一種Linux嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

嵌入式linux 是將日益流行的Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行裁剪修改，使之能在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的一種操作系統(tǒng)。嵌入式linux既繼承了Interlnet上無(wú)限的開(kāi)放源代碼資源，又具有嵌入式操作系統(tǒng)的特性。嵌入式Linux的特點(diǎn)是版權(quán)費(fèi)免費(fèi)；購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用媒介成本技術(shù)支持全世界的自由軟件開(kāi)發(fā)者提供支持網(wǎng)絡(luò)特性免費(fèi)，而且性能優(yōu)異，軟件移植容易，代碼開(kāi)放，有許多應(yīng)用軟件支持，應(yīng)用產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期短，新產(chǎn)品上市迅速，因?yàn)橛性S多公開(kāi)的代碼可以參考和移植，實(shí)時(shí)性能RT_Linux Hardhat Linux 等嵌入式Linux支持，實(shí)時(shí)性能穩(wěn)定性好安全性好。

一、選用LINUX操作系統(tǒng)做為系統(tǒng)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)。

首先，其內(nèi)核的源碼開(kāi)放，而且許多技術(shù)問(wèn)題可以在嵌入式LINUX的網(wǎng)站上得到解答，支持能夠很好，同時(shí)可以省下買(mǎi)其它操作系統(tǒng)源碼的開(kāi)銷(xiāo)及相應(yīng)支持的費(fèi)用；其次，LINUX操作系統(tǒng)和編譯器掌握起來(lái)較容易，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)C支持較好，省去熟悉操作系統(tǒng)和編譯所花費(fèi)的時(shí)間；最后，通過(guò)對(duì)LINUX系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，以后很容易開(kāi)發(fā)出屬于自己平臺(tái)的產(chǎn)品，安全性方面有所提高，避免很多操作系統(tǒng)留有后門(mén)的問(wèn)題。

二、采用LINUX平臺(tái)的程序運(yùn)行描述。

在CPU上電或復(fù)位后，需有bootloader這個(gè)引導(dǎo)程序?qū)⑾到y(tǒng)引導(dǎo)起來(lái)，系統(tǒng)再將GUI的圖形界面調(diào)入，這時(shí)我們就可通過(guò)觸摸屏、軟鍵盤(pán)、鍵盤(pán)（自定義或標(biāo)準(zhǔn)PS/2）與手持機(jī)進(jìn)行交互，以便運(yùn)行我們自己所做的程序，在LCD上觀查運(yùn)行的結(jié)果。

三、采用此方案需要解決的問(wèn)題所采取的措施。

1、bootloader,因?yàn)槠渲苯雨P(guān)系到系統(tǒng)內(nèi)核的引導(dǎo)，是系統(tǒng)中重要的一環(huán)，（因bootloader的源碼還沒(méi)有公開(kāi)，國(guó)外的lineo公司在提供開(kāi)發(fā)板時(shí)在板上已經(jīng)固化好bootloader,關(guān)于量產(chǎn)后的bootloader的提供國(guó)外的LINEO就要收到lincnes.就是因?yàn)閎ootloader的特殊地位，在國(guó)內(nèi)的開(kāi)發(fā)板級(jí)的提供上，還沒(méi)有公司公開(kāi)發(fā)布可以提供VZ嵌入LINUX的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。但值得慶幸的是，我們工作室開(kāi)發(fā)出自己的bootloader程序。有bootloaer就可以在不進(jìn)入板上的操作系統(tǒng)就可與開(kāi)發(fā)板進(jìn)行交互，比如在線燒錄、內(nèi)存修改、程序下載等。而國(guó)內(nèi)的華恒公司就沒(méi)有bootloader 需要進(jìn)入操作系統(tǒng)后對(duì)開(kāi)發(fā)板進(jìn)行處理。

2、編譯器及LINUX的系統(tǒng)對(duì)VZ的支持上，需要購(gòu)買(mǎi)能支持VZ328的開(kāi)發(fā)套件，最主要的是這個(gè)套件中的一個(gè)補(bǔ)丁程序，可以使編譯器對(duì)VZ328順利編譯通過(guò)。從網(wǎng)上下載的操作系統(tǒng)和編譯器只能夠支持對(duì)EZ328編譯，也就是華恒的那一套。

3、GUI接口及觸摸屏、軟鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)等人機(jī)交互程序的購(gòu)買(mǎi)。因這此對(duì)于系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)進(jìn)度與性能有著至關(guān)重要的作用，如果時(shí)間充許可以自行開(kāi)發(fā)，這樣做的難度將會(huì)很大。也可以考慮從第三方購(gòu)買(mǎi)。當(dāng)然我們工作室外些已經(jīng)完成了。

四、可以提供我們嵌入式LINUX系統(tǒng)支持的第三方的情況

1、公司

a.北京共創(chuàng)開(kāi)源軟件公司，其有對(duì)嵌入ARM有成熟的LINUX系統(tǒng)的GUI解決方案，對(duì)DragONBall體系還沒(méi)有成熟的方案，主要是指它的GUI部分。但價(jià)錢(qián)將會(huì)很貴。

b.中國(guó)科大合肥的華恒科技網(wǎng)絡(luò)有限公司，其能夠提供EZ的開(kāi)發(fā)板及相應(yīng)LINUX套件，但對(duì)于VZ來(lái)說(shuō)還沒(méi)有發(fā)布。

c.國(guó)外的Lineo公司，提供LINUX系統(tǒng)全套開(kāi)發(fā)支持包括開(kāi)發(fā)板和開(kāi)發(fā)編譯系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)板報(bào)價(jià)為775美金，有一個(gè)關(guān)鍵性的開(kāi)發(fā)套件PRE10可能得495美金，共為1270美金。英文支持較好，但本地支持不夠好，亞洲只有日本與臺(tái)灣有辦理處。

五、當(dāng)前國(guó)內(nèi)LINUX嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展情況

在中國(guó)，嵌入式操作系統(tǒng)可分為兩大類(lèi)型：一類(lèi)是自主版權(quán)的操作系統(tǒng)，另外一類(lèi)是基于Linux的操作系統(tǒng)。近年來(lái)，嵌入式Linux進(jìn)展較快。在中國(guó)，以Linux為基礎(chǔ)的嵌入式操作系統(tǒng)比較活躍，其中中軟Linux、紅旗Linux、東方Linux是業(yè)界的代表。中軟總公司以數(shù)控平臺(tái)為背景，推出了中軟Linux3.0.中軟嵌入式Linux是實(shí)時(shí)系統(tǒng)，這套基于Linux的嵌入式系統(tǒng)不僅滿足了數(shù)控機(jī)床的需求，同時(shí)可以應(yīng)用于其它工業(yè)控制范疇。紅旗Linux把工控和信息家電作為首要的發(fā)展范疇。紅旗Linux為用戶提供了Windows風(fēng)格的控件集、圖形中文環(huán)境和嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的研發(fā)東西。中科紅旗公司研發(fā)出了針對(duì)工控范疇的嵌入式Linux系統(tǒng)。東方Linux是凱思集團(tuán)推出的產(chǎn)品。凱思路程經(jīng)過(guò)過(guò)程與中芯微合作，已經(jīng)推出了網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)（NC）。采用東方Linux的NC系列產(chǎn)品除具有傳統(tǒng)終真?zhèn)€功效之外，還具有本地計(jì)算能力，用戶可以路程經(jīng)過(guò)過(guò)程N(yùn)C使用安裝在服務(wù)器上的應(yīng)用步伐，并可以使用多種本地軟件。該產(chǎn)品工作方式基于集中與開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的運(yùn)算標(biāo)準(zhǔn)樣式，兼容多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，用戶可以在任意地點(diǎn)路程經(jīng)過(guò)過(guò)程網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，實(shí)時(shí)拜候服務(wù)器真?zhèn)€應(yīng)用步伐。該產(chǎn)品可應(yīng)用于政府、國(guó)防、教育、商業(yè)、金融等范疇。

附：基于Motorola的68K體系結(jié)構(gòu)的DragonBall 68VZ328處理器

一、應(yīng)用介紹：

DragonBall系列是準(zhǔn)32位嵌入式CPU,因其價(jià)格低，功能強(qiáng)大，被很多PDA廠家采用，商務(wù)通、快易通、名人、震旦都有其CPU的PDA.而在其精華所在應(yīng)該是Motorola在推出DragonBall這個(gè)體系CPU同時(shí)所做的那款寶典828,但因此RF部分采用的是FLAX協(xié)議，全國(guó)無(wú)線尋求統(tǒng)一頻點(diǎn)，而沒(méi)有推開(kāi)，接下摩式放棄自己的手寫(xiě)慧筆、放棄尋呼市場(chǎng)，當(dāng)然也就放棄了PDA市場(chǎng)，而成為一個(gè)PDA方案的提供商。但提供芯片所帶結(jié)他的利潤(rùn)要比做PDA省事而且好的多。

DragonBall這款CPU除主要用于PDA外，還可用于一些手持終端上，比如POS、數(shù)據(jù)采集終端。還可用于固定終端，比如收款機(jī)、采票機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、電腦電話上，同時(shí)也可用于電子書(shū)、MP3主控CPU上。

該款CPU在今后幾年將以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)大面積占領(lǐng)市場(chǎng)，其勢(shì)將直逼51,因此很多公司都準(zhǔn)備開(kāi)發(fā)其產(chǎn)品，當(dāng)然也有有數(shù)的幾個(gè)公司在開(kāi)發(fā)其嵌入的LINUX操作系統(tǒng)，我們東恒工作室也是一個(gè)，但不是公司，是個(gè)同學(xué)組成的團(tuán)隊(duì)，LINUX已成功運(yùn)行，GUI及一些應(yīng)用都已完成。最后的工作與有識(shí)公司合作，共創(chuàng)品牌了。

二、支持的操作系統(tǒng)：
2.1 Motorola PPSM 實(shí)時(shí)單任務(wù)操作系統(tǒng)。
2.2 ATI Nuclues 實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。
2.3 Microsoft WindowsCE 操作系統(tǒng)。
2.4 Linux
2.5 PalmOS

三、主處理器特性：
3.1 基于FLX68K核。
3.2 外圍芯片選擇邏輯和總線接口，尋址空間達(dá)4G.
3.3 時(shí)鐘產(chǎn)生模式和電源控制。
3.4 76個(gè)并行通用目的I/O口。
3.5 兩個(gè)脈沖寬度調(diào)節(jié)器，和一個(gè)PWM輸出。
3.6 兩個(gè)通用目的定時(shí)器。
3.7 兩個(gè)串行SPI.
3.8 兩個(gè)UART和紅外接口支持。
3.9 內(nèi)部LCD控制器，支持STN彩色及單色，分辨率可達(dá)640*512.
3.10 計(jì)數(shù)可達(dá)512天的實(shí)時(shí)實(shí)鐘。
3.11 內(nèi)部WatchDog
3.12 DRAM 控制器支持EDO 和SDRAM.
3.13 ICE 仿真模式支持。
3.14 Bootstrap 模式支持。
3.15 外部時(shí)鐘32.768KHz,內(nèi)部33MHz,5.4MIPS.
3.16 9個(gè)中斷輸入口，7級(jí)中斷，4個(gè)可專(zhuān)用于鍵盤(pán)中斷。
3.17 處理器性能與速度比EZ328要高一倍以上。