嵌入式Linux系统在ARM处理器中关键技术分析

谢辉

福建省闽北职业技术学院 (南平 353011)

1 嵌入式处理器的概念与构成

嵌入式系统是以应用为核心、以计算机为基础的多功能系统，可以实现对硬软件两方面的裁剪，更好的适应实际中对功能、可靠性、功耗及成本等多方面的要求。嵌入式处理器是嵌入式系统的核心组件，是实现控制、辅助系统运行的重要硬件单元，它的功能和性能会影响到整个嵌入式系统的性能。目前嵌入式处理器的种类很多、数量也很庞大，比较典型的有ARM、MIPS、MC6800、386EX等，其中ARM的应用是最广泛的。其组成主要包括以下接个方面：

嵌入式系统一般是有一个核心处理芯片构成，其组成主要是由硬件和软件两个部分组成的，用于实现对其他设备的控制、监视和管理等方面的功能，其硬件主要包括了微处理器、存储器、外部设备以及控制端口和图像处理器等设备装置，其软件主要包括 OS系统软件（实现实时与多任务操作的操作系统的软件）和相关的应用程序软件。

2 嵌入式Linux系统在ARM处理器中应用的优势

一般来讲嵌入式系统主要是应用在特定的环境之中，执行专业领域的工作要求，因此普通的计算机系统一般不能够适应嵌入式系统对多样性和适用性的要求，必须要使用专门的计算机系统来加强整体系统的处理能力，嵌入式Linux系统作为主要的应用系统之一，其在ARM处理器中应用优势主要表现为以下几个方面：

(1)嵌入式Linux系统的具有较强的稳定性。Linux操作系统的稳定性主要是取决于系统的整体设计结构，在现在的嵌入式Linux操作系统中他充分的吸取了UNIX操作系统的经验，最大化的提现了操作系统设计的现代理念，能够有效的保证对所有的漏洞都能及时的发现更正，从而大大地增加了系统的稳定性。

(2)嵌入式Linux是完全免费的操作平台。目前我们使用的Linux系统是一款免费的操作系统，用户通过网络或者是其他的途径都可以免费的获得，并且可以进行源代码的修改，这样就可以使程序员充分发挥自我的想象，不断的对嵌入式Linux系统进行完善发展。

(3)嵌入式Linux系统可以支持多种主流平台。现在的嵌入式Linux系统在多种硬件平台之上都是可以运行的，尤其是在ARM处理器之上，这种系统可以运行在不同的实体中，同时也可以支出多种处理及多个处理同时工作的功能，这样就可以大大的提高系统的性能。

3 嵌入式Linux系统在ARM处理器中应用关键技术

随着科技的发展，嵌入式系统已经成为了当今最为热门的一个领域之一，它的迅猛发展受到了社会各界人士的广泛关注，其应用已经渗透到了社会生活的方方面面。目前嵌入式的处理器已经占到分散式处理器市场的90%之多，尤其是嵌入式Linux系统其应用的更加广泛，主要来说嵌入式Linux系统在ARM处理器中关键技术环节分为以下几个方面:

(1)Bootloader移植技术

在嵌入式系统之中，操作系统的内核是不能直接运行的，我们必须要在操作系统前先运行一段程序，也就是当系统复位后，嵌入系统中的处理器就会从处理器的制造商预先安排的地址上获取指令，这个存放地址的代码就是Bootloader，这个程序就是Bootloader移植技术，它和PC机中的BIOS程序相似，通过应用这一段程序就可以很好的完成硬件设备的初始化，同时还建立起一个内存空间的映射图，这样就可以把系统装备中的硬软件都联系起来，使之处于一个合适的运行态势之中，从而为操作系统的运行做好准备。

(2)编译内核技术

我们经常用到的 Linux系统是一个单内核的系统，他一般在单独的内核地址空间之中运行，具有着简单易操作、性能比高这样的优势；同时，Linux系统也吸取了微内核的特点，在系统中引入了独特的模块化设计及抢占式的内核，以保证新的系统能够支持内核线程，使其具有微内核系统的优点，从而有效的避免微内核性能损失这一缺陷问题。

在使用嵌入式的Linux系统的ARM处理器中，我们广大的用户可以依据Linux系统的模块化设计优势来根据具体的实际要求编译满足自我要求的最精简的操作内核，这样就可以大大的降低嵌入式系统在处理器设置中的总体能耗。

(3)构建根文件系统技术

根文件系统是嵌入式Linux系统在启动的时候必须要挂载的文件系统，它与普通的文件相比其最大的区别就是它包含了Linux系统在启动时所必须的目录及关键性的文件内容，比如，Linux系统在启动的时候可能必须要需要init目录下的有关文件，那么这时Linux在挂载分区的时候就一定要找到/etc/fstab这个挂载文件，任何的包括这些Linux系统启动所需要的文件都可以成为根文件系统的。

(4)驱动程序开发技术

从嵌入式系统的逻辑结构上来看，驱动程序的功能主要表现为三个方面，一是驱动程序处于嵌入式系统逻辑结构的中间层，这一层的作用就是至于硬软件层之间粘合软件与硬件，这样就可以大大的提高软件的可移植性和可复用性；二是可以通过驱动程序使应用程序实现对底层硬件的安全访问提高系统的安全性和访问效率，实现驱动系统在内核的状态下就可以直接的对硬件进行操作；三是驱动程序文件节点可以有效的控制访问权限，这主要是因为驱动程序一般是处于运行中的内核状态之下，而要想实现用户访问就必须要处于用户状态之下，没有直接访问的硬件设备。在嵌入式Linux系统之中，驱动程序是整个操作系统的关键组成部分，它在内核源程序中占有较大的比重，大约占到了总体积的60%左右，这足以看出驱动程序对于嵌入式Linux系统的重要性，所以要加强嵌入式Linux系统在 ARM 处理器中的应用就必须要加强驱动程序技术的发展，为嵌入式Linux系统提供良好的运行环境。

4 结语

随着人们对嵌入式系统的应用范围越来越广泛，嵌入式软件的开发也开始不断的发展，针对不同的应用环境，嵌入式系统必须进行不断的移植和构建，这是每一个程序员工都应该掌握的基本功能，上文我们介绍了嵌入式Linux系统在ARM处理器中的应用情况，了解嵌入式Linux系统在ARM平台上的主要移植过程，从而为嵌入式系统的持续发展做了充足的准备，在今后的实际中研发科研人员要根据实际的要求及人们的要求，进一步的发展嵌入式系统，不断的完善嵌入式系统的构造，从而在社会的各个领域都发挥重要的作用。

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