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学 号 课 程 论 文题目：Linux嵌入式应用 作 者 班 级 院 部 计算机学院 专 业 计算机科学与技术 指导教师 职 称 完成时间 2018年1月2日 摘 要进几年来，随着物联网的迅猛发展，嵌入式系统的应用在国内也发展得如火如荼，尤其是Linux嵌入式系统。Linux作为一套免费使用并自由传播的性能稳定的多用户的类Unix操作系统，正在向各个方面广泛扩展及改进应用，在目前嵌入式开发系统中，大约有一半以上使用的是Linux系统。本文主要介绍嵌入式系统的应用现状，以及Linux系统在嵌入式开发中的优势、应用和前景。关键词: 嵌入式；LinuxABSTRACTIn the past few years, with the rapid development of the Internet of things, the application of embedded system has also been developing at home, especially the Linux embedded system. The spread of Linux as a free of charge and free of stable performance of multi-user unix-like operating system, is widely extended in all directions and improve application, in the embedded development system, there are about more than half are using the Linux system. This paper mainly introduces the application status of embedded system and the advantages, application and prospect of Linux system in embedded development.Key words: Embedded; Linux1概述现如今，我们即将进入智能时代，智能设备越来越多，嵌入式的应用也越来越广泛，同时人们对于智能设备的要求越来越高，智能设备需要实现的功能也越来越复杂，嵌入式Linux系统将得到广泛应用。大约在2011年智能产品开始蔓延，相对现在的时间并不是很久，从目前的技术发展来看，智能产品已延伸到了物联网技术、大数据等，当然他们也是离不开核心的嵌入式开发。2目前Linux嵌入式的研究现状嵌入式产品无处不在，在我们的生活中，手机、PDA、掌上电脑、遥控开关、电视机、冰箱、微波炉、电话、电子手杖、以家庭网络为核心的智能家电、嵌入式瘦服务器、嵌入式网关和嵌入式因特网路由器等，嵌入式系统已经渗透到我们的工作和生活中。目前，在制造工业、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等领域中，消费类电子产品、移动计算设备、网络设备和工控、仿真、医疗仪器等都依靠了嵌入式系统的开发。嵌入式产品的产业持续快速增长，新产品、新技术更新速度加快，应用市场的空间不断扩展，终端应用产品市场规模巨大，嵌入式技术不断发展进步；嵌入式产品产业发展环境不断改善等使得嵌入式产品现已成为中国IT产业中的一个重要增长点。这样，就需要更多的关于嵌入式开发的专业人员，来不断的加深这方面的研究，扩展其应用。3 嵌入式系统的概念3.1 嵌入式系统的定义嵌入式系统（Embedded system），是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，根据英国电气工程师协会（ U.K. Institution of Electrical Engineer）的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务，设计人员能够对它进行优化，减小尺寸降低成本。嵌入式系统通常进行大量生产，所以单个的成本节约，能够随着产量进行成百上千的放大。3.2 嵌入式系统的构成嵌入式系统一般包括嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统和应用程序四个部分。它涵盖了通信、网络、工业控制、消费电子、汽车电子等各个行业。3.3 嵌入式系统的特点（1） 嵌入式系统是面向特定应用的（2） 嵌入式系统的涉及领域广（3） 嵌入式系统的硬件和软件都必须具备高度可定制性（4） 嵌入式系统的生命周期相当长（5） 嵌入式系统本身并不具备在其上进行进一步开发的能力（6） 为了提高执行速度和系统可靠性4嵌入式系统的应用现状嵌入式系统是数字化产品的核心，在制作工业、航空、航天、军事装备、消费类产品、船舶、汽车、仪器、仪表、通讯等领域都有较大的应用。4.1消费类电子产品在我国，消费类电子产品主要指用于个人和家庭与广播、电视有关的音频和视频产品。在即将到来的智能时代，计算机将无处不在，家用电器将向着数字化和网络化发展，电视机、冰箱、微波炉、电话等都将嵌入计算机,并通过家庭控制中心与Internet联接,转变为智能网络家电,还可以实现远程医疗、远程教育等。目前,智能小区的发展为机顶盒打开了市场,机顶盒将成为网络终端,它不仅可以使模拟电视接收数字电视节目,而且可以上网、炒股、点播电影,实现交互式电视,依靠网络服务器提供各种服务。嵌入式系统为信息家电(网络冰箱、机顶盒、家庭网关、数字机顶盒等)的实现提供了可能和广阔的技术前景。4.2移动计算设备移动计算设备主要是指手机、PDA、掌上电脑等移动设备。移动计算技术将使计算机或其它信息智能终端设备在无线环境下实现数据传输及资源共享。它的作用是将有用、准确、及时的信息提供给任何时间、任何地点的任何客户。中国拥有最大的手机用户,而掌上电脑和PDA等因为易于使用、携带方便、价格便宜而得到了快速发展,PDA与手机已呈现融合趋势。用掌上电脑或PDA上网,人们可以随时随地获取信息。4.3 网络设备设计和制造嵌入式瘦服务器、嵌入式网关和嵌入式因特网路由器已成为嵌入式In-ternet时代的关键和核心技术。其中包括路由器、交换机等各种网络设备。基于Linux等的网络设备价格低廉,将为企业提供更为廉价的网络方案。4.4 工控、仿真、医疗仪器等工业、医疗卫生、国防等各部门对智能控制需求的不断增长,同时也对嵌入式微处理器的运算速度、可扩充能力、系统可靠性、功耗和集成度等方面提出了更高的要求。5 Linux系统在嵌入式系统中的优势目前用于开发的嵌入式系统中，有一半以上用的是Linux系统，它能够在嵌入式系统中有如此的地位，和它的优点是分不开的。5.1 完全免费Linux是一款免费的操作系统，用户可以通过网络或其他途径免费获得，并可以任意修改其源代码。这是其他的操作系统所做不到的。正是由于这一点，来自全世界的无数程序员参与了Linux的修改、编写工作，程序员可以根据自己的兴趣和灵感对其进行改变，这让Linux吸收了无数程序员的精华，不断壮大。5.2支持多个平台 Linux可以运行在多种硬件平台上，如具有x86、680x0、SPARC、Alpha等处理器的平台。此外Linux还是一种嵌入式操作系统，可以运行在掌上电脑、机顶盒或游戏机上。2001年1月份发布的Linux 2.4版内核已经能够完全支持Intel 64位芯片架构。同时Linux也支持多处理器技术。多个处理器同时工作，使系统性能大大提高。5.3 内核精简并且高效针对不同的实际需求可以将内核功能进行适当裁剪减少了对硬件资源的消耗。所有的内核代码都可以在/usr/src/linux下找到系统开发人员就可以根据自己的需求更改或是套用这些源代码。5.4 完全兼容POSIX1.0标准这使得可以在Linux下通过相应的模拟器运行常见的DOS、Windows的程序。这为用户从Windows转到Linux奠定了基础。许多用户在考虑使用Linux时，就想到以前在Windows下常见的程序是否能正常运行，这一点就消除了他们的疑虑。5.5多用户、多任务Linux支持多用户，各个用户对于自己的文件设备有自己特殊的权利，保证了各用户之间互不影响。多任务则是现在电脑最主要的一个特点，Linux可以使多个程序同时并独立地运行。5.6良好的界面Linux同时具有字符界面和图形界面。在字符界面用户可以通过键盘输入相应的指令来进行操作。它同时也提供了类似Windows图形界面的X-Window系统，用户可以使用鼠标对其进行操作。在X-Window环境中就和在Windows中相似，可以说是一个Linux版的Windows。6 Linux系统在嵌入式系统中的应用6.1 实时应用Linux的实时应用许多嵌入式系统要求能预测、可限定响应时间地响应外界事件，此类实时系统包括工厂自动控制、数据采集、控制系统、音频及视频应用、多数电脑化产品及设备。尽管Linux不是一个真正的实时操作系统（Linux内核不提供对事件优先级及抢占特性的支持），但它已经有几个增加的选择可以给基于Linux的系统提供实时特性。其中，最常用的办法就是双核结合，把一个通用操作系统作为一个任务运行在一个实时内核上。6.2 应用举例1、机顶盒机顶盒是十分普遍的，然而Linux是机顶盒的核心，比如，我们利用机顶盒来流式传送内容，运行Ubuntu的Neuros Link网络视频播放设备。2、自动取款机多年来专家发现，windows对银行业务来说不太安全，于是看到了Linux应用于ATM。3、服务器的搭建由于Linux的稳定性和可靠性，有很大一部分的服务器使用的是linux系统。4、政府机关美国国防部使用Linux-“美国陆军”是安装红帽Linux的最大基地，美国海军核潜艇舰队运行在Linux上。7 嵌入式Linux的发展前景与展望在我们的生活中，手机、PDA、掌上电脑、遥控开关、电视机、冰箱、微波炉、电话、电子手杖、以家庭网络为核心的智能家电、嵌入式瘦服务器、嵌入式网关和嵌入式因特网路由器等产品都是与嵌入式系统有很大的关联，并且还在不停的朝着智能化、多样化、稳定化发展。在制造工业、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等领域中，消费类电子产品、移动计算设备、网络设备和工控、仿真、医疗仪器等都依靠了嵌入式系统的开发。嵌入式产品的持续快速增长，表明了开发和探索嵌入式系统有着十分重要的意义。在嵌入式系统的应用中，Linux嵌入式操作系统将以其得天独厚的优势,成为嵌入式系统的主旋律。参考文献1 Robert Love. Linux Kernel DevelopmentM. Addison-Wesley Professional. May 2010.2 鸟哥. 鸟哥的Linux私房菜（基础学习篇）M. 人民邮电出版社. 2011-12. 3 李继灿.微型计算机系统与接口M.北京：清华大学出版社，2011.6.4 邱世华.Linux操作系统之奥秘M.北京：电子工业出版社，2008.5 NEIL MATTHEW. Linux程序设计（第4版）M. 人民邮电出版社. 2012-01.6 孙斌.Linux操作系统M.西安：西安电子科技大学出版社，2011.2.7 韦东山. 嵌入式Linux应用开发完全手册M. 北京：人民邮电出版社. 2008-08.