嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

系統(tǒng)軟件層由實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)(Real-time Operation System，RTOS)、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口(Graphic User Interface，GUI)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通用組件模塊組成。RTOS是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

嵌入式操作系統(tǒng)(Embedded Operation System，EOS)是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件，過(guò)去它主要應(yīng)用于工業(yè)控制和國(guó)防系統(tǒng)領(lǐng)域。EOS負(fù)責(zé)嵌入系統(tǒng)的全部軟、硬件資源的分配、任務(wù)調(diào)度，控制、協(xié)調(diào)并發(fā)活動(dòng)。它必須體現(xiàn)其所在系統(tǒng)的特征，能夠通過(guò)裝卸某些模塊來(lái)達(dá)到系統(tǒng)所要求的功能。已推出一些應(yīng)用比較成功的EOS產(chǎn)品系列。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展、信息家電的普及應(yīng)用及EOS的微型化和專業(yè)化，EOS開(kāi)始從單一的弱功能向高專業(yè)化的強(qiáng)功能方向發(fā)展。嵌入式操作系統(tǒng)在系統(tǒng)實(shí)時(shí)高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固化以及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點(diǎn)。EOS是相對(duì)于一般操作系統(tǒng)而言的，它除具有了一般操作系統(tǒng)最基本的功能，還有以下功能:如任務(wù)調(diào)度、同步機(jī)制、中斷處理、文件處理等。

通用操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)通常具有以下功能:

提供用戶對(duì)文件操作的命令。

提供用戶共享文件的機(jī)制。

管理文件的存儲(chǔ)介質(zhì)。

提供文件的存取控制機(jī)制，保障文件及文件系統(tǒng)的安全性。

提供文件及文件系統(tǒng)的備份和恢復(fù)功能。

提供對(duì)文件的加密和解密功能。

嵌入式文件系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，主要提供文件存儲(chǔ)、檢索和更新等功能，一般不提供保護(hù)和加密等安全機(jī)制。它以系統(tǒng)調(diào)用和命令方式提供文件的各種操作，主要有:

設(shè)置、修改對(duì)文件和目錄的存取權(quán)限。

提供建立、修改、改變和刪除目錄等服務(wù)。

提供創(chuàng)建、打開(kāi)、讀寫、關(guān)閉和撤銷文件等服務(wù)。

文件系統(tǒng)的特點(diǎn):

1)兼容性。嵌入式文件系統(tǒng)通常支持幾種標(biāo)準(zhǔn)的文件系統(tǒng)，如FAT32、JFFS2、YAFFS等。

2)實(shí)時(shí)文件系統(tǒng)。除支持標(biāo)準(zhǔn)的文件系統(tǒng)外，為提高實(shí)時(shí)性，有些嵌入式文件系統(tǒng)還支持自定義的實(shí)時(shí)文件系統(tǒng)，這些文件系統(tǒng)一般采用連續(xù)的方式存儲(chǔ)文件。

3)可裁剪、可配置。根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的要求選擇所需的文件系統(tǒng)，選擇所需的存儲(chǔ)介質(zhì)，配置可同時(shí)打開(kāi)的最大文件數(shù)等。

4)支持多種存儲(chǔ)設(shè)備。嵌入式系統(tǒng)的外存形式多樣了，嵌入式文件系統(tǒng)需方便的掛接不同存儲(chǔ)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，具有靈活的設(shè)備管理能力。同時(shí)根據(jù)不同外部存儲(chǔ)器的特點(diǎn)，嵌入式文件系統(tǒng)還需要考慮其性能、壽命等因素，發(fā)揮不同外存的優(yōu)勢(shì)，提高存儲(chǔ)設(shè)備的可靠性和使用性。

GUI的廣泛應(yīng)用是當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展的重大成就之一，他極大地方便了非專業(yè)用戶的使用人們從此不再需要死記硬背大量的命令，取而代之的是可用用通過(guò)窗口、菜單、按鍵等方式來(lái)方便地進(jìn)行操作。而嵌入式GUI具有下面幾個(gè)方面的基本要求:輕型、占用資源少、高性能、高可靠性、便于移植、可配置等特點(diǎn)。

嵌入式系統(tǒng)中的圖形界面，一般采用下面的幾種方法實(shí)現(xiàn):

針對(duì)特定的圖形設(shè)備輸出接口，自行開(kāi)發(fā)相關(guān)的功能函數(shù)。

購(gòu)買針對(duì)特定嵌入式系統(tǒng)的圖形中間軟件包。

采用源碼開(kāi)放的嵌入式GUI系統(tǒng)。

使用獨(dú)立軟件開(kāi)發(fā)商提供的嵌入式GUI產(chǎn)品。

應(yīng)用軟件層是由基于實(shí)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序組成，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制功能。功能層是要面對(duì)被控對(duì)象和用戶，為方便用戶操作，往往需要提供一個(gè)友好的人機(jī)界面。

對(duì)于一些復(fù)雜的系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期階段就要對(duì)系統(tǒng)的需求進(jìn)行分析，確定系統(tǒng)的功能，然后將系統(tǒng)的功能映射到整個(gè)系統(tǒng)的硬件、軟件和執(zhí)行裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程中，稱為系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)。