嵌入式Linux操作系統

這里要討論的是可以嵌入在ARM CPU上的，具有MMU功能的Linux操作系統，也可以稱是嵌入式Linux操作系統。與微軟公司的軟件不一樣，Linux不是由一家公司所擁有、維護開發的，Linux在市場有多種發行版本，所有發行版本都包含一樣的Linux內核、基本工具和應用，不同的發行版本主要是在附加的工具鏈、應用、配置以及各種內核補丁上有所不同。嵌入式Linux主要是在實時性增強、內核精簡和裁減、支持多種CPU結構（如ARM CPU）等方面做了改進和提高。

使用嵌入式Linux系統有兩種途徑：
      *是用戶自己裝配（稱為DIY內核），找到全部Linux代碼，或直接到ARM .uk找到所需要的Linux版本的移植，或者某些半導體公司，如三星、Motorola在自己的或在自己的ARM評估板含有一個zui小Linux內核系統。如果這個zui小內核沒有包含GCC/GDB工具鏈，可能還要到GNU的下載全部的源代碼，然后再編譯生成所需要版本的ARM工具鏈和應用程序庫，這個過程是相當耗時和困難的。還需要指出，這種DIY內核的配置，添加應用和驅動程序也是不標準的和復雜的，這是嵌入式系統的特殊性所在。

      第二是選擇一個商業化的嵌入式Linux操作系統平臺。商業化的嵌入式Linux版本是針對嵌入式處理器，如ARM所優化設計的，支持各種半導體廠家的評估板和主要的設備驅動，商業化的嵌入式Linux包含了文件系統、應用、實時性擴展和培訓服務，現今國外的商業化嵌入式Linux產品有：MontaVista Linux、Bluecat Linux、Timesys Linux、Metrowork Linux、Vlinux和Redhat Linux等，國內也有紅旗、中軟、新華嵌入式Linux。

      MontaVista Linux是MontaVista軟件公司于1999年推出的，它是目前的嵌入式Linux操作系統和工具供應商，MontaVista在嵌入式Linux的實時性、交叉開發工具、高可用性、動態電源管理等Linux技術要點方面具有地位。MontaVista Linuxzui版本是3.1，采用Linux 2.4.20，針對8種CPU系列（包含ARM和Xscale）優化定制的商業化版本。
選擇象MontaVista Linux這樣商業化嵌入式Linux，可以讓用戶把時間和資金放在應用軟件和特定的硬件接口和設備驅動程序，使用商業化嵌入式Linux可以得到一定時間（一般是1年）的，升級和培訓（這很重要，因為Linux是每天都在變化的）。

      商業化嵌入式Linux目前除國內的產品外，價格還是很昂貴的，根據配置和服務時間，大約從幾千到幾萬美元，多數國內用戶從資金和心理上還很難承受，商業化嵌入式Linux開發工具相對于Microsoft和象Tornado/VxWork的開發工具，在易于使用和豐富性方面還待于提高和改進。

      同樣作為Linux操作系統，筆者推薦使用帶有MMU的嵌入式Linux，而不是μCLinux，因為絕大多數新的ARM CPU都是AMR9核，它們都帶有MMU了，無論是開放源碼的Linux社區還是商業化的嵌入式Linux公司的支持和維護都比μCLinux要好要快和豐富得多。

結語

      前面我們對三種在ARM CPU上較為流行的嵌入式操作系統作了詳細的分析，在進入一個總結之前，筆者還想提到幾個在上很有名氣的嵌入式操作系統，它們是WindRiver公司的VxWorks、ATI的Nucleus、iTron和WinCE，但它們在ARM CPU的應用不多見，介紹從略。

zui后歸納一下選擇一個合適的ARM CPU的嵌入式操作系統的幾個重要因素：
      *是應用。如果你想開發的嵌入式設備是一個和網絡應用密切相關或者就是一個網絡設備，那么你應該選擇用嵌入式Linux或者μCLinux，而不是μC/OS-II。

      第二是實時性。沒有一個的數字可以告訴你什么是硬實時，什么是軟實時，它們之間的界限也是十分模糊的，這與你選擇什么樣的ARM CPU，它的主頻、內存等參數有一定的關系。如果你使用加入實時補丁等技術的嵌入式Linux，如MontaVista Linux（2.4.17版本），zui壞的情況只有436微秒，而99.9%的情況是195微秒。考慮到的Linux在實時性方面的改進。它可以適合于90~95%的各種嵌入式系統應用。當然，你如果希望更快的實時響應，如高速的A/D轉換需要幾個微秒以內的中斷延時，可能采用μC/OS-II是合適的。當然，你采用象Vxworks這樣傳統的嵌入式操作系統也可以滿足這樣的強實時性要求。

      第三是開發工具。顯然，目前μC/OS-II、μCLinux和嵌入式Linux的開發工具與商業嵌入式操作系統工具還有一些差距，目前在ARM CPU上廣泛流行和使用的是ARM公司SDT/ADS工具鏈，產品無論在功能、穩定性和眾多的第三方廠商支持方面都很好，*不足的是缺少對嵌入式Linux操作系統的支持，SDT/ADS的升級產品RealView計劃支持GCC和嵌入式Linux，但目前還沒有看到，μC/OS-II可以使用ARM SDT/ADS，但沒有操作系統調試功能。
 
      第四是所選擇的ARM CPU和參考板，象ARM7TDMI和ARM940T（如S3C2500/2510）核是不能使用嵌入式Linux的，如果想用Linux，只能用μCLinux，如果想用VxWorks，需要了解一下提供評估板的公司是否有BSP（板支持包），VxWorks自己只有少數ARM公司評估板的支持。

      zui后是價格和技術服務。在考慮購買商業嵌入式操作系統時，會遇到是買還是自己做的問題，這是很正常的，尤其是在采用開放源代碼技術時，這個問題就更加突出。有一點需要注意的是，有些產品如VxWorks是既按用戶數收取開發費，也按用戶產品售出的實際數量收取每個VxWorks軟件運行的版稅。μC/OS-II只是收取每種產品一次性版稅（不限數量）。Linux無論是μCLinux還是嵌入式Linux（即使是商業版本象MontaVista Linux）是不收版稅的，商用嵌入式Linux是以服務費或訂閱方式收取開發時的費用。很明顯，國外產品價格是貴一些，但不能不承認他們在嵌入式操作系統的技術已經遠遠走在前方。