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隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐步普及，嵌入式設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越廣泛。然而，嵌入式設(shè)備常常面臨一個(gè)問(wèn)題：如何在硬件資源有限的情況下，實(shí)現(xiàn)更為友好的操作界面？而uclinux圖形界面的出現(xiàn)，則為這一問(wèn)題提供了一種解決方案。
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一、uclinux圖形界面概述
uclinux圖形界面，是一種在uclinux系統(tǒng)上運(yùn)行的圖形用戶界面。與傳統(tǒng)的圖形界面不同的是，uclinux圖形界面的設(shè)計(jì)考慮了嵌入式設(shè)備硬件資源有限的特點(diǎn)，因此可以實(shí)現(xiàn)在嵌入式設(shè)備上更為流暢和高效的操作體驗(yàn)。
與此同時(shí)，uclinux圖形界面還擁有可擴(kuò)展性和可定制化的特點(diǎn)，可以方便地進(jìn)行定制和開(kāi)發(fā)，滿足不同場(chǎng)景下的需求。這意味著，uclinux圖形界面可以更好地適應(yīng)不同的嵌入式設(shè)備，為用戶帶來(lái)更加便捷的操作體驗(yàn)。
二、uclinux圖形界面的優(yōu)勢(shì)
1.流暢且高效
相較于傳統(tǒng)的圖形界面，uclinux圖形界面可以更好地適應(yīng)嵌入式設(shè)備的資源限制。它可以確保在資源較少的情況下，仍能保持流暢、高效的操作體驗(yàn)。這對(duì)于那些追求更高用戶體驗(yàn)的設(shè)備來(lái)說(shuō)，尤為重要。
2.可擴(kuò)展性
uclinux圖形界面還具有可擴(kuò)展性的特點(diǎn)。用戶可以根據(jù)自己的需求，自由地添加和定制不同的擴(kuò)展功能。這種自由度和定制化程度，是傳統(tǒng)圖形界面所沒(méi)有的。
3.可定制化
uclinux圖形界面還可以根據(jù)用戶的實(shí)際需求進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)。這意味著可以根據(jù)不同的場(chǎng)景，定制不同的操作界面。例如，在醫(yī)療設(shè)備中，可以為醫(yī)生和患者建立不同的操作界面，以滿足不同的需求。
三、uclinux圖形界面的應(yīng)用案例
1.智能家居
智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一，嵌入式設(shè)備在其中有著廣泛應(yīng)用。通過(guò)uclinux圖形界面的應(yīng)用，用戶可以在家中通過(guò)手機(jī)、平板等設(shè)備對(duì)家中的智能設(shè)備進(jìn)行操作和控制。并且，由于uclinux圖形界面的流暢和高效，用戶可以即時(shí)完成各種操作，提升了用戶的使用體驗(yàn)。
2.工業(yè)設(shè)備
在工廠生產(chǎn)中，大量的嵌入式設(shè)備用于控制和監(jiān)測(cè)生產(chǎn)流程。通過(guò)uclinux圖形界面的應(yīng)用，工人們可以更加直觀地了解生產(chǎn)過(guò)程，方便實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。并且，由于uclinux圖形界面的可定制化特性，可以為每個(gè)工人自定義不同的操作界面，使得操作更為便捷。
3.醫(yī)療設(shè)備
在醫(yī)療設(shè)備中，對(duì)嵌入式設(shè)備的要求非常高。通過(guò)uclinux圖形界面的應(yīng)用，醫(yī)生和患者可以通過(guò)不同的界面，滿足各自的需求。例如，醫(yī)生可以在操作界面中查看病人的生命體征等數(shù)據(jù)，而患者可以通過(guò)操作界面自主地調(diào)整藥物的劑量和設(shè)置。
四、結(jié)語(yǔ)
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，嵌入式設(shè)備已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾M成部分。在這種情況下，如何在硬件資源有限的情況下，實(shí)現(xiàn)更加友好的操作界面，成為了一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。而uclinux圖形界面則為這一問(wèn)題提供了一種有效的解決方案，通過(guò)其流暢、高效、可擴(kuò)展、可定制化的特性，可以幫助嵌入式設(shè)備更好地適應(yīng)不同場(chǎng)景下的需求，為用戶帶來(lái)更便捷的操作體驗(yàn)。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- LINUX系統(tǒng)介紹
- 嵌入式Linux是uclinux嗎？能用qt嗎？
- 如何配置uClinux.內(nèi)核使其支持jffs格式的文件系統(tǒng)
LINUX系統(tǒng)介紹
嵌入式Linux系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
摘要：隨著嵌入式Linux系統(tǒng)的迅速發(fā)展，嵌入式Linux已發(fā)展成為嵌入式操作系統(tǒng)的一個(gè)重要分支。本文介紹了嵌入式Linux的設(shè)計(jì)和幾種流行的嵌入式Linux系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：嵌入式Linux
一、引言
嵌入式系統(tǒng)(Embedded Systems)是根據(jù)應(yīng)用的要求，將操作系統(tǒng)和功能軟件集成于計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之好行中，從而實(shí)現(xiàn)軟件與硬件一體化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)出現(xiàn)于60年代晚期，它最初被用于控制機(jī)電交換機(jī)，如今已被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)制造、過(guò)程控制、通訊、儀器、儀表、汽車(chē)、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品等眾多領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)在數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超友嘩嘩過(guò)了各種通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)核心CPU，每年在全球范圍內(nèi)的產(chǎn)量大概在二十億顆左右，其中超過(guò)80％應(yīng)用于各類(lèi)專(zhuān)用性很強(qiáng)的嵌入式系統(tǒng)。
一般的說(shuō)，凡是帶有微處理器的專(zhuān)用軟硬件系統(tǒng)都可以稱(chēng)為嵌入式系統(tǒng)。和通用的計(jì)算平臺(tái)相比，嵌入式系統(tǒng)往往具有功能單一、體積小、功耗低、可靠性高、剪裁性好、軟硬件集成度高、計(jì)算能力相對(duì)較低等特點(diǎn)。多年來(lái)，嵌入式設(shè)備中沒(méi)有操作系統(tǒng)，其主要原因有二：首先，諸如洗衣機(jī)、微波爐、電冰箱這樣的設(shè)備僅僅需要一道簡(jiǎn)單的控制程序，以管理數(shù)量有限的按鈕和指示燈，沒(méi)有使用操作系統(tǒng)的必要；其次，它往往只具有有限的硬件資源，不足以支持一個(gè)操作系統(tǒng)。
然而，隨著硬件的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，最初的控制程序中逐步的加入了許多功能，而這些功能中有很多可以由操作系統(tǒng)提供。于是，在70年蘆裂代末期出現(xiàn)了嵌入式操作系統(tǒng)(Embedded Operating Systems)，它的出現(xiàn)大大簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，并可以有效的保障軟件質(zhì)量和縮短開(kāi)發(fā)周期。簡(jiǎn)單的ES一般并不使用操作系統(tǒng)，只包含一些控制流程，但是隨著嵌入式操作系統(tǒng)在復(fù)雜性上的增長(zhǎng)，簡(jiǎn)單的流程控制就不能滿足系統(tǒng)的要求，這是就必須考慮使用操作系統(tǒng)做系統(tǒng)軟件。因此，嵌入式操作系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生。
隨著EOS的廣泛應(yīng)用，業(yè)界已推出一些應(yīng)用比較成功的EOS產(chǎn)品。歸納起來(lái)EOS應(yīng)該具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：小巧、實(shí)時(shí)性、可裝卸、固化代碼、弱交互性、強(qiáng)穩(wěn)定性和統(tǒng)一的接口。目前使用最多的EOS產(chǎn)品包括有：Vxwork、QNX、PalmOS、WindowsCE、pSOS、Hopen OS(國(guó)內(nèi)凱思集團(tuán)公司自主研制開(kāi)發(fā))等。其中，Vxwork使用最為廣泛、市場(chǎng)占有率更高，其突出特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性強(qiáng)(采用優(yōu)先級(jí)搶占和輪轉(zhuǎn)調(diào)度等機(jī)制)，除此之外，其可靠性和可剪裁性也相當(dāng)不錯(cuò)。QNX是一種伸縮性極佳的系統(tǒng)，其核心加上實(shí)時(shí)POSIX環(huán)境和一個(gè)完整的窗口系統(tǒng)還不到一兆。相比之下，Microsoft WinCE的核心體積龐大，實(shí)時(shí)性能也差強(qiáng)人意，但由于Windows系列友好的用戶界面和為程序員所熟悉的API，并捆綁IE、Office等應(yīng)用程序，正逐漸獲得更大的市場(chǎng)份額。而與這些商業(yè)化的操作系統(tǒng)相比，Linux已經(jīng)越來(lái)越受到人們的注意。
二、嵌入式Linux概述
Linux是一個(gè)成熟而穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。將Linux植入嵌入式設(shè)備具有眾多的優(yōu)點(diǎn)。首先，Linux的源代碼是開(kāi)放的，任何人都可以獲取并修改，用之開(kāi)發(fā)自己的產(chǎn)品。其次，Lirmx是可以定制的，其系統(tǒng)內(nèi)核最小只有約134kB。一個(gè)帶有中文系統(tǒng)和圖形用戶界面的核心程序也可以做到不足1MB，并且同樣穩(wěn)定。另外，它和多數(shù)Unix系統(tǒng)兼容，應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)和移植相當(dāng)容易。同時(shí)，由于具有良好的可移植性，人們已成功使Linux運(yùn)行于數(shù)百種硬件平臺(tái)之上。
然而，Linux并非專(zhuān)門(mén)為實(shí)時(shí)性應(yīng)用而設(shè)計(jì)，因此如果想在對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的嵌入式系統(tǒng)中運(yùn)行Linux，就必須為之添加實(shí)時(shí)軟件模塊。這些模塊運(yùn)行的內(nèi)核空間正是操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程調(diào)度、中斷處理和程序執(zhí)行的部分，因此錯(cuò)誤的代碼可能會(huì)破壞操作系統(tǒng)，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。Linux的眾多優(yōu)點(diǎn)還是使它在嵌入式領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，并出現(xiàn)了數(shù)量可觀的嵌入式Linux系統(tǒng)。其中有代表性的包括：uClinux、ETLinux、ThinLinux、LOAF等。ETLinux通常用于在小型工業(yè)計(jì)算機(jī)，尤其是PC／104模塊。ThinLinux面向?qū)Ｓ玫恼障鄼C(jī)服務(wù)器、X-10控制器、MP3播放器和其它類(lèi)似的嵌入式應(yīng)用。LOAF是Linux On A Floppy的縮略語(yǔ)，它運(yùn)行在386平臺(tái)上。
三、Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)：
1、 可應(yīng)用于多種硬件平臺(tái)。Linux已經(jīng)被移植到多種硬件平臺(tái)，這對(duì)于經(jīng)費(fèi)，時(shí)間受限制的研究與開(kāi)發(fā)項(xiàng)目是很有吸引力的。原型可以在標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)后移植到具體的硬件上，加快了軟件與硬件的開(kāi)發(fā)過(guò)程。Linux采用一個(gè)統(tǒng)一的框架對(duì)硬件進(jìn)行管理，從一個(gè)硬件平臺(tái)到另一個(gè)硬件平臺(tái)的改動(dòng)與上層應(yīng)用無(wú)關(guān)。Linux可以隨意地配置，不需要任何的許可證或商家的合作關(guān)系，源代碼可以免費(fèi)得到。這使得采用Linux作為操作系統(tǒng)不會(huì)遇到任何關(guān)于版權(quán)的糾紛。毫無(wú)疑問(wèn)，這會(huì)節(jié)省大量的開(kāi)發(fā)費(fèi)用。本身內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)支持，而目前嵌入式系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)支持要求越來(lái)越高。Linux的高度模塊化使添加部件非常容易。
2、 Linux是一個(gè)和Unix相似、以?xún)?nèi)核為基礎(chǔ)的、具有完全的內(nèi)存訪問(wèn)控制，支持大量硬件(包括X86，Alpha、ARM和Motorola等現(xiàn)有的大部分芯片)等特性的一種通用操作系統(tǒng)。其程序源碼全部公開(kāi)，任何人可以修改并在GUN通用公共許可證(GNU General Public License)下發(fā)行。這樣，開(kāi)發(fā)人員可以對(duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行定制，適應(yīng)其特殊需要。
3、 Linux帶有Unix用戶熟悉的完善的開(kāi)發(fā)工具，幾乎所有的Unix系統(tǒng)的應(yīng)用軟件都已移植到了Linux上。Linux還提供了強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，有多種可選擇窗口管理器(X Windows)。其強(qiáng)大的語(yǔ)言編譯器GCC，C++等也可以很容易得到，不但成熟完善，而且使用方便。
四、嵌入式Linux的建立
完整的嵌入式Linux解決方案應(yīng)包括嵌入式Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核、運(yùn)行環(huán)境、圖形化界面和應(yīng)用軟件等。由于嵌入式設(shè)備的特殊要求，嵌入式Linux解決方案中的內(nèi)核、環(huán)境、GUI等都與標(biāo)準(zhǔn)Linux有很大不同，其主要挑戰(zhàn)是如何在狹小的FLASH、ROM和內(nèi)存中實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的任務(wù)實(shí)時(shí)調(diào)度、圖形化顯示、網(wǎng)絡(luò)通信等功能。
1、 精簡(jiǎn)內(nèi)核
Linux內(nèi)核有自己的結(jié)構(gòu)體系，其中進(jìn)程管理、內(nèi)存管理和文件系統(tǒng)是其最基本的3個(gè)子系統(tǒng)。圖1簡(jiǎn)單表示了它的框架。用戶進(jìn)程可直接通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用或者函數(shù)庫(kù)來(lái)訪問(wèn)內(nèi)核資源。正因?yàn)長(zhǎng)inux內(nèi)核具有這樣的結(jié)構(gòu)，因此修改內(nèi)核時(shí)必須注意各個(gè)子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)。
嵌入式Linux內(nèi)核一般由標(biāo)準(zhǔn)Linux內(nèi)核裁剪而來(lái)。用戶可根據(jù)需求配置系統(tǒng)，剔除不需的服務(wù)功能、文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)。經(jīng)過(guò)裁剪、壓縮后的系統(tǒng)內(nèi)核一般只有300k左右，十分適合嵌入式設(shè)備。同標(biāo)準(zhǔn)Linux不同的是嵌入式Linux必須要實(shí)現(xiàn)從FLASH或ROM的啟動(dòng)。標(biāo)準(zhǔn)Linux啟動(dòng)代碼實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)初始化和從軟盤(pán)、硬盤(pán)O盤(pán)區(qū)引導(dǎo)內(nèi)核。嵌入式Linux一般保存在FLASH或ROM中，標(biāo)準(zhǔn)LILO無(wú)法引導(dǎo)。在支持直接從FLASH設(shè)備引導(dǎo)的系統(tǒng)中，如華恒公司的uClinux，引導(dǎo)程序主要完成對(duì)硬件系統(tǒng)的初始化工作和操作系統(tǒng)的解壓、移位工作。在不支持直接從FLASH引導(dǎo)的系統(tǒng)中，F(xiàn)LASH設(shè)備只能作為非引導(dǎo)磁盤(pán)使用。此時(shí)，可采用先從硬盤(pán)或軟盤(pán)加載一個(gè)小操作系統(tǒng)，如嵌入式DOS，然后再執(zhí)行”Loadlin”加載程序從FLASH引導(dǎo)嵌入式Linux。
對(duì)標(biāo)準(zhǔn)Linux的修改主要是虛擬內(nèi)存和調(diào)度程序部分的改動(dòng)。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)Linux系統(tǒng)使用虛擬內(nèi)存管理的目的是為了能同時(shí)運(yùn)行多個(gè)進(jìn)程，但是這樣每個(gè)待運(yùn)行的進(jìn)程所能分配的CPU時(shí)間片就受限制，資源的使用效率就低。這樣對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，實(shí)時(shí)任務(wù)往往要求CPU具有很高的突發(fā)處理能力，即在有些時(shí)候需要極高的處理效率，因此需要屏蔽內(nèi)核的虛擬內(nèi)存管理機(jī)制。對(duì)于無(wú)硬盤(pán)設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)，不必采用虛存管理。強(qiáng)實(shí)時(shí)需求的嵌入式應(yīng)用可以通過(guò)修改任務(wù)調(diào)度模塊實(shí)現(xiàn)，主要是在內(nèi)核和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中加入了許多切換點(diǎn)。在該點(diǎn)處，系統(tǒng)檢測(cè)是否存在未處理的緊急中斷，有則剝奪內(nèi)核的運(yùn)行，及時(shí)處理中斷。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的一個(gè)較好的方法是在標(biāo)準(zhǔn)的Linux內(nèi)核上增加一個(gè)實(shí)時(shí)內(nèi)核，標(biāo)準(zhǔn)Linux內(nèi)核作為一個(gè)任務(wù)運(yùn)行于實(shí)時(shí)內(nèi)核上，強(qiáng)實(shí)時(shí)性任務(wù)也直接運(yùn)行在實(shí)時(shí)內(nèi)核上，如RT-Linux等。
文件系統(tǒng)是嵌入式Linux操作系統(tǒng)必不可少的。但標(biāo)準(zhǔn)Linux支持大量的文件系統(tǒng)，因此除了滿足系統(tǒng)的正常運(yùn)行需要而保留一種外，其它的全部可以刪除，利用原有的設(shè)置選項(xiàng)可以移除。一般嵌入式設(shè)備文件系統(tǒng)主要使用RamDisk技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)技術(shù)。RamDisk可駐留于Flash，運(yùn)行時(shí)加載到內(nèi)存中。
2、 精簡(jiǎn)運(yùn)行環(huán)境
Linux通常的運(yùn)行環(huán)境指用戶運(yùn)行任何應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施，主要包括函數(shù)庫(kù)和基本命令集等。標(biāo)準(zhǔn)Linux系統(tǒng)同時(shí)向用戶提供了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)函數(shù)庫(kù)。靜態(tài)函數(shù)庫(kù)在生成應(yīng)用時(shí)直接鏈接到用戶應(yīng)用中。動(dòng)態(tài)庫(kù)在應(yīng)用運(yùn)行時(shí)才鏈接。由于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用一般都是在開(kāi)發(fā)平臺(tái)上預(yù)先生成的，因此嵌入式系統(tǒng)只需向應(yīng)用提供動(dòng)態(tài)函數(shù)庫(kù)。Linux應(yīng)用運(yùn)行所需的函數(shù)庫(kù)主要有C庫(kù)、數(shù)學(xué)庫(kù)、線程庫(kù)、加密庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)通信庫(kù)等。其中最基本的是C語(yǔ)言的運(yùn)行庫(kù)glib。這個(gè)庫(kù)主要完成基本的輸入輸出，內(nèi)存訪問(wèn)，文件處理。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的glib庫(kù)大約要1200kB存儲(chǔ)空間，考慮到嵌入式Linux內(nèi)核往往很小，這種運(yùn)行庫(kù)實(shí)在太大，我們做了一些精簡(jiǎn)的工作，方法有兩種：(1)、使用靜態(tài)連接的方法，完全不使用運(yùn)行庫(kù)動(dòng)態(tài)連接；(2)、對(duì)這個(gè)庫(kù)的函數(shù)進(jìn)行精簡(jiǎn)。
在一個(gè)桌面系統(tǒng)上，使用動(dòng)態(tài)連接可以帶來(lái)許多好處。使用動(dòng)態(tài)連接庫(kù)，可以讓?xiě)?yīng)用程序跟函數(shù)庫(kù)的更新、升級(jí)分離，便于維護(hù)，可以讓同時(shí)運(yùn)行的多個(gè)程序共享一段代碼。但是，在嵌入式系統(tǒng)中，很少有多個(gè)程序并行的可能，程序的維護(hù)，尤其是庫(kù)函數(shù)的維護(hù)更新是不常見(jiàn)的。這時(shí)，使用靜態(tài)連接的優(yōu)勢(shì)就極為明顯。因?yàn)殪o態(tài)連接可以只將庫(kù)中用到的部分連接進(jìn)程序。在應(yīng)用程序較少(小于5)的情況下，靜態(tài)連接可以達(dá)到較好的結(jié)果。為了便于將來(lái)擴(kuò)充的需要，我們也采用第二種方法，針對(duì)我們的需要，對(duì)庫(kù)函數(shù)的內(nèi)容進(jìn)行精簡(jiǎn)，只保留一些基本功能，還有一種方法是采用其它的C語(yǔ)言運(yùn)行庫(kù)。但是這些庫(kù)對(duì)兼容性影響很大。
基本命令集同樣是運(yùn)行用戶應(yīng)用的基礎(chǔ)，主要包括初始化進(jìn)程init，終端獲取getty、Shell和基本命令等。嵌入式系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程可能與標(biāo)準(zhǔn)Linux不同，例如跳過(guò)登錄過(guò)程直接啟動(dòng)GUI等。這就要求修改init，getty等。標(biāo)準(zhǔn)Linux命令集同樣由于體積問(wèn)題無(wú)法直接應(yīng)用于嵌入式環(huán)境。目前，小命令集的解決方法主要有集成方法和匯編方法兩種。集成方法采用集成公共部分減少命令集整體體積，用C實(shí)現(xiàn)，有較好的平臺(tái)移植性；匯編方法則采用匯編編程減少每個(gè)命令的體積．這樣可使體積很小但其平臺(tái)移植性較差。
3、 嵌入式Linux下的GUI
GUI在嵌入式系統(tǒng)或者實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的地位越來(lái)越重要，比如PDA、DVD播放機(jī)、WAP手機(jī)等，都需要一個(gè)完整．漂亮的圖形用戶界面。這些系統(tǒng)對(duì)GUI的基本要求包括：(1)、輕型、占用資源少；(2)、高性能；(3)、高可靠性；(4)、可配置。這些也成為評(píng)價(jià)嵌入式系統(tǒng)的重要指標(biāo)。目前，嵌入式Linux上的GUI主要有winCE、Micro Window、緊縮的X Window、MiniGUI(國(guó)內(nèi)做得較好的自由軟件之一)。標(biāo)準(zhǔn)Linux的Xfree86由于體積龐大，運(yùn)行環(huán)境要求高，無(wú)法運(yùn)行于嵌入式環(huán)境。嵌入式GUI主要通過(guò)削減功能，降低性能來(lái)實(shí)現(xiàn)體積小和占用資源少。目前嵌入式Linux上的GUI環(huán)境主要有兩類(lèi)：X類(lèi)和win32類(lèi)。X類(lèi)GUI分為服務(wù)方和客戶方兩方。服務(wù)器方提供鼠標(biāo)、鍵盤(pán)處理和顯示功能，客戶方是用戶應(yīng)用，服務(wù)方和客戶方通過(guò)socket接口和X協(xié)議通信。采用該方式十分有利于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)圖形化服務(wù)，客戶方和服務(wù)方可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)X協(xié)議和圖形顯示。典型的X類(lèi)GUI有Micro Window、緊縮的X Window等。win32類(lèi)的GUI不存在客戶方和服務(wù)方，每個(gè)任務(wù)都自成一體，任何任務(wù)間的切換、事件分發(fā)由專(zhuān)門(mén)的管理任務(wù)負(fù)責(zé)。如wiCE、MiniGUI就是類(lèi)似于win32類(lèi)的GUI。
五、當(dāng)前流行的幾種嵌入式Linux系統(tǒng)
除了智能數(shù)字終端領(lǐng)域以外，Linux在移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)、智能工業(yè)控制、金融業(yè)終端系統(tǒng)，甚至軍事領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。這些Linux被統(tǒng)稱(chēng)為”嵌入式Linux”。
1、RT-Linux
這是由美國(guó)墨西哥理工學(xué)院開(kāi)發(fā)的嵌入式Linux操作系統(tǒng)。到目前為止，RT-Linux已經(jīng)成功地應(yīng)用于航天飛機(jī)的空間數(shù)據(jù)采集、科學(xué)儀器測(cè)控和電影特技圖像處理等廣泛領(lǐng)域。RT-Linux開(kāi)發(fā)者并沒(méi)有針對(duì)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特性而重寫(xiě)Linux的內(nèi)核，因?yàn)檫@樣做的工作量非常大，而且要保證兼容性也非常困難。為此，RT-Linux提出了精巧的內(nèi)核，并把標(biāo)準(zhǔn)的Linux核心作為實(shí)時(shí)核心的一個(gè)進(jìn)程，同用戶的實(shí)時(shí)進(jìn)程一起調(diào)度。這樣對(duì)Linux內(nèi)核的改動(dòng)非常小，并且充分利用了Linux下現(xiàn)有的豐富的軟件資源。
2、uClinux
uCLinux是Lineo公司的主打產(chǎn)品，同時(shí)也是開(kāi)放源碼的嵌入式Linux的典范之作。uCLinux主要是針對(duì)目標(biāo)處理器沒(méi)有存儲(chǔ)管理單元MMU(Memory Management Unit) 的嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。它已經(jīng)被成功地移植到了很多平臺(tái)上。由于沒(méi)有MMU，其多任務(wù)的實(shí)現(xiàn)需要一定技巧。uCLinux是一種優(yōu)秀的嵌入式Linux版本，是micro-Conrol-Linux的縮寫(xiě)。它秉承了標(biāo)準(zhǔn)Linux的優(yōu)良特性，經(jīng)過(guò)各方面的小型化改造，形成了一個(gè)高度優(yōu)化的、代碼緊湊的嵌入式Linux。雖然它的體積很小，卻仍然保留了Linux的大多數(shù)的優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能、對(duì)各種文件系統(tǒng)完備的支持和標(biāo)準(zhǔn)豐富的API。它專(zhuān)為嵌入式系統(tǒng)做了許多小型化的工作，目前已支持多款CPU。其編譯后目標(biāo)文件可控制在幾百KB數(shù)量級(jí)，并已經(jīng)被成功地移植到很多平臺(tái)上。
3、Embedix
Embedix是由嵌入式Linux行業(yè)主要廠商之一Luneo推出的，是根據(jù)嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn)重新設(shè)計(jì)的Linux發(fā)行版本。Embedix提供了超過(guò)25種的Linux系統(tǒng)服務(wù)，包括Web服務(wù)器等。系統(tǒng)需要最小8MB內(nèi)存，3MB ROM或快速閃存。Embedix基于Linux 2.2內(nèi)核，并已經(jīng)成功地移植到了Intel x86和PowerPC處理器系列上。像其它的Linux版本一樣，Embedix可以免費(fèi)獲得。Luneo還發(fā)布了另一個(gè)重要的軟件產(chǎn)品，它可以讓在Windows CE上運(yùn)行的程序能夠在Embedix上運(yùn)行。Luneo還將計(jì)劃推出Embedix的開(kāi)發(fā)調(diào)試工具包、基于圖形界面的瀏覽器等?？梢哉f(shuō)，Embedix是一種完整的嵌入式Linux解決方案。
4、Xlinux
XLinux是由美國(guó)網(wǎng)虎公司推出，主要開(kāi)發(fā)者是陳盈豪。他在加盟網(wǎng)虎幾個(gè)月后便開(kāi)發(fā)出了基于XLinux的、號(hào)稱(chēng)是世界上最小的嵌入式Linux系統(tǒng)，內(nèi)核只有143KB，而且還在不斷減小。XLinux核心采用了”超字元集”專(zhuān)利技術(shù)，讓Linux核心不僅可能與標(biāo)準(zhǔn)字符集相容，還含蓋了1 2個(gè)國(guó)家和地區(qū)的字符集。因此，XLinux在推廣Linux的國(guó)際應(yīng)用方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
5、PoketLinux
由Agenda公司采用、作為其新產(chǎn)品”VRDA”的嵌入式Linux操作系統(tǒng)。它可以提供跨操作系統(tǒng)構(gòu)造統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的和開(kāi)放的信息通信基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，在此結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)端到端方案的完整平臺(tái)。PoketLinux資源框架開(kāi)放，使普通的軟件結(jié)構(gòu)可以為所有用戶提供一致的服務(wù)。PoketLinux平臺(tái)使用戶的視線從設(shè)備、平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)上移開(kāi)，由此引發(fā)了信息技術(shù)新時(shí)代的產(chǎn)生。在PoketLinux中，稱(chēng)之為用戶化信息交換(CIE)，也就是提供和訪問(wèn)為每個(gè)用戶需求而定制的”主題”信息的能力，而不管正在使用的設(shè)備是什么。
6、MidoriLinux
由Traneta公司推出的MidoriLinux操作系統(tǒng)代碼開(kāi)放，在GUN普通公共許可(GPL)下發(fā)布，可以在http：//midori.tranet上立即獲得。該公司有個(gè)名為”MidoriLinux計(jì)劃”?！盡idoriLinux”這個(gè)名字來(lái)源于日本的”綠色”—Midori，用來(lái)反映其Linux操作系統(tǒng)的環(huán)保外觀。
7、紅旗嵌入式Linux
由北京中科院紅旗軟件公司推出的嵌入式Linux是國(guó)內(nèi)做得較好的一款嵌入式操作系統(tǒng)。目前，中科院計(jì)算所自行開(kāi)發(fā)的開(kāi)放源碼的嵌入式操作系統(tǒng)—Easy Embedded OS(EEOS)也已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用階段了。該款嵌入式操作系統(tǒng)重點(diǎn)支持p-Java。系統(tǒng)目標(biāo)一方面是小型化，另一方面能重用Linux的驅(qū)動(dòng)和其它模塊。由于有中科院計(jì)算所的強(qiáng)大科研力量做后盾，EEOS有望發(fā)展成為功能完善、穩(wěn)定、可靠的國(guó)產(chǎn)嵌入式操作系統(tǒng)平臺(tái)。
六、結(jié)束語(yǔ)
由于Linux是一個(gè)內(nèi)核源代碼開(kāi)放、具備一整套工具鏈、有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持及成本低廉的操作系統(tǒng)，因此嵌入式Linux自誕生起就秉承了這眾多獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，這使它正在并越來(lái)越多地受到人們的關(guān)注。據(jù)Even Data數(shù)據(jù)顯示，期望使用嵌入式Linux的用戶從2023年的11％增到2023年27％，而同期Vxwork只是從16％到18％，Win CE從9％到14％。另外，在嵌入式Linux的各種應(yīng)用市場(chǎng)中，通信(語(yǔ)音和數(shù)據(jù))名列之一，2023年的銷(xiāo)售額是1300萬(wàn)美元，而2023年預(yù)計(jì)將達(dá)到1.26億美元，可以預(yù)見(jiàn)，嵌入式Linux將在未來(lái)的通信用嵌入式操作系統(tǒng)中占據(jù)強(qiáng)有力的地位
Linux是目前十分火爆的操作系統(tǒng)。它是由芬蘭赫爾辛基大學(xué)的一個(gè)大學(xué)生Linus B. Torvolds在1991年首次編寫(xiě)的。標(biāo)志性圖標(biāo)是一個(gè)可愛(ài)的小企鵝。
Linux是一種類(lèi)Unix系統(tǒng)，Linus當(dāng)時(shí)編寫(xiě)它的目的是為了替代一種名叫Minix的操作系統(tǒng)。Minix是由一個(gè)名叫Andrew Tannebaum的計(jì)算機(jī)教授編寫(xiě)的，當(dāng)時(shí)由于Unix是一個(gè)商業(yè)軟件，其源代碼是不能拿來(lái)進(jìn)行教學(xué)的，Andrew教授就自己編寫(xiě)了一個(gè)系統(tǒng)用于教學(xué)。最
初的Minix用一張軟盤(pán)就能裝下，麻雀雖小、五臟俱全，Minix具有一般操作系統(tǒng)的特征，它同時(shí)兼容Unix系統(tǒng)。
Linux是一個(gè)免費(fèi)的操作系統(tǒng)，用戶可以免費(fèi)獲得其源代碼，并能夠隨意修改。它是在共用許可證GPL(General Public License)保護(hù)下的自由軟件，也有好幾種版本，如Red Hat Linux、Slackware，以及國(guó)內(nèi)的Xteam Linux等。
Linux具有許多Unix系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)，能夠兼容Unix，但無(wú)需支付Unix高額的費(fèi)用。比如一個(gè)Unix程序員在單位可以在Unix系統(tǒng)上進(jìn)行工作，回到家里在Linux系統(tǒng)上也能完成同樣的工作，而不必重新購(gòu)買(mǎi)Unix。要知道Unix的價(jià)格比常見(jiàn)的Windows要高出若干倍，和Linux的低廉更是相距甚遠(yuǎn)。
Linux的應(yīng)用也十分廣泛。Sony最新的PS2游戲機(jī)就采用了Linux作為系統(tǒng)軟件，使PS2搖身一變，成為了一臺(tái)Linux工作站。著名的電影《泰坦尼克號(hào)》的數(shù)字技術(shù)合成工作就是利用100多臺(tái)Linux服務(wù)器來(lái)完成的。
2023年8月17日，Linux發(fā)布了最新的Linux 2.4.9版，它也已經(jīng)十歲了。
Linux的優(yōu)點(diǎn)
Linux的流行是因?yàn)樗哂性S多誘人之處。
1、完全免費(fèi)
Linux是一款免費(fèi)的操作系統(tǒng)，用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或其他途徑免費(fèi)獲得，并可以任意修改其源代碼。這是其他的操作系統(tǒng)所做不到的。正是由于這一點(diǎn)，來(lái)自全世界的無(wú)數(shù)程序員參與了Linux的修改、編寫(xiě)工作，程序員可以根據(jù)自己的興趣和靈感對(duì)其進(jìn)行改變。這讓Linux吸收了無(wú)數(shù)程序員的精華，不斷壯大。
2、完全兼容POSIX 1.0標(biāo)準(zhǔn)
這使得可以在Linux下通過(guò)相應(yīng)的模擬器運(yùn)行常見(jiàn)的DOS、Windows的程序。這為用戶從Windows轉(zhuǎn)到Linux奠定了基礎(chǔ)。許多用戶在考慮使用Linux時(shí)，就想到以前在Windows下常見(jiàn)的程序是否能正常運(yùn)行，這一點(diǎn)就消除了他們的疑慮。
3、多用戶、多任務(wù)
Linux支持多用戶，各個(gè)用戶對(duì)于自己的文件設(shè)備有自己特殊的權(quán)利，保證了各用戶之間互不影響。多任務(wù)則是現(xiàn)在電腦最主要的一個(gè)特點(diǎn)，Linux可以使多個(gè)程序同時(shí)并獨(dú)立地運(yùn)行。
4、良好的界面
Linux同時(shí)具有字符界面和圖形界面。在字符界面用戶可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入相應(yīng)的指令來(lái)進(jìn)行操作。它同時(shí)也提供了類(lèi)似Windows圖形界面的X-Windows系統(tǒng)，用戶可以使用鼠標(biāo)對(duì)其進(jìn)行操作。在X-Windows環(huán)境中就和在Windows中相似，可以說(shuō)是一個(gè)Linux版的Windows。
5、豐富的網(wǎng)絡(luò)功能
互聯(lián)網(wǎng)是在Unix的基礎(chǔ)上繁榮起來(lái)的，Linux的網(wǎng)絡(luò)功能當(dāng)然不會(huì)遜色。它的網(wǎng)絡(luò)功能和其內(nèi)核緊密相連，在這方面Linux要優(yōu)于其他操作系統(tǒng)。在Linux中，用戶可以輕松實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)瀏覽、文件傳輸、遠(yuǎn)程登陸等網(wǎng)絡(luò)工作。并且可以作為服務(wù)器提供WWW、FTP、E-Mail等服務(wù)。
6、可靠的安全、穩(wěn)定性能
Linux采取了許多安全技術(shù)措施，其中有對(duì)讀、寫(xiě)進(jìn)行權(quán)限控制、審計(jì)跟蹤、核心授權(quán)等技術(shù)，這些都為安全提供了保障。Linux由于需要應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，這對(duì)穩(wěn)定性也有比較高的要求，實(shí)際上Linux在這方面也十分出色。
7、支持多種平臺(tái)
Linux可以運(yùn)行在多種硬件平臺(tái)上，如具有x86、680×0、SPARC、Alpha等處理器的平臺(tái)。此外Linux還是一種嵌入式操作系統(tǒng)，可以運(yùn)行在掌上電腦、機(jī)頂盒或游戲機(jī)上。2023年1月份發(fā)布的Linux 2.4版內(nèi)核已經(jīng)能夠完全支持Intel 64位芯片架構(gòu)。同時(shí)Linux也支持多處理器技術(shù)。多個(gè)處理器同時(shí)工作，使系統(tǒng)性能大大提高。
Linux的不足
由于在現(xiàn)在的個(gè)人電腦操作系統(tǒng)行業(yè)中，微軟的Windows系統(tǒng)仍然占有大部分的份額，絕大多數(shù)的軟件公司都支持Windows。這使得Windows上的應(yīng)用軟件應(yīng)有盡有，而其他的操作系統(tǒng)就要少一些。許多用戶在換操作系統(tǒng)的時(shí)候都會(huì)考慮以前的軟件能否繼續(xù)使用，換了操作系統(tǒng)后是否會(huì)不方便。雖然Linux具有DOS、Windows模擬器，可以運(yùn)行一些Windows程序，但Windows系統(tǒng)極其復(fù)雜，模擬器所模擬的運(yùn)行環(huán)境不可能完全與真實(shí)的Windows環(huán)境一模一樣，這就使得一些軟件無(wú)法正常運(yùn)行。
許多硬件設(shè)備面對(duì)Linux的驅(qū)動(dòng)程序也不足，不少硬件廠商是在推出Windows版本的驅(qū)動(dòng)程序后才編寫(xiě)Linux版的。但一些大硬件廠商在這方面做得還不錯(cuò)，他們的Linux版驅(qū)動(dòng)程序一般都推出得比較及時(shí)。
軟件支持的不足是Linux更大的缺憾，但隨著Linux的發(fā)展，越來(lái)越多的軟件廠商會(huì)支持Linux，它應(yīng)用的范圍也越來(lái)越廣。這只小企鵝的前景是十分光明的。
嵌入式Linux是uclinux嗎？能用qt嗎？
uclinux是嵌入式linux的一種，嵌入式linux還包括rtlinux等
QT可以銷(xiāo)模用在嵌入式linux下，rtlinux下虧返緩有現(xiàn)成的，uclinux下需要世螞移植
嵌高數(shù)入式Linux-QT零基礎(chǔ)視謹(jǐn)襪頻教程祥念激
如何配置uClinux.內(nèi)核使其支持jffs格式的文件系統(tǒng)
目前flash的文件系統(tǒng)比較多，用的比較多的就是JFFS2文件系統(tǒng)?；贜OR flash上的JFFS2文件系統(tǒng)可以說(shuō)算是比較成熟了，支持NAND flash的JFFS2也已經(jīng)發(fā)布了。源代碼可以到
上面下載。但是在我的測(cè)試過(guò)程中，在nand flash上掛接的JFFS2文件系統(tǒng)很不穩(wěn)定，經(jīng)常有CRC錯(cuò)誤產(chǎn)生。特別是進(jìn)行寫(xiě)操作的時(shí)候，每次復(fù)位都會(huì)產(chǎn)生CRC錯(cuò)誤，可以說(shuō)支持NAND flash的JFFS2文件系統(tǒng)目前還不成熟。而YAFFS文件系統(tǒng)則是專(zhuān)門(mén)針對(duì)NAND flash的，源代碼可以到
上下載。在測(cè)試過(guò)程中穩(wěn)定性能比JFFS2文件系統(tǒng)要穩(wěn)定的多，而且mount分區(qū)的時(shí)間也比JFFS2文件系統(tǒng)少的多。用JFFS2 mount一個(gè)2m的文件系統(tǒng)大約需要1s。下面分別介紹在uclinux下面使用JFFS2和YAFFS文件系統(tǒng)。
1、JFFS2
到
上面下載最新的MTD和JFFS2壓縮包。壓縮包里面還有有關(guān)的內(nèi)核補(bǔ)丁和一辯寬些MTD的相關(guān)工具。主要的補(bǔ)丁就是ilookup- 2.4.23.patch，因?yàn)樽钚碌腗TD驅(qū)動(dòng)中要用到一個(gè)ilookup（）函數(shù)。打完補(bǔ)丁、更新了MTD驅(qū)動(dòng)和JFFS2文件系統(tǒng)之后就開(kāi)始寫(xiě)自己 nand flash驅(qū)動(dòng)了。如果不想把JFFS2作為根文件系統(tǒng)的話，還需要修改MTD_BLOCK_MAJOR。驅(qū)動(dòng)可以參考里面的例子，最簡(jiǎn)單的就是參考 spia.c。
寫(xiě)驅(qū)動(dòng)主要工作是定義flash分區(qū)結(jié)構(gòu)、定義flash讀寫(xiě)地址、寫(xiě)控頌灶春制flash的**_hwcontrol()函數(shù)。具體的操作要看所用的nand flash的芯片資料。相對(duì)NOR flash來(lái)說(shuō)驅(qū)動(dòng)要簡(jiǎn)單多了。:)
改完之后再配置
Memory Technology Devices(MTD)下
CONFIG_MTD=Y
CONFIG_MTD_DEBUG=Y
CONFIG_MTD_DEBUG_VERBOSE=3
CONFIG_MTD_PARTITIONS=Y
CONFIG_MTD_CHAR=Y
CONFIG_MTD_BLOCK=Y
NAND Flash Device Drivers下
CONFIG_MTD_NAND=Y
定義自己的驅(qū)動(dòng)文件
File systems下
CONFIG_JFFS2_FS=Y
CONFIG_JFFS2_FS_DEBUG=2
CONFIG_JFFS2_FS_NAND=y /*這個(gè)是新加的*/
在uClinux v1.3.4 Configuration下
Flash Tools下
CONFIG_USER_MTDUTILS=Y
CONFIG_USER_MTDUTILS_ERASE=Y
CONFIG_USER_MTDUTILS_ERASEALL=Y
CONFIG_USER_MTDUTILS_MKFSJFFS2=Y
最后就是辛苦了野耐調(diào)試工作了。:(MTD驅(qū)動(dòng)調(diào)試完之后，就可以在上面掛接JFFS2文件系統(tǒng)了。參看flash分區(qū)情況：cat /proc/mtd，擦除分區(qū):eraseall /dev/mtd*.例如把之一個(gè)分區(qū)mount到/mnt目錄下面：
先:eraseall /dev/mtd0
然后:mount -t jffs2 /dev/mtdblock0 /mnt
2、YAFFS
YAFFS意義為’yet another flash file system’，也是一個(gè)開(kāi)源的文件系統(tǒng)。YAFFS是目前為止唯一一個(gè)專(zhuān)門(mén)為NAND flash設(shè)計(jì)的文件系統(tǒng)，具有很好的可移植性，能夠在linux，uclinux，和wince
下面運(yùn)行。
在
上下載源代碼。壓縮包里面也包含YAFFS的說(shuō)明文檔。YAFFS文件系統(tǒng)的源文件就devextras.h，yaffs_ecc.c， yaffs_ecc.h,yaffs_guts.c,yaffs_guts.h,yaffs_mtdif.h,yaffs_mtdif.c和 yportenv.h
另外需要配置的宏：CONFIG_YAFFS_FS 和CONFIG_YAFFS_MTD_ENABLED，就是配置在mtd上面掛接YAFFS，其它還有一些輔助配置需要時(shí)也可以配置。
在fs目錄下面建一個(gè)yaffs目錄，把以上說(shuō)的文件考里面去，新建一個(gè)makefile：
O_TARGET := yaffs.o
obj-y := yaffs_fs.o yaffs_guts.o yaffs_mtdif.o yaffs_ecc.o
obj-m := $(O_TARGET)
include $(TOPDIR)/Rules.make
接下來(lái)就是改fs目錄下面config.in和makefile，在配置YAFFS的時(shí)候，把YAFFS連接進(jìn)去。
如果像前面一樣已經(jīng)把NAND MTD驅(qū)動(dòng)調(diào)好了，加YAFFS就很簡(jiǎn)單了。因?yàn)閅AFFS是自己做ECC校驗(yàn)的，所以要把MTD驅(qū)動(dòng)里面的ECC去掉。在驅(qū)動(dòng)里面改成this->eccmode = NAND_ECC_NONE就可以了。
另外YAFFS是用mkyaffs來(lái)擦除flash，所以在mtd-utils中加上mkyaffs.c，一起編譯進(jìn)去。
最后就是編譯了，呵呵。中間會(huì)有一些警告沒(méi)有關(guān)系的，就是寫(xiě)沒(méi)有用的變量和函數(shù)，不過(guò)話說(shuō)回來(lái)YAFFS的代碼寫(xiě)的確實(shí)不太規(guī)范。當(dāng)然它的性能確實(shí)沒(méi)話說(shuō)。有興趣的可以試一下。
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