嵌入式linux内核移植实现方案

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一、嵌入式

嵌入式系统由硬件和软件组成.是能够独立进行运作的器件。其软件内容只包括软件运行环境及其操作系统。硬件内容包括信号处理器、存储器、通信模块等在内的多方面的内容。相比于一般的计算机处理系统而言，嵌入式系统存在较大的差异性， 它不能实现大容量的存储功能，因为没有与之相匹配的大容量介质，大部分采用的存储介质有E-PROM、EEPROM 等， 软件部分以API编程接口作为开发平台的核心。

以应用为中心：强调嵌入式系统的目标是满足用户的特定需求。就绝大多数完整的嵌入式系统而言，用户打开电源即可直接享用其功能，无需二次开发或仅需少量配置操作。

专用性：嵌入式系统的应用场合大多对可靠性、实时性有较高要求，这就决定了服务于特定应用的专用系统是嵌入式系统的主流模式，它并不强调系统的通用性和可扩展。这种专用性通常也导致嵌入式系统是一个软硬件紧密集成的最终系统，因为这样才能更有效地提高整个系统的可靠性并降低成本，并使之具有更好的用户体验。

以现代计算机技术为核心：嵌入式系统的最基本支撑技术，大致上包括集成电路设计技术、系统结构技术、传感与检测技术、嵌入式操作系统和实时操作系统技术、资源受限系统的高可靠软件开发技术、系统形式化规范与验证技术、通信技术、低功耗技术、特定应用领域的数据分析、信号处理和控制优化技术等，它们围绕计算机基本原理，集成进特定的专用设备就形成了一个嵌入式系统。

软硬件可裁剪：嵌入式系统针对的应用场景如此之多，并带来差异性极大的设计指标要求(功能性能、可靠性、成本、功耗)，以至于现实上很难有一套方案满足所有的系统要求，因此根据需求的不同，灵活裁剪软硬件、组建符合要求的最终系统是嵌入式技术发展的必然技术路线。

二、嵌入式linux内核移植实现方案

随着基于 Linux 的嵌入式系统得到日益广泛的应用，人们不禁要问，类似 Linux 这样的免费开放源代码操作系统的真正成本到底是多少?要将 Linux 内核移植到定制嵌入式处理系统，您必须对产品所需要的内核功能、这些功能对其他内核服务的依赖程度以及您的工程团队的技能都有深入的了解。

我们很多人都看过为如何使用 Linux 源代码提供指导的 GNU 通用公共许可证 (GPL)。要确定在系统中使用 Linux 的成本，一般来说，第一步是了解 Linux 的哪些部分是真正免费且不受法律约束的，哪些部分是需要小心保护的。这有点类似于通过评估商业操作系统或 RTOS(实时操作系统)提供商来确定其产品中所包含的功能和费用。

显然，需要做出的一个决定,是购买商业 Linux 发行版,还是设法解决免费 Linux 发行版移植的问题。很多工程师使用 Linux 只是为了利用其现有服务的一小部分，如文件系统、TCP/IP 和 HTTP 或 THTTP 等网络服务。如果您只需要很少的服务，移植自己的 Linux 内核可能不那么耗时，价格也不那么昂贵。

商用操作系统 已将其产品移植到许多最常用的处理器中，并提供可在各种标准硬件平台上运行的板支持包 (board support package, BSP)，这正是商业操作系统的优势所在。遗憾的是，如果要设计定制嵌入式处理系统，商业操作系统可能产生为嵌入式硬件系统创建定制 BSP 服务的其它费用，除非能将BSP 的生成自动化。而这就是荣获大奖的 Xilinx Platform Studio (XPS) 工具套件的众多功能之一：在赛灵思 嵌入式处理设计中，BSP 和库的生成都实现了自动化。

当底层的硬件平台发生变化时(通常是为了容纳新的应用程序功能)，内核也就必须随之而改变，而这需要时间，并会增加设计成本。对于为特定应用程序量身打造的高度定制的处理平台，这种情况已是司空见惯。设计人员通常使用基于 FPGA 的嵌入式系统，以便优化系统架构，获得硬件性能和软件灵活性的最佳平衡。此外，如果要设计自己的定制嵌入式平台，还必须考虑为新外设编写定制驱动程序和确定内核配置文件的合理设置所需要的时间，以及充分测试新内核所需要的验证时间。

利用 XPS，嵌入式系统设计人员可以构建并优化系统，使下列任务的执行自动化：分配地址映射、为外设配置驱动程序、链接所有必需的库，等等。完成这些设置后，系统即准备就绪，可以开始编写首个应用程序了。但如果要编写的应用程序是一个完整的操作系统的话会怎样呢?这就是 Xilinx 创新方式的巧妙所在，利用它可以自动化类似 Linux 的定制操作系统 的生成。

XPS 有一种方法，可以通过微处理器库描述 (microprocessor library description, MLD) 文件导出有关微处理器、外设和系统架构的信息。MLD 文件包含定制软件库和为操作系统生成 BSP 的指令。

每个 操作系统/库都有 MLD 文件及与其相关的 Tcl(tool command language，工具命令语言)文件。依据嵌入式设计系统架构，Tcl 文件使用 MLD 文件定制 操作系统/库。对许多 Xilinx 操作系统合作伙伴来说，这些文件都是现成的。例如，对于 µClinux，只需从菜单中进行选择即可。对嵌入式系统硬件的更改会自动更新库，并重新生成控制内核构建方式的内核配置文件。

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