嵌入式linux系统基本组成和开发流程图

嵌入式系统开发分为软件开发和硬件开发。在嵌入式系统开发过程中，一般采用如图5-3所示的“主机/目标板”开发模式，即利用主机（PC）上丰富的软硬件资源、良好的开发环境和调试工具，在目标板上进行软件开发，然后通过交叉编译环境生成目标代码和可执行文件，通过串口/USB/以太网等方式下载到目标板上，利用交叉调试器对程序运行进行监视和实时分析。最后将程序下载并固化在目标机上，完成整个开发过程。

“主机/目标”开发模型

软件设计方面，如图5-4所示，是结合ARM硬件环境和ADS软件开发环境设计的嵌入式系统开发流程图，整个开发过程基本包括以下步骤。

（1）源代码编写：编写源C/C++和汇编程序；

（2）程序的编译：使用专用的编译器对程序进行编译；

（3）软件模拟调试：在SDK中模拟软件运行；

（4）程序下载：通过JTAG、USB或者UART下载到目标板；

（5）软硬件测试与调试：通过JTAG等方法对程序进行联合调试；

（6）下载固化：程序正确，下载到产品中进行生产。

嵌入式系统软件开发流程

2.2 嵌入式系统开发流程

目前嵌入式开发已逐渐走向规范，在遵循一般工程开发流程的基础上，又有自己的特点。图5-5给出了嵌入式系统开发的一般流程，主要包括系统需求分析（严格的技术要求）、架构设计、软件、硬件及机械系统设计、系统集成、系统测试，最后是最终产品。

嵌入式开发流程

（1）系统需求分析。确定设计任务和设计目标，提炼出设计规范，作为正式的设计指导和验收标准。系统需求一般分为功能需求和非功能需求。功能需求是系统的基本功能，如输入输出信号、操作方式等；非功能需求包括系统性能、成本、功耗、体积、重量等因素。

（2）架构设计。描述系统如何实现功能性和非功能性需求，包括硬件、软件、执行设备的功能划分，以及系统软件和硬件的选择。好的架构是设计成功的关键。

（3）软硬件协同设计。在体系结构的基础上，对系统的软件和硬件进行详细设计。为了缩短产品开发周期，设计往往并行进行。嵌入式系统设计的大部分工作都集中在软件设计上。面向对象技术、软件组件技术、模块化设计是现代软件工程中常用的方法。

（4）系统集成：集成系统的软件、硬件和执行机构，进行调试，发现并改进机组设计过程中的错误。

（5）系统测试：对设计的系统进行测试，看其是否满足规范中给出的功能要求。

嵌入式系统开发模式最大的特点就是软件和硬件一体化开发，这是因为嵌入式产品是软件和硬件的结合，软件是针对硬件开发而固定的，不可修改。

如果采用Linux技术开发嵌入式系统，根据应用需求有不同的配置开发方法，但总的来说，需要经过如下过程。

（1）建立开发环境。操作系统一般为Redhat Linux。选择Custom Installation或者Full Installation。从网上下载相应的GCC交叉编译器进行安装（例如arm-1inux-gcc、arnl-uclibc-gcc），或者安装产品厂商提供的相关交叉编译器。

（2）配置开发主机和MINICOM。一般参数为波特率115200 Baud/s、数据位8、停止位1,9、无奇偶校验、软硬件流控设置为none。Windows下超级终端的配置也一样。MINICOM软件的作用是作为调试嵌入式开发板信息输出的监视器和键盘输入工具。配置网络主要是配置NFS网络文件系统。需要关闭防火墙，以简化嵌入式网络调试环境设置过程。

（3）创建引导程序BOOTLOADER。从网上下载一些开源的BOOTLOADER，如U.BOOT、BLOB、VIVI、LILO、ARM-BOOT、RED-BOOT等，根据具体的芯片进行移植和修改。有些芯片没有内置引导程序，如三星公司的ARV17、ARM9系列芯片。这时就需要为开发板上的FLASH编写flash程序，读者可以在网上下载相应的flash程序。在Linux下也有源代码开放的J-FLASH程序。如果你不能flash自己的开发板，就需要根据自己的具体电路修改源代码。这是使系统正常运行的第一步。如果用户购买了厂家的仿真器，flash就比较简单了，虽然不能了解核心技术，但对于需要快速开发自己应用程序的人来说，可以大大提高开发速度。

（4）下载一个已经移植好的Linux操作系统，比如MCLunx、ARM-Linux、PPC-Linux等。如果有专门针对你使用的CPU移植好的Linux操作系统就更好了。下载之后，添加针对具体硬件的驱动程序，然后进行调试修改。对于带有MMU的CPU，可以用模块的方式调试驱动程序，但对于MCLunx这样的系统，只能编译内核进行调试。

（5）建立根文件系统，可以下载使用BUSYBOX软件，精简其功能，生成一个基本的根文件系统，再根据应用需要添加其他程序。由于默认的启动脚本一般不能满足应用的需要，所以需要修改根文件系统中的启动脚本。其存放位置在/etc目录下，包括：/etc/init.d/rc.S、/etc/profile、/etc/.profile等。自动挂载文件系统的配置文件/etc/fstab根据系统不同而不同。在嵌入式系统中，根文件系统一般设置为只读，需要使用mkcramfs genromfs等工具来生成烧录镜像文件。

（6）为应用程序创建FLASH磁盘分区。一般采用JFFS2或者YAFFS文件系统。这就需要在内核中提供这些文件系统的驱动。有的系统采用512KB~32MB的线性FLASH（NOR类型），有的系统采用8MB~512MB的非线性FLASH（NAND类型），还有的系统同时采用这两种。FLASH的分区方案需要根据应用程序来规划。

（7）开发应用程序时，可以把它放在根文件系统中，也可以放在YAFFS或JFFS2文件系统中。有的应用程序不采用根文件系统，直接把应用程序和内核设计在一起，有点类似于μC/OS-II的方法。

（8）刻录内核、根文件系统和应用程序并发布产品。

看完上述文章，相信大部分读者对嵌入式系统开发的模型和流程已经有了一定的了解，希望以后能对嵌入式Linux系统的开发进行更深入的研究。