嵌入式的Linux系统在ARM9平台的移植开发研究

  

第1章绪论

         1.1嵌入式系统概述[[1,2,3]1.1.1嵌入式系统的概念根据IEEE(国际电机工程师协会)的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助机器和设备运行的装置”(原文为devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipmentmachineryorplants)。这主要是从应用上加以定义的，从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。从历史性、本质性、普遍性出发，嵌入式系统可以定义为:“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素，对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。不过上述定义并不能充分体现出嵌入式系统的精髓，目前国内一个普遍被认同的定义是:以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合才会具有生命力、才更具有优势。嵌入式系统一般指非PC系统，它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。

        软件部分包括操作系统软件(OS)(要求实时和多任务操作)和应用程序。应用程序控制着系统的运作和行为，而操作系统控制着应用程序与硬件的交互作用。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。1.1.2嵌入式系统的特点从嵌入式系统的开发、运行方面来看，嵌入式系统具有以下重要特征:(1)嵌入式系统开发需要开发工具和环境。开发时往往有主机和目标机的概念，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行。(2)嵌入式操作系统内核小。嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它不具备像硬盘那样大容量的存储介质，而大多使用闪存作为存储介质。这就要求嵌入式操作系统只能运行在有限的内存中，一般不使用虚拟内存，中断的使用也受到限制。因此，嵌入式操作系统必须结构紧凑、体积微小。

        (3)实时性。大多数嵌入式系统都是实时系统，而且是强实时多任务系统，要求相应的嵌入式操作系统也必须是实时操作系统(E}TOS)。目前实时操作系统作为操作系统的一个重要分支已成为研究的一个热点，主要探讨实时多任务调度算法、死锁解除等问题。(4)软件专用性、移植性强。嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植。(5)软硬件模块化设计、系统可精简。嵌入式系统的设计一般都采用模块化设计方法，可以根据需要进行选择，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。(6)嵌入式系统的工作环境多样化，要求其硬件系统设计必须稳定可靠。

        1.1.3嵌入式系统的应用领域嵌入式系统技术具有非常广阔的应用前景，其应用领域可以概括为:(1)工业控制:目前已经有大量的基于8,16,32位嵌入式微控制器的自动化工业设备在应用中。为了提高工业生产中的生产效率和产品质量、减少人力资源，提高生产过程的自动化将是主要途径。随着技术的发展，32位、64位的处理器逐渐成为工业控制设备的核心，在未来几年内嵌入式系统在工业控制中必将获得长足的发展。(2)信息家电:这将成为嵌入式系统最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。嵌入式技术的应用将使你可以通过电话线、网络远程控制你的家电。在这些设备中，嵌入式系统将大有用武之地。(3)交通管理:在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌GPS模块、GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功的使用。(4)P0S网络及电子商务:公共交通无接触智能卡(ContactlessSmartcard,CSC)发行系统，公共电话卡发行系统，自动售货机，各种智能ATM终端已经全面走入人们的生活。(5)环境工程与自然:水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。在很多环境恶劣，地况复杂的地区，嵌入式系统将实现无人监测。1.1.4嵌入式处理器在嵌入式系统的硬件中，嵌入处理器是整个系统的核心部件，其性能的好坏