組み込みLinuxとは何ですか

組み込み Linux は組み込み Linux を指し、組み込み Linux は、容量がわずか数 K または M バイトのメモリ チップまたはマイクロコントローラーに組み込まれるように小型化および調整された標準 Linux を指します。特定の組み込みアプリケーション用の専用 Linux オペレーティング システムに適しています。

#このチュートリアルの動作環境: linux7.3 システム、Dell G3 コンピューター。

組み込み Linux とは何ですか?

は組み込み Linux を指します。

1. Embedded Linux (Embedded Linux) は、特定の組み込みアプリケーションに適した、わずか数 K または M バイトの容量を持つメモリ チップまたはマイクロコントローラーに小型化および硬化された標準 Linux を指します。一般的なアプリケーション専用の Linux オペレーティング システム。

2. Embedded Linuxの特徴

著作権料：無料;

購入費：媒体費;

技術サポート：世界中のフリーソフトウェア 開発者サポートの提供;

ネットワーク機能: 無料で優れたパフォーマンス;

ソフトウェアの移植: 簡単なオープン コード、多くのアプリケーション ソフトウェアでサポート;

アプリケーション製品の開発サイクル: 短く、参照および移植できる公開コードが多数あるため、新製品はすぐに発売されます;

リアルタイム パフォーマンス: RT_Linux、ハードハット Linux およびその他の組み込み Linux はリアルタイム パフォーマンスをサポートします;

安定性: 良い;

セキュリティ: 良い。

3. 組み込み Linux の市場展望とビジネスチャンス

組み込み Linux には大きな市場展望とビジネスチャンスがあり、Montavista、Lineo、エミ、待ってて。 Embedded Linux Consortum などの業界団体があります。 IBM、Motorola、Intel などの世界的に有名なコンピューター企業や OEM ボード レベルのメーカーによってサポートされています。従来の組み込みシステム メーカーも、Lynxworks、Windriver、QNX などの Linux 戦略を採用してきました。また、インテルネット上の多数の組み込み Linux 愛好家からもサポートを受けています。組み込み Linux は、ほぼすべての組み込み CPU をサポートし、ほぼすべての組み込み OEM ボードに移植されています。

IV. 組み込み Linux の応用分野

組み込み Linux の応用分野は多岐にわたり、主な応用分野は PDA、STB-セットストップボックス、デジタル電話、留守番電話などの情報家電です。 、スクリーンフォン、データネットワーク: イーサネットスイッチ、ルーター、ブリッジ、ハブ、リモートアクセスサーバー、ATM、フレームリレー、リモート通信、医療用電子機器、輸送、コンピュータ周辺機器、産業用制御、航空分野など。

5. 組み込み Linux の利点

組み込み Linux の開発と研究は、オペレーティング システムの分野で注目されており、開発に成功した組み込みシステムの約半数が現在、Linux を使用しています。リナックス。 Linux が組み込みシステム市場でこれほど輝かしい成果を収めることができる理由は、Linux 自体の優れた特性と切り離すことができません。

1. 広範なハードウェアサポート

Linux は、x86、ARM、MIPS、ALPHA、PowerPC などの複数のアーキテクチャをサポートでき、数十のハードウェア プラットフォームへの移植に成功しており、ほぼ実行できます。すべての一般的な CPU で。 Linux は非常に豊富なドライバー リソースを備えており、さまざまな主流のハードウェア デバイスと最新のハードウェア テクノロジをサポートし、メモリ管理ユニット (MMU) なしのプロセッサでも実行できるため、組み込みシステムでの Linux の適用がさらに促進されます。

2. カーネルは効率的で安定している

Linux カーネルの効率性と安定性は、さまざまな分野で多くの事実によって検証されており、Linux カーネルの設計は非常に精緻であり、分割されています。プロセススケジューリング、メモリ管理、プロセス相互通信、仮想ファイルシステム、ネットワークインターフェースの5つの部分から構成されており、独自のモジュールメカニズムにより、ユーザーのニーズに応じてリアルタイムで特定のモジュールをカーネルに挿入または削除できます。これらの特性により、Linux システム カーネルを非常にコンパクトに調整することができ、組み込みシステムのニーズに非常に適しています。

3. オープンソースコード、豊富なソフトウェア

Linux は、ユーザーに最大限の自由度を提供するオープンソースの無料オペレーティング システムです。組み込みシステムは多岐にわたるため、多くの場合、アプリケーションを変更して最適化するには、ソース コードへのアクセスが重要になります。 Linux ソフトウェア リソースは非常に豊富で、ほとんどすべての一般的なプログラムが Linux 上にあり、その数は今も増え続けています。 Linux 上で組み込みアプリケーション ソフトウェアを開発する場合、通常は最初から開発する必要はなく、同様のフリー ソフトウェアをプロトタイプとして選択し、それを基に二次開発を行うことができます。

4. 優れた開発ツール

組み込みシステム開発の鍵となるのは、開発およびデバッグ ツールの完全なセットです。従来の組み込み開発およびデバッグ ツールはインサーキット エミュレータ (ICE) で、ターゲット ボードのマイクロプロセッサを置き換えることによってターゲット プログラムの完全なシミュレーション環境を提供し、開発者がボード上でのプログラムの動作ステータスを明確に理解できるようにします。ターゲット ボードにより、プログラムの監視とデバッグが容易になります。オンライン エミュレータは非常に高価で、非常に低レベルのデバッグにのみ適しています。組み込み Linux を使用している場合、ソフトウェアとハ​​ードウェアが通常のシリアル ポート機能をサポートできるようになると、オンライン エミュレータを使用せずに適切に開発およびデバッグできます。かなりの開発コストを節約できます。 Embedded Linux は、開発者に完全なツール チェーン (ツール チェーン) を提供します。コンパイラとして GNU の gcc を使用し、デバッグ ツールとして gdb、kgdb、および xgdb を使用します。オペレーティング システムからアプリケーション ソフトウェアまでのすべてを簡単に実装できます。

5. 完全なネットワーク通信とファイル管理メカニズム

Linux は誕生以来インターネットと切り離せない存在であり、すべての標準インターネット ネットワーク プロトコルをサポートしており、組み込みシステムへの移植も容易です。さらに、Linux は ext2、fat16、fat32、romfs などのファイル システムもサポートしており、組み込みシステム アプリケーションの開発に優れた基盤を築きます。

6. 組み込み Linux の課題

現在、組み込み Linux システムの研究開発ブームは活況を呈しており、一部の伝統的な Linux 企業 (RedHat など) に加え、大きな市場シェアを占めています。 、MontaVista など）が組み込み Linux の開発と応用に取り組んでおり、IBM、Intel、Motorola などの有名企業も組み込み Linux の研究を開始しています。明るい展望はありますが、現時点では、組み込み Linux の研究結果と市場の実際の要求との間にはまだギャップがあり、真に成熟した組み込み Linux システムを開発するには、次のような側面での努力が必要です。

1. システムのリアルタイム性能を向上させる

Linux は、PDA、携帯電話、カー TV、セットトップ ボックス、ネットワーク電子レンジなどのさまざまな組み込みデバイスに適用されて成功していますが、オーブンなどのLinuxは現在も医療分野で使用されていますが、既存のLinuxは汎用OSであるため、航空、輸送、産業制御などリアルタイム性の要求が非常に厳しい現場にはそのまま適用できません。また、システムの動作と応答を高速化するために多くのテクノロジーが使用されており、POSIX 1003.1b 標準に準拠していますが、本質的には組み込みリアルタイム オペレーティング システムではありません。 Linux カーネルのスケジューリング戦略は基本的に UNIX システムのスケジューリング戦略に従っていますが、これを組み込みリアルタイム環境に直接適用すると、カーネル スレッドの実行時に割り込みがオフになる、タイムシェアリング スケジューリング戦略における時間の不確実性、高精度タイマーの欠如など。このため、基盤となるオペレーティング システムとして Linux を使用し、その上でリアルタイム変換を実行して、リアルタイム処理機能を備えた組み込みシステムを構築するソリューションがますます一般的になっています。

2. カーネル構造の改善

Linux カーネルはモノリシック構造を採用しており、カーネル全体が独立した非常に大きなプログラムであるため、システムのすべての部分が直接通信できるようになり、通信時間が効率的に短縮されます。タスク間の切り替え時間を短縮し、システムの応答速度を向上させますが、組み込みシステムの小さなストレージ容量と限られたリソースの特性と一致しません。組み込みシステムは、多くの場合、マイクロカーネルと呼ばれる別のアーキテクチャを使用します。つまり、カーネル自体は、タスク スケジューリング、メモリ管理、割り込み処理などの最も基本的なオペレーティング システム機能の一部のみを提供し、ファイル システムのような追加機能に似ています。ネットワーク プロトコルとネットワーク プロトコルはユーザー空間で実行され、実際のニーズに基づいて選択できます。マイクロカーネルの実行効率はモノリシックほど良くありませんが、カーネルのサイズが大幅に縮小され、メンテナンスと移植が容易になり、組み込みシステムの要件をより適切に満たすことができます。 Linux が組み込みシステムの小型サイズの要件を満たしながら高いパフォーマンスを実現できるように、Linux カーネル部分を Microkernel に変換することを検討できます。

3. 統合開発プラットフォームの改善

組み込み Linux システムの統合開発プラットフォームの導入は、組み込み Linux のさらなる開発と応用にとって本質的な要件です。従来、組込みシステムは特定のアプリケーションを指向しており、ソフトウェアとハ​​ードウェアが緊密に連携する必要がありましたが、組込みシステムの規模の継続的な拡大と応用分野の拡大に伴い、組込みオペレーティングシステムの登場は避けられないものとなっています。なぜなら、この方法でのみ、組み込みシステムは階層的かつモジュール的な方向に開発できるからです。当然、組み込み統合開発プラットフォームも上記の開発傾向と一致しており、優れた組み込み統合開発環境は、比較的完全なシミュレーション機能を提供し、組み込みアプリケーション ソフトウェアと組み込みハードウェアの同時開発を実現することができ、それによって「組み込みの開発」を排除することができます。アプリケーション ソフトウェアの開発は組み込みハードウェアの開発に依存しており、組み込みハードウェアの開発が前提となっています。」完全な組み込み統合開発プラットフォームには、通常、コンパイラ、コネクタ、デバッガ、トラッカー、オプティマイザ、統合ユーザー インターフェイスが含まれており、現在、Linux はグラフィカル インターフェイスに基づく特定のシステム カスタマイズ プラットフォームの研究が進められており、Windows CE などの商用組み込みシステムもあります。従来のオペレーティング システムと比較すると依然として大きなギャップがあり、統合開発環境全体を改善し、完成させる必要があります。

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