学习嵌入式Linux的笔记和体会

在设计嵌入式应用的时候，可以不按照这种层次，应用程序越过C库直接和内核会话，或者把应用和内核捆绑在一起。 内核是唯一可以完全控制硬件的层，内核驱动程序代表应用程序与硬件之间进行会话。内核之上是C库，负责把POSIX API转换为内核可以识别的形式，然后调用内核，从应用程序向内核传递参数。应用程序依靠驱动内核来完成特定的任务。 嵌入式Linux开发是软件开发领域的一个重要分支，特别是在物联网和智能设备中广泛应用。这篇文章的标题和描述聚焦于嵌入式Linux系统的设计和理解，强调了内核、C库以及应用程序之间的关系。以下是对这些知识点的详细阐述： 1. **嵌入式Linux层次结构**： 嵌入式Linux系统通常包括三个主要层次：Linux内核、C库和应用程序代码。内核是基础，直接控制硬件并提供驱动程序来与硬件交互。C库位于内核之上，它将POSIX API转换为内核可理解的格式，使得应用程序能通过库函数调用内核服务。应用程序则依赖这些驱动程序和库函数来完成特定任务。 2. **内核驱动程序**： 内核驱动程序是连接硬件和软件的桥梁，它们是内核的一部分，允许操作系统与硬件设备进行通信。在嵌入式系统中，由于硬件资源有限，驱动程序的优化至关重要，有时甚至需要将应用程序与内核紧密集成以提高效率。 3. **C库（通常是glibc）**： C库提供了与操作系统交互的API，比如标准I/O、内存管理、网络通信等。在嵌入式Linux中，C库将应用程序的请求转换为内核可以执行的操作，确保跨平台的兼容性。 4. **应用程序设计**： 在设计嵌入式应用时，可以选择不同的架构。例如，应用程序可以直接与内核交互，跳过C库，或者将应用和内核捆绑在一起，这在需要最小化内存占用或高度优化性能的场景中常见。然而，这样的设计会降低移植性，因此需要根据具体需求权衡。 5. **嵌入式系统的特点**： 与桌面系统相比，嵌入式Linux应用通常更加精简且功能单一，可能只需要少数输入/输出接口。为了节省存储空间，嵌入式应用通常采用静态链接，而当需要处理大量应用时，可能会使用动态链接来节省内存。 6. **内核装载器（Loader）**： 内核装载器负责将内核从外部存储加载到内存中。在x86系统中，常见的Loader有LILO、GRUB和syslinux。非x86架构可能需要特定的Loader，甚至自定义Loader来加载内核。 7. **内核启动过程**： 内核启动后，会初始化所有硬件，并通过驱动程序打印相关信息。接着，通常会调用`init`程序来启动第一个应用程序。在嵌入式环境中，`init`可能被定制，不遵循标准的`/etc/inittab`配置，而是直接执行特定任务。 8. **initrd（初始RAM磁盘）**： initrd是一个临时的内存中的文件系统，用于在启动期间加载必要的驱动程序和初始化脚本。它可以从压缩的介质中解压到RAM中，执行后卸载，然后继续常规的系统初始化。 9. **启动脚本和定制**： `/linuxrc`脚本在initrd文件系统中运行，用于加载驱动和执行启动时的必要任务。在嵌入式系统中，可以通过initrd实现特定的启动流程，甚至将全部应用运行在initrd文件系统上，直到完成所需任务才会继续常规的启动过程。 了解以上知识点后，开发者可以更好地理解和设计嵌入式Linux系统，从而构建高效、精简且适应特定应用场景的嵌入式产品。在实践中，还需要关注设备驱动的编写、系统裁剪、资源管理、功耗优化等多个方面，这些都是嵌入式Linux开发的关键技能。