嵌入式Linux操作系统模块改进技术研究.doc

1、嵌入式 Linux 操作系统模块改进技术研究摘 要：嵌入式 Linux 操作系统模块改进技术的应用，有助于使Linux 操作系统在不同的系统模块硬件平台上的运行变为可能，促使嵌入式 Linux 操作系统在 Linux 内核以及其应用环境的基础上更好的满足工作需求，提供更有效的应用服务。本文就嵌入式 Linux 操作系统模块改进的设计进行了简单的介绍，并阐明了嵌入式 Linux 操作系统在数据采集方面的使用优势，分析了嵌入式 Linux 操作系统模块改进技术的应用前景。 关键词：嵌入式 Linux 操作系统 模块改进技术 设计 一、引言 当下，随着社会经济和科技的快速发展，计算机技术的发展日新月

2、异，微机的应用不断得到了普及和深入，不论是在信息管理和信息处理等通信系统中，还是工业自动化控制、电子检测等方面的数据采集工作都有着重要的应用意义。随着现在大规模集成电路的不断发展，数据采集器也越来越朝着智能化、小型化方向发展，模拟技术与数字技术的结合应用更加使得数字化仪器在数据采集中的使用变得越来越广泛，并逐渐代替了效率低、误差大的传统数据采集方式。 数据采集模块是一种自动化设备，既能够对数据进行现场的采集和及时的处理又具备及时采集数据、自动存储和处理以及传输等功能，使采集的数据更具真实性、可靠性和有效性，并且有利于相关数据输入计算机等设备。在社会发展的各行各业如地质勘探、交通运输、设备检测、

3、电力控制等都需要进行数据的采集和处理来实施有效地监控，以满足市场的需求。嵌入式 Linux 操作系统在数据采集和监控方面的应用具有智能、小型、性价比高、功能好等优点，能够 Linux 操作系统满足数据采集以及监控系统的多方面要求，将 Linux 作为操作系统的开发基础，可以更好的适应于不同芯片的硬件环境，从而提升软件开发速度。嵌入式Linux 操作系统模块改进技术使得各模块能够满足不同的运行需求，其应用更有利于保证数据采集和监控的额完善性和可靠性，对于升级和改造传统的工业数据采集和检测设备具有重要的意义，有利于其社会效益和经济效益的同步提升。 二、嵌入式 Linux 操作系统模块改进设计 嵌入

4、式 Linux 操作系统模块改进设计包括启动代码的平台相关性移植、进程调度模块的实时性改进、内存管理模块无内存管理单元支持的改进设计以及文件系统小型化改进设计等。通过对嵌入式 Linux 操作系统模块改进使得各个模块更能满足不同的开发板和应用需求。 1.嵌入式 Linux 操作系统引导加载程序的设计 嵌入式 Linux 操作系统的引导加载程序包括固化在固件中的启动代码和 Bootloader 两大部分。其中启动代码是嵌入式系统模块改进的重点和难点，也是嵌入式系统运行的前提基础，启动代码与处理器系统有着密切的关联，一般有汇编语言以及 C 语言共同使用得到启动代码，是嵌入式嵌入式 Linux 操作

5、系统内核运行的前提条件。Bootloader 固件是嵌入式系统的重要组成部分，在嵌入式系统中，通常将 Bootloader 装载到RAM 中，整个系统的加载启动任务都是由 Bootloader 完成的，在基于RAM 的嵌入式系统中，系统的上电、复位等都是依据一个地址来启动执行的，而这个地址通常位于系统的 Bootloader 中，以此来进行硬件设备的初始化，以及内存空间映射图的建立，促使硬件系统的运行环境更加合适，同时有利于系统内核系统的调用。而 Bootloader 是靠嵌入式系统板级设备而得以实现的，因此，要使在一块板子上运行的 Bootloader 程序能够在其他板子上运行，需要对 Bo

6、otloader 进行一直工作，依据嵌入式硬件系统的要求和特点，移植相应的 Bootloader 程序。开放源代码的嵌入式 Bootloader 程序 U-Boot 就可以在此基础上进行相应系统的移植任务。 2.嵌入式 Linux 操作系统的进程调度模块的实时性改进 吞吐量是 Linux 操作系统进程改进设计的一个重要因素。特别是在单处理器中，可抢占的调度计算模式下，由于要在抢占切换过程中为保护临界区需要进行许多操作，所以不可避免的产生了额外的开销，严重影响到了系统的吞吐量，因此说，一般的 Linux 系统不能进行枪战士调度，但是实时环境下的 Linux 可根据任务的优先级别来进行抢占，低优先

7、级任务会被实时任务抢占进程，以保证实时任务的实时性。对于进程抢占的模块改造一般是通过修改 Linux 内核来进行的，一方面可以通过抢占点的方法，将抢占点设置在内核的运行路径上，以进行实时任务的检测；另一方面可直接改造内核为抢占式，当优先级较高的任务被启动时，若当前任务不在临界区内就可进行实时抢占当前任务。 3.内存管理模块无内存管理单元支持的改进设计 操作系统统一地址映射功能的提供、内存页面的申请和释放都是由操作系统中的内存管理所进行的。嵌入式操作系统处理器提供的 MMU 有地址映射和寻址的功能，操作系统可通过 MMU 将虚拟地址转换为物理地址，全部应用程序仅仅依靠虚拟地址寻址数据，如此便使操

8、作系统的内存管理更加简洁方便。Linux 操作系统实现了虚拟内存管理，采用 MMU，在不同的体系中使虚拟地址转换为物理地址。然而，当要求较高实时性时，大多嵌入式系统并不需要虚拟内存机制，可直接使用相应微处理器的嵌入式系统，通过对 Linux 内存管理部分的设计和修改，以支持无 MMU的微处理器上的内存管理，利用 Flat 寻址模式使化学地质转化为物理地址，同时将加载的应用程序中所有寻址指令的地址修改，达到多个应用程序共享一个的物理地址状态。 三、总结 嵌入式 Linux 操作系统具有适用于多种硬件平台、性能稳定、剪裁性能强，可靠性好、实时处理能力强、开发和利用容易等优点而具有广阔的应用前景，对嵌入式 Linux 操作系统进行模块改进后，使得嵌入式Linux 操作系统的实用性更强，相关软件的开发更加容易和方便，提高了其经济效益和社会效益，同时也增强了自身的市场竞争力。 参考文献： 1李善锋，刘敬，猛徐东.基于 ARM+DSP 的嵌入式 Linux 数控系统设计.机床与液压.2012 年 13 期 2毕如俊.基于嵌入式 Linux 倒车影音系统的设计.安徽农业大学：车辆工程.2011.