임베디드 리눅스란 무엇인가

임베디드 리눅스는 임베디드 리눅스를 말하며, 임베디드 리눅스는 특정 임베디드 애플리케이션에 적합한 몇 K 또는 M 바이트의 용량을 가진 메모리 칩이나 마이크로컨트롤러에 견고화되도록 소형화, 맞춤 제작된 표준 리눅스를 의미합니다. 애플리케이션 시나리오를 위한 Linux 운영 체제.

이 튜토리얼의 운영 환경: linux7.3 시스템, Dell G3 컴퓨터.

임베디드 리눅스란 무엇인가요?

은 임베디드 Linux를 의미합니다.

1. 임베디드 리눅스(Embedded Linux)는 특정 임베디드 애플리케이션에 적합한 몇 K 또는 M 바이트의 용량을 가진 메모리 칩이나 마이크로 컨트롤러로 소형화 및 경화된 표준 Linux를 의미합니다.

2. 임베디드 Linux의 특징

저작권 비용: 무료

구매 비용: 미디어 비용

기술 지원: 전 세계 무료 소프트웨어 개발자가 지원

네트워크 기능: 무료 및 뛰어난 성능; 이식: 쉽고 개방형 코드, 많은 응용 프로그램 소프트웨어 지원

응용 프로그램 제품 개발 주기: 참조 및 이식할 수 있는 공개 코드가 많기 때문에 짧은 신제품 출시가 가능합니다.

실시간 성능: RT_Linux , hardhat Linux 등 임베디드 Linux는 실시간 성능을 지원합니다.

안정성: 좋음

보안: 좋음;

　 3. 임베디드 리눅스의 시장 전망과 사업 기회

임베디드 리눅스는 거대한 시장 전망과 사업 기회를 갖고 있으며, Montavista, Lineo, Emi 등 수많은 전문 기업과 제품이 등장했습니다. Embedded Linux Consortum 등 업계 협회가 있습니다. IBM, Motorola, Intel 등과 같은 세계적으로 유명한 컴퓨터 회사와 OEM 보드 수준 제조업체의 지원을 받습니다. 전통적인 임베디드 시스템 제조업체들도 Lynxworks, Windriver, QNX 등과 같은 Linux 전략을 채택했습니다. 또한 인텔넷에는 수많은 임베디드 Linux 매니아들의 지원이 있습니다. Embedded Linux는 거의 모든 임베디드 CPU를 지원하며 거의 모든 임베디드 OEM 보드에 포팅됩니다.

4. 임베디드 Linux의 응용 분야

임베디드 Linux의 응용 분야는 매우 넓습니다. 주요 응용 분야는 정보 기기: PDA, STB-Set-stopbox, 디지털 전화, 자동 응답기, 화면 전화, 데이터 네트워크입니다. 이더넷 스위치, 라우터, 브리지, 허브, 원격 액세스 서버, ATM, 프레임 릴레이, 원격 통신, 의료 전자, 운송, 컴퓨터 주변 장치, 산업 제어, 항공 분야 등

5. 임베디드 리눅스의 장점

운영체제 분야에서 임베디드 리눅스의 개발과 연구는 현재 성공적으로 개발된 임베디드 시스템의 절반 정도가 리눅스를 사용하고 있습니다. 리눅스가 임베디드 시스템 시장에서 이렇게 눈부신 성과를 거둘 수 있었던 이유는 리눅스 자체의 뛰어난 특성과 떼려야 뗄 수 없다.

　1. 광범위한 하드웨어 지원

　Linux는 x86, ARM, MIPS, ALPHA, PowerPC 등과 같은 여러 아키텍처를 지원할 수 있으며 수십 개의 하드웨어 플랫폼에 성공적으로 이식되었으며 거의 ​​모든 인기 CPU에서 실행될 수 있습니다. Linux는 유난히 풍부한 드라이버 리소스를 보유하고 있으며 다양한 주류 하드웨어 장치와 최신 하드웨어 기술을 지원하며 메모리 관리 장치(MMU) 없이 프로세서에서도 실행될 수 있어 임베디드 시스템에서 Linux 적용이 더욱 촉진됩니다.

　2. 커널은 효율적이고 안정적입니다

　리눅스 커널의 효율성과 안정성은 다양한 분야에서 수많은 사실로 검증되었습니다. 리눅스 커널 설계는 매우 정교하며 프로세스 스케줄링, 메모리 관리, 프로세스 간 통신, 가상 파일 시스템 및 네트워크 인터페이스는 다섯 부분으로 구성되며 고유한 모듈 메커니즘은 사용자 요구에 따라 실시간으로 커널에 특정 모듈을 삽입하거나 제거할 수 있습니다. 이러한 특성을 통해 Linux 시스템 커널을 매우 컴팩트하게 조정할 수 있으며 이는 임베디드 시스템의 요구 사항에 매우 적합합니다.

　3. 오픈 소스 코드, 풍부한 소프트웨어

　Linux는 사용자에게 가장 큰 자유를 제공하는 오픈 소스 운영 체제입니다. 임베디드 시스템은 매우 다양하므로 특정 애플리케이션에 맞게 수정하고 최적화해야 하는 경우가 많습니다. , 소스 코드에 대한 액세스가 중요해집니다. Linux 소프트웨어 리소스는 매우 풍부합니다. 거의 모든 일반 프로그램을 Linux에서 찾을 수 있으며 그 수는 계속 증가하고 있습니다. Linux에서 임베디드 애플리케이션 소프트웨어를 개발할 때 일반적으로 처음부터 시작할 필요는 없으며, 대신 유사한 무료 소프트웨어를 프로토타입으로 선택하고 이에 대한 2차 개발을 수행할 수 있습니다.

　4. 뛰어난 개발 도구

　임베디드 시스템 개발의 핵심은 완전한 개발 및 디버깅 도구 세트입니다. 전통적인 임베디드 개발 및 디버깅 도구는 ICE(In-Circuit Emulator)입니다. 이는 대상 보드의 마이크로프로세서를 교체하여 대상 프로그램에 대한 완전한 시뮬레이션 환경을 제공하므로 개발자는 프로그램의 작동 상태를 명확하게 이해할 수 있습니다. 타겟 보드는 프로그램 모니터링 및 디버깅을 용이하게 합니다. 온라인 에뮬레이터는 매우 비싸며 매우 낮은 수준의 디버깅에만 적합합니다. 임베디드 Linux를 사용하는 경우 소프트웨어와 하드웨어가 일반 직렬 포트 기능을 지원할 수 있으면 온라인 에뮬레이터 작업을 사용하지 않고도 잘 개발하고 디버그할 수 있습니다. 상당한 양의 개발 비용을 절약합니다. 임베디드 리눅스는 개발자에게 완전한 도구 체인(Tool Chain)을 제공하며, GNU의 gcc를 컴파일러로 사용하고, 디버깅 도구로 gdb, kgdb, xgdb를 사용하여 디버깅의 모든 것을 쉽게 구현할 수 있습니다.

　5. 완전한 네트워크 통신 및 파일 관리 메커니즘

　Linux는 탄생 이후 인터넷과 분리될 수 없었고 모든 표준 인터넷 네트워크 프로토콜을 지원하며 임베디드 시스템에 쉽게 이식됩니다. 또한 Linux는 ext2, fat16, fat32, romfs 등과 같은 파일 시스템도 지원하므로 임베디드 시스템 애플리케이션 개발을 위한 좋은 기반이 됩니다.

6. 임베디드 Linux의 과제

현재 임베디드 Linux 시스템의 연구 개발 붐이 호황을 누리고 있으며 일부 전통적인 Linux 회사(예: RedHat, MontaVista 등) 외에도 큰 시장 점유율을 차지하고 있습니다. 임베디드 리눅스에 대한 연구는 IBM, 인텔, 모토로라 등 유명 기업들에서도 리눅스 개발 및 적용과 더불어 임베디드 리눅스에 대한 연구를 시작하고 있습니다. 전망은 밝지만 현재로서는 임베디드 Linux의 연구 결과와 시장의 실제 요구 사항 사이에 여전히 격차가 있습니다. 진정으로 성숙한 임베디드 Linux 시스템을 개발하려면 다음과 같은 측면에서 노력해야 합니다.

　1. 시스템 실시간 성능 향상

리눅스는 PDA, 휴대폰, 차량용 TV, 셋톱박스, 네트워크 전자레인지 등 다양한 임베디드 장치에 성공적으로 적용되었지만, 의료, 항공, 운송, 산업 제어 등에 사용됩니다. 속도를 높이기 위해 많은 기술을 사용하지만 기존 Linux는 매우 엄격한 실시간 요구 사항이 있는 상황에서 직접 적용할 수 없습니다. 시스템의 작동 및 응답 속도를 제어하고 POSIX 1003.1b 표준을 준수하며 본질적으로 임베디드 실시간 운영 체제는 아닙니다. 리눅스 커널 스케줄링 전략은 기본적으로 유닉스 시스템의 전략을 그대로 따르며, 이를 임베디드 실시간 환경에 직접 적용하면 커널 스레드 실행 시 인터럽트가 꺼지는 현상, 시분할 스케줄링 전략의 시간 불확실성, 고정밀 타이머의 부족 등. 이러한 이유로 Linux를 기본 운영 체제로 사용하고 실시간 변환을 수행하여 실시간 처리 기능을 갖춘 임베디드 시스템을 구축하는 솔루션이 점차 인기를 얻고 있습니다.

　2. 커널 구조 개선

　리눅스 커널은 모놀리식(Monolithic) 구조를 채택합니다. 전체 커널은 별도의 매우 큰 프로그램입니다. 이를 통해 시스템의 다양한 부분이 직접 통신할 수 있으며 작업 간 시간을 효과적으로 단축할 수 있습니다. 스위칭 시간은 시스템 응답 속도를 향상시키지만 임베디드 시스템의 작은 저장 용량과 제한된 리소스의 특성과 일치하지 않습니다. 임베디드 시스템은 종종 마이크로커널이라는 또 다른 아키텍처를 사용합니다. 즉, 커널 자체는 작업 스케줄링, 메모리 관리, 인터럽트 처리 등과 같은 가장 기본적인 운영 체제 기능 중 일부만 제공하며 파일 시스템과 유사합니다. 네트워크 프로토콜과 네트워크 프로토콜은 사용자 공간에서 실행되며 실제 필요에 따라 선택할 수 있습니다. Microkernel의 실행 효율성은 Monolithic만큼 좋지는 않지만 커널 크기를 크게 줄이고 유지 관리 및 이식을 용이하게 하며 임베디드 시스템의 요구 사항을 더 잘 충족할 수 있습니다. Linux 커널 부분을 Microkernel로 변환하여 Linux가 고성능을 가지면서 동시에 임베디드 시스템의 작은 크기 요구 사항을 충족할 수 있도록 고려할 수 있습니다.

　3. 통합 개발 플랫폼 개선

　임베디드 Linux 시스템용 통합 개발 플랫폼의 도입은 임베디드 Linux의 추가 개발 및 적용을 위한 본질적인 요구 사항입니다. 전통적으로 임베디드 시스템은 특정 애플리케이션을 지향하며, 소프트웨어와 하드웨어는 긴밀하게 협력해야 합니다. 그러나 임베디드 시스템의 규모가 지속적으로 확대되고 애플리케이션 분야가 지속적으로 확장됨에 따라 임베디드 운영체제의 출현은 불가피해졌습니다. , 이러한 방식으로만 임베디드 시스템이 계층적이고 모듈적인 방향으로 개발될 수 있기 때문입니다. 분명히 임베디드 통합 개발 플랫폼도 위의 개발 추세와 일치합니다. 뛰어난 임베디드 통합 개발 환경은 상대적으로 완전한 시뮬레이션 기능을 제공할 수 있고 임베디드 애플리케이션 소프트웨어와 임베디드 하드웨어의 동시 개발을 실현할 수 있으므로 "임베디드" 문제를 제거할 수 있습니다. 전통적인 응용 소프트웨어의 개발은 임베디드 하드웨어의 개발에 의존하며 임베디드 하드웨어의 개발을 전제로 합니다." 완전한 임베디드 통합 개발 플랫폼에는 일반적으로 컴파일러, 커넥터, 디버거, 트래커, 옵티마이저 및 통합 사용자 인터페이스가 포함됩니다. 현재 Linux는 그래픽 인터페이스를 기반으로 하는 특정 시스템 사용자 정의 플랫폼과 Windows CE와 같은 상용 임베디드 시스템을 연구하고 있습니다. 기존 운영 체제에 비해 여전히 큰 격차가 있으며 전반적인 통합 개발 환경을 개선하고 완벽하게 만들어야 합니다.

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