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摘要：随着科学技术的发展，我国的计算机技术有了很大进展，嵌入式系统得到了广泛的应用。Linux操作系统具有代码公开、内核优化、占用资源少等多方面无与伦比的优点。因此，文中提出了一种嵌入式Linux系统设计及具体实现方法，其中包括硬件结构，软件设计主要分析了嵌入式操作系统的选择和驱动程序的实现。该系统采用微处理芯片来控制实现系统功能，并最终提出了一种使用软硬件技术开发的嵌入式Linux系统的方法。
关键词：Linux；嵌入式操作系统
引言
在嵌入式技术飞速发展的推动下，嵌入式设备在汽车电子、消费电子以及军工航天等诸多领域得到了广泛的应用。基于开源性、可裁剪、可移植、实时性强、内核小等优势，嵌入式Linux逐渐发展为嵌入式设备的首选操作系统。
1嵌入式操作系统概述
现阶段的嵌入式操作系统通常是由底层驱动、通信协议以及系统内核等组成的，主要负责的是任务调度以及系统调配等一些工作，同时可以通过模块的装卸完成对活动的控制以及系统功能的实现。其主要有下面几个特点：专用性比较强、系统的内核小、具有高实时性、系统相对精简、需要开发环境以及工具并且还是一种多任务的操作系统。现在嵌入式操作系统已经广泛的应用在平板电脑以及智能手机当中，成为了我们生活中不可或缺的一部分了。
2总体设计
嵌入式Linux系统与传统意义上的计算机系统不同，其自身具有特殊结构，主要包含3个部分:硬件设备的设计、嵌入式操作系统的选择以及驱动程序的设计。硬件设备包括底层硬件电路、系统初始引导固件、操作系统/控制程序固件、内部功能固件和LCD模块。嵌入式微处理器是嵌入式系统的中央部分，即整个硬件的指挥中心，它的职能是管理和调度整个系统。其他外围设备负责完成嵌入式系统的存储、通信、调试和显示等辅助功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆嵌入式操作系统的选择在整个系统的研究与开发过程中起着至关重要的作用，它除了负责管理复杂的系统资源以外，还提供对用户的向上接口和与硬件设备交互的向下接口。驱动程序就是桥梁纽带，负责提供连接到计算机硬件的软件接口，它是操作系统的一个信任部分，是实现计算机与外部设备间正常通信的重要保障。
3基于Linux系统的嵌入式操作系统设计
相比于其他的系统，Linux操作系统的结构更为复杂，进行Linux系统的启动时第一步就要对这个系统的理论进行全方位的了解，能够比较全面的掌握系统启动的整个流程。在对软件系统的体系结构进行研究的时候，可以细分出操作系统的每一个层次，把所有层次间的接口标准化，并且要最大程度的简化每一个层次，使软件的设计难度以及实现难度降低，这样软件的可复用性就会更高，而且还能够更便于进行软件的扩展以及升级。Linux系统具有巨大的软件高层集合，如果用户程序进行运行的时候，对于不同的用户来说，其进程也是不一样的。一些程序会在集合里面出现变化，一些程序从程序的代码层就开始改变，基于图形用户接口出现改变。
3.1Linux系统的启动
Linux操作系统拥有很多代表性的特征，这些特征里面有一个就是采集系统拥有短暂性的特点。在计算机中，一定程度内采用的还是采集系统，可是采集系统中所设置的流程有一些缺陷，在未来的工作中必须要进行不断的完善，使整个系统以及流程更加的完美。随着技术的不断进步，计算机的数据库里面的很多信息都会频繁进行更新，一些硬件或者是软件也都要进行升级，只有在升级之后才能够与计算机的数据采集系统进行匹配。所以Linux也一样，为了能够服务于计算机程序，Linux系统也要进行升级以及更新，并且程序员也要不断进行能力的提升。只能通过不断的学习才能够使自我降低数据采集的水平得到提升，从内在升级对数据库的理念，进而更好的完善计算机内部的系统构建。
3.2驱动程序
Linux系统包括3类输入\输出设备，分别是字符设备、块设备和网络设备。字符设备支持面向字符的采用顺序存取数据，并可以直接读写。块设备仅支持面向块I/O操作，需要通过内核地址空间中的I/O缓冲区进行，并采取随机存取。它和字符设备的共性是都可以由/dev目录下面的文件系统节点来访问。应用程序就可以在读写块设备时一次传输很多字节。块设备与字符设备的不同就是内核层在管理数据上稍有区别。网络设备可以通过BSD套接口访问数据。作为内核与硬件之间桥梁的设备驱动，该系统采用FrameBuffer即帧缓冲技术。即内核层的/linux/drivers/video目录下的fbmem．c文件，提供了frame-buffer设备驱动的通用文件操作接口，最大的优势在于应用程序不用关心硬件的细节。帧缓冲驱动程序的数据结构包括fb_info、fb_fix_screeninfo、fb_var_screeninfo和fb_ops。值得一提的是，fb_info结构是Linux为帧缓冲设备定义的驱动层接口，用于用户在内核空间的调用，含底层函数和记录了设备状态的数据，每个帧缓冲设备都有一个fb_info结构相对应。结构fb_info中包含许多信息，例如帧缓冲设备的一些不能修改信息，视频硬件的一些可视分辨率、透明度、像素数量，甚至包括开发帧缓冲驱动程序的核心结构，即负责底层硬件的具体操作工作的底层操作指针信息。
3.3系统引导实现
计算机在启动的时候，系统BIOS会和计算机内部的操作系统进行联合，升级计算机系统里面核心软件的代码，进入到控制系统的中心控制台。这个过程的第一步就是全面的升级计算机硬件系统以及软件系统，软件系统以及硬件系统全部升级之后，系统才能够使操作系统的工作效率得到提升。最为传统的记录方式就是人工数据记录，但是随着技术的不断发展，越来越多的先进技术得到了发展，计算机对数据能够进行更为全面的筛选。对Linux操作系统进行升级，能够从系统的内部去提升系统的操作精度，实现数据信息的高精准归纳，使计算机的整体工作效率得到提升。对于Linux操作系统来说，其信息扫面设备是特别重要的，为了能够使信息能够进行标准的排列，所有的信息都要进行具体的分类进而实现精准的定位。一般情况下，激光整体扫描以及喷墨扫描是最为常见的信息扫描设备，采用不同的数据信息记录方式，能够有效的是计算机的记录效率达到有效的提升。
结语
综上所述，本文所设计的这个嵌入式操作系统是从威盛EPIAMini-ITX硬件平台上面移植过来的，最终研制出的嵌入式操作系统应用在E-boat网络计算机上面，之后分别从网络计算机的服务器资源消耗、显示性能以及网络流量三个方面进行测试，测试结果显示本文所设计的基于Linux系统的嵌入式操作系统的性能比较优秀，达到了预期的水平，未来计算机工业发展的机遇就是网络计算机，而网络计算机的核心就是嵌入式操作系统，所以要对嵌入式操作系统进行开发，提升其性能，实现计算机技术的迅猛发展。
参考文献
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论文作者:杨举
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/29
标签：嵌入式论文; 系统论文; 操作系统论文; 设备论文; 计算机论文; 硬件论文; 内核论文; 《防护工程》2018年第29期论文;