嵌入式linux系统软件设计与研究

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1、华中科技大学硕士学位论文Linux能够支持多种体系结构，是支持微处理器种类最多的操作系统。目前Linux己经被移植到数十种硬件平台上,乎所有主流的硬件平台，如X86,ARM,PPC,MIPS,ALPHA,SPARC等。Linux拥有强大的网络功能。随着嵌入式系统的发展，嵌入式系统与Internet结合得越来越紧密。与其它操作系统相比，Linux在网络方面有较大的优势，基本上所有的网络协议和网络接口都可以在Unix上找到。Linux大小和功能可定制。Linux继承了Unix的优秀设计思想，内核与用户界面

2、完全独立,各部分的可定制性很强,可以按照需求进行定制和配置，这对于硬件资源有限的嵌入式系统是一个理想的选择。当然,目前Linux本质上还是一个分时系统，关于高实时性和高可靠性依然是一个争议的话题。而且目前各种嵌入式Linux对POSIX的兼容程度并不一致，代码在一定程度上需要改写，这也给跨平台统一带来了一定障碍。百花齐放的嵌入式Linux系统格局将会长时间维持，并且直接基于普通Linux内核的裁剪和定制将会更加普遍。无论如何，开放带来发展和支持，品质带来信赖和市场。Linux的开放和灵活，迎合广大嵌入

3、式系统使用和开发者的热情，嵌入式Linux将更加稳定和完善，在各种嵌入式系统，尤其是高端嵌入式系统中，得到更广泛的应用和普及。5华中科技大学硕士学位论文2基于XSCALE嵌入式Linux系统硬件平台介绍2.1系统核心处理器概述2.1.1ARM微处理器简介ARM(AdvancedRISCMachines)，既可以认为是一个名字，也可以认为是对一类微处理器的统称，同时也可以认为是一种技术的名字。1991年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM技术知识产权(IP)核的微处理器

4、，即我们现在所说的ARM微处理器，已经遍及工业控制，消费类电子产品，通信系统，网络系统，无线系统等各类产品市场，基于ARM的技术微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75%以上的市场份额，ARM技术正逐步渗入到我们生活的各个方面。2.1.2ARM微处理器的特点到目前为止，ARM微处理器及技术己经深入到工业控制领域、无线通讯领域、网络应用以及消费类产品中，在将来它还会取得更加广泛的应用。ARM微处理器一般具有如下特点[5]：1.体积小、低功耗、低成本、高性能；2.持Thumb(16位)/ARM(32

5、位)双指令集；3.大量使用寄存器；4.寻址方式灵活简单，执行效率高；5.指令长度固定；2.1.3ARM系列微处理器介绍ARM提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案。由于所有产品均采用一个通用的软件体系，所以相同的软件可在所有产品中运行（理论上如此）。典6华中科技大学硕士学位论文型的产品如下：①CPU内核--ARM7：小型、快速、低能耗、集成式RISC内核，用于移动通信。--ARM7TDMI(Thumb):这是公司授权用户最多的一项产品，将ARM7指令集同Thumb扩展组合在一起，以减少内存容

6、量和系统成本[6]。同时，它还利用嵌入式ICE调试技术来简化系统设计，并用一个DSP增强扩展来改进性能。该产品的典型用途是数字蜂窝电话和硬盘驱动器。--ARM9TDMI:采用5阶段管道化ARM9内核，同时配备Thumb扩展、调试和Harvard总线。在生产工艺相同的情况下，性能可达ARM7TDMI的两倍之多。常用于连网和顶置盒。②体系扩展--Thumb:以16位系统的成本，提供32位RISC性能，特别注意的是它所需的内存容量非常小。③嵌入式ICE调试由于集成了类似于ICE的CPU内核调试技术，所以原型

7、设计和系统芯片的调试得到了极大的简化。④微处理器--ARM710系列，包括ARM710、ARM710T、ARM720T和ARM740T:低价、低能耗、封装式常规系统微型处理器，配有高速缓存（Cache）、内存管理、写缓冲和JTAG。广泛应用于手持式计算、数据通信和消费类多媒体。--ARM940T、920T系列:低价、低能耗、高性能系统微处理器，配有Cache、内存管理和写缓冲。应用于高级引擎管理、保安系统、顶置盒、便携计算机和高档打印机。--StrongARM:性能很高、同时满足常规应用需要的一种微处

8、理器技术，与DEC联合研制，后来授权给Intel。SA110处理器、SA1100PDA系统芯片和SA1500多媒体处理器芯片均采用了这一技术。--ARM7500和ARM7500FE:高度集成的单芯片RISC计算机，基于一个缓存式7华中科技大学硕士学位论文ARM732位内核，拥有内存和I/O控制器、3个DMA通道、片上视频控制器和调色板以及立体声端口;ARM7500FE则增加了一个浮点运算单元以及对EDODRAM的支持。特别适合电视顶置盒和网络计算机（NC