动层一般包括硬件抽象层HAL、板级支 持包BSP和设备驱动程序。
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3.2.2 基于开发板的二次开发
所谓二次开发是利用现成的开发板进行开发，不同于通用 计算机和工作站上的软件开发工程，一个嵌入式软件的开 发过程具有很多特点和不确定性。其中最重要的一点是软 件跟硬件的紧密耦合特性。 由于嵌入式系统的灵活性和多样性，这样就给软件设计人 员带来了极大地困难。第一，在软件设计过程中过多地考 虑硬件，给开发和调试都带来了很多不便；第二，如果所 有的软件工作都需要在硬件平台就绪之后进行，自然就延 长了整个的系统开发周期。这些都是应该从方法上加以改 进和避免的问题。 为了解决这个问题，通常的做法是基于某种开发板做二次 开发，从这个角度看，硬件开发所占的比重不到20%，而 软件开发的比重占到了80%。
3.1 嵌入式软件结构 3.2 嵌入式软件开发流程 3.3 嵌入式linux开发环境 3.4 嵌入式系统引导代码 3.5 linux内核结构及移植 3.6 嵌入式文件系统及移植 3.7 linux设备驱动概述 3.8 设备驱动程序接口 3.9 linux设备驱动开发流程
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3.1 嵌入式软件结构
?在嵌入式开发中经常要面对设备驱动程序的开发嵌入式系统通常有许多设备用于与用户交互象触摸屏小键盘滚动轮传感器在嵌入式开发中经常要面对设备驱动程序的开发嵌入式系统通常有许多设备用于与用户交互象触摸屏小键盘滚动轮传感器rs232接口lcd等等
基于Linux的光纤通道网卡驱动程序开发分析
基于Linux的光纤通道网卡驱动程序开发分析摘要：linux以其自身内核强大稳定、工作效率高、易于扩展以及丰富的硬件支持等优点，现已被广泛应用于嵌入式系统当中。
驱动程序实质上就是在操作系统当中添加一个代码，其中主要包含与硬件设备相关的信息，拥有这些信息后，便可以实现计算机与设备之间的通信。
如果没有驱动程序，计算机的硬件设备便无法进行正常工作。
而网卡驱动程序是驱动程序中较为重要的一个部分。
基于此点，本文就基于linux的光纤通道网卡驱动程序开发进行浅谈。
关键词：linux；光纤通道；网卡驱动；程序开发中图分类号：tp311.52 文献标识码：a 文章编号：1007-9599 （2012）18-0000-021 基于linux系统下的网卡驱动原理当前，在科学技术不断发展的推动下，使linux操作系统获得了进一步完善，该系统的核心部分现已实现了osi的网络层及更上层部分。
其中网络层的实现是以数据链路的高效、可靠运行为基础，它的实现为网卡驱动程序提供了可靠的接口。
1.1 网卡驱动程序由上述分析可知，在基于linux的操作系统当中，驱动程序可以为系统以及物理层提供接口，下面分别对系统的接口和物理层的接口进行介绍。
（1）系统接口。
驱动程序为系统的接口包括以下一些例程：发现网卡、检测网卡参数、数据接收和数据发送等等。
当驱动程序启动后，系统会自行对相关的例程进行检测和调用，借助该过程发现网卡，如果系统使用的是即插即用型网卡，系统在对例程进行检测时便可以发现其中的参数，如果不是即插即用型网卡，那么便需要在驱动程序运行前，预先设置好网卡的具体参数，以供驱动程序使用。
当系统核心需要对数据进行发送时，其便会通过调用由驱动程序发送的例程来完成这一操作。
这一过程实质上就是发送例程将数据写入空间的过程。
（2）物理层接口。
该接口属于中断处理例程，它的工作原理可概括为网卡在接收或发送数据时，如果发现数据有误，其会自动生成一个中断，此时系统的核心会对中断处理例程进行调用，并在判断其产生的原因后完成响应处理。
6.1 嵌入式linux操作系统的组成与版本
台使它仍然能按其自身的方式运行的能力。
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嵌入式Linux优势
Linux的费用低； Linux的所有部分可以充分地定制 ； Linux可以运行在低档，便宜的硬件平台； Linux的功能是强大的； Linux对源代码质量有一个高标准； Linux内核非常小，而且紧凑； Linux有很好的支持； Linux有很多合适的工具；
进程控制快 ；
独立的存储空间 ；
pid_t fork(void)函数：生成进程。
void main() { for(;;) fork(); }
Exit()：退出进程。
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进程与线程
进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集 合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和 调度的一个独立单位. 线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本 单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位. 线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运 行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器 和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共 享进程所拥有的全部资源. 一个线程可以创建和 撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可 以并发执行 需要注意的是：在应用程序中使用多线程不会增 加 CPU 的数据处理能力。
只要安装它们的驱动程序，任何用户都可以象使用文 件一样，操纵、使用这些设备，而不必知道它们的具 体存在形式。
丰富的网络功能
完善的内置网络是Linux的一大特点。
可靠的系统安全
Linux采取了许多安全技术措施，包括对读、写进行
权限控制、带保护的子系统、审计跟踪、核心授权等。
良好的可移植性
如何选择Linux的版本
基于uClinux的手持设备GUI应用系统的设计
关键 词 ： Ｃｉ ｘ 图形 用户接 口； ｕ ｌｕ ； ｎ 嵌入 式 系统； 脚本执行 引擎； 手持设备
中图分类号 ：Ｐ １ ． １ ３ １５ ２ 文献标识码 ： Ａ
Ｄｅｉｎ ｏ ｓ ｆＧＵＩＳ ｓｅ ｆ ｒＨａ ｄ ｅｄ Ｅ ｕ ｐ ｎ ａ ｅ ｎ ｕ ｉ ｕ ｇ ｙ ｔｍ ｏ ｎ ｈ ｌ ｑ ｉ ｍｅ ｔＢ ｓｄ ｏ Ｃｌ ｘ ｎ
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２Ｏ 年第 ｌ 期 Ｏ６ １
计 算 ＪＵ Ｉ椰 Ｓ
机 与 现 代 化 Ｙ ＸＡ Ｄ 删 Ｉ Ｕ ＩＮ Ａ Ａ
总第 １５ ３ 期
4-1-嵌入式操作系统概述
嵌入式Linux概览 使用嵌入式Linux的开发过程 嵌入式Linux与Windows CE
各种设备中:
NASA 个人助理
从系统设计
Linux 操 作系统选 择 操作系统的移植 与改进
Rehat,bluecat,RT Linux,Monta Vista Linux,RTAI,… http://www.gn … Tekram,HP,Intel, …
缺少某些OS特性 保证时限要求是设计者自己的任务(系统的灵活性带 来的弊端) 不支持很多应用和APIs(只支持部分POSIX标准的函 数集) 尽管采用了平板式内存管理，但是由于内存的动态 分配，仍然存在内存段，这样仍然存在时间上的不 可预测性
应用领域主要局限在对实时性要求较严格的硬实时 系统中 带给用户最大的控制权的同时，用户对系统的实时 性调度责任也更大
EOS的发展大致可分四个阶段： 4. 以基于Internet为标志的嵌入式系统。 这是一个正在迅速发展的阶段。 目前大多数嵌入式系统还孤立于Internet 之外，但随着Internet的发展及Internet 技术与信息家电、工控技术等结合日益密 切，嵌入式设备与Internet的结合将代表 着嵌入式技术的真正未来。
OS是对计算机资源进行管理的程序集合， 提供人机接口，其结构直接影响系统性能。 OS的结构通常分为4种：
1. 2. 3. 4. 单体结构、 分层结构、 虚拟机系统、 客户/服务器（C/S）系统
实际上是一个无结构的系统，OS是一组过 程的集合，每一个过程都可以任意调用其 它过程。 系统中的每一个过程实现的功能不同，需 要不同的I/O参数，有定义好的接口。 应用：早期，用户自行设计的监控程序