第1章 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)(2013-8-2)

第1章

嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)

§1.1嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介§1.2嵌入式處理器§1.3嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程§1.4嵌入式LINUX操作系統(tǒng)10/18/20231ARM9嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)教程什么是嵌入式系統(tǒng)根據(jù)IEEE（國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的定義：

嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置”（原文為devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。2第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)簡(jiǎn)單地講·嵌入性：嵌入到對(duì)象體系中，有對(duì)象環(huán)境要求·專(zhuān)用性：軟、硬件按對(duì)象要求裁減·計(jì)算機(jī)：實(shí)現(xiàn)對(duì)象的智能化功能就是嵌入到對(duì)象體中的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三要素：嵌入、專(zhuān)用、計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn):由三要素引出3第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)廣義地說(shuō)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)就是一個(gè)具有特定功能或用途的計(jì)算機(jī)軟硬件集合體。即以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的最高形式——片上系統(tǒng)（SOC）

4第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)嵌入式系統(tǒng)的組成

復(fù)位及振蕩電路處理器定時(shí)器ROMRAM串行口中斷控制并口輸入/輸出設(shè)備接口及驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)專(zhuān)用電路圖1.1嵌入式系統(tǒng)的硬件組成嵌入式系統(tǒng)一般有3個(gè)主要的組成部分：5第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

硬件。處理器；存儲(chǔ)器（ROM、RAM）；輸入輸出設(shè)備；其他部分輔助系統(tǒng)完成功能。

應(yīng)用軟件

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（Real-TimeOperatingSystem，RTOS）。該系統(tǒng)用來(lái)管理應(yīng)用軟件，并提供一種機(jī)制，使得處理器分時(shí)地執(zhí)行各個(gè)任務(wù)并完成一定的時(shí)限要求。

6第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2．嵌入式微處理器的特點(diǎn)

●對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力?！窬哂泄δ芎軓?qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能。●可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)。●嵌入式微處理器必須功耗很低7第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生了一些新的需求，同時(shí)促進(jìn)了嵌入式技術(shù)的廣泛應(yīng)用中國(guó)正在成為世界制造大國(guó)，在消費(fèi)電子、工業(yè)應(yīng)用、軍事國(guó)防、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等領(lǐng)域都有嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用8第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)嵌入式技術(shù)刺激了許多新的應(yīng)用需求嵌入式技術(shù)發(fā)展又在不斷刺激新的技術(shù)產(chǎn)生－信息家電、醫(yī)療電子病歷、微小型智能武器消費(fèi)電子嵌入式應(yīng)用信息家電智能玩具軍事電子通信設(shè)備移動(dòng)存貯工控設(shè)備智能儀表汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備工業(yè)軍事國(guó)防電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)9第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工業(yè)控制、工業(yè)設(shè)備是機(jī)電產(chǎn)品中最大一類(lèi)過(guò)去在工業(yè)過(guò)程控制、數(shù)字機(jī)床、電力系統(tǒng)、電網(wǎng)安全、電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)測(cè)、石油化工系統(tǒng)等方面，大部分低端型設(shè)備主要采用是８位單片機(jī)。

隨著技術(shù)發(fā)展，目前許多設(shè)備除了進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，還須將設(shè)備狀態(tài)，傳感器的信息等在顯示屏上實(shí)時(shí)顯示。10第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域11第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)信息家電信息家電將成為嵌入式系統(tǒng)最大的應(yīng)用領(lǐng)域。只有按鈕、開(kāi)關(guān)的電器顯然已經(jīng)不能滿(mǎn)足人們的日常需求。具有用戶(hù)界面，能遠(yuǎn)程控制，智能管理的電器是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，如冰箱、空調(diào)等的網(wǎng)絡(luò)化、智能化等。12第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域13第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域14第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)消費(fèi)類(lèi)電子—智能玩具、手持通訊的核心15第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)交通管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)交通管理在車(chē)輛導(dǎo)航、流量控制、信息監(jiān)測(cè)與汽車(chē)服務(wù)方面，目前GPS設(shè)備已經(jīng)從尖端產(chǎn)品進(jìn)入了普通百姓的家庭水文資料實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，防洪體系及水土質(zhì)量監(jiān)測(cè)、堤壩安全，地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)，實(shí)時(shí)氣象信息網(wǎng)，水源和空氣污染監(jiān)測(cè)。加油站、停車(chē)場(chǎng)管理16第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)嵌入式Internet應(yīng)用17第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軍事國(guó)防領(lǐng)域18第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)航天領(lǐng)域19第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)未來(lái)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)●聯(lián)網(wǎng)成為必然趨勢(shì)●小尺寸、微功耗和低成本●提供精巧的多媒體人機(jī)界面●“無(wú)所不在的智能”（AmbientIntelligence，AmI）20第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)嵌入式系統(tǒng)的分類(lèi)▲芯片級(jí)嵌入（含程序或算法的處理器）▲模塊級(jí)嵌入（系統(tǒng)中的某個(gè)核心模塊）▲系統(tǒng)級(jí)嵌入▲非實(shí)時(shí)系統(tǒng)（PDA）▲軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)（消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品）▲硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)（工業(yè)和軍工系統(tǒng)）按表現(xiàn)形式分（硬件范疇）：按實(shí)時(shí)性要求分（軟件范疇）：1.2嵌入式處理器21第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)嵌入式處理器的分類(lèi)和現(xiàn)狀微控制器（MCU）數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）片上系統(tǒng)（SOC）可編程片上系統(tǒng)（SOPC）22第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)MCU嵌入式微控制器的典型代表是單片機(jī)，這種８位的電子器件，目前在嵌入式設(shè)備中仍然有著極其廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)芯片內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、看門(mén)狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、Flash、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。23第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)MCU處理能力非常有限MCU微控制器：總線寬度一般為4位、8位或16位，處理速度有限，一般在幾個(gè)MIPS，進(jìn)行一些復(fù)雜的應(yīng)用很困難，運(yùn)行操作系統(tǒng)就更難。24第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)MPU嵌入式微處理器（MicroProcessorUnit)MPU嵌入式微處理器是由通用計(jì)算機(jī)中的CPU演變而來(lái)的，80386－80387

與計(jì)算機(jī)處理器不同的是，在實(shí)際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。25第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)DSPDSP處理器是專(zhuān)門(mén)用于信號(hào)處理方面的處理器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，在數(shù)字濾波、FFT、頻譜分析等各種儀器上DSP獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。DSP是運(yùn)算密集處理器，一般用在快速執(zhí)行算法，做控制比較困難。為了追求高執(zhí)行效率，不適合運(yùn)行操作系統(tǒng)，核心代碼使用匯編。26第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)SOCSOC（片上系統(tǒng)）是IC設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。采用SOC設(shè)計(jì)技術(shù)，可以大幅度地提高系統(tǒng)的可靠性，減少系統(tǒng)的面積和功耗，降低系統(tǒng)成本，極大地提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比。SOC芯片已經(jīng)成為提高移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)、信息家電、高速計(jì)算、多媒體應(yīng)用及軍用電子系統(tǒng)性能的核心器件。27第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)SOPC

用可編程邏輯技術(shù)把整個(gè)系統(tǒng)放到一塊硅片上，稱(chēng)作SOPC?？删幊唐舷到y(tǒng)（SOPC）是一種特殊的嵌入式系統(tǒng)：首先它是片上系統(tǒng)（SOC），即由單個(gè)芯片完成整個(gè)系統(tǒng)的主要邏輯功能；其次，它是可編程系統(tǒng)，具有靈活的設(shè)計(jì)方式，可裁減、可擴(kuò)充、可升級(jí)，并具備軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能。28第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)ARM處理器

ARM（AdvancedRISCMachines），既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以認(rèn)為是對(duì)一類(lèi)微處理器的通稱(chēng)，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。1991年ARM公司成立于英國(guó)劍橋，主要出售芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的授權(quán)。29第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)ARM公司的Chipless模式世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從ARM公司購(gòu)買(mǎi)其設(shè)計(jì)的ARM微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，從而形成自己的ARM微處理器芯片進(jìn)入市場(chǎng)?；贏RM技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了32位RISC微處理器75％以上的市場(chǎng)份額，ARM技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個(gè)方面。我國(guó)的中興集成電路、大唐電訊、中芯國(guó)際和上海華虹，以及國(guó)外的一些公司如德州儀器、意法半導(dǎo)體、Philips、Intel、Samsung等都推出了自己設(shè)計(jì)的基于ARM核的處理器。30第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)ARM微處理器的特點(diǎn)采用RISC指令集低功耗、低成本、高性能使用大量的寄存器ARM/THUMB指令支持三/五級(jí)流水線31第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)ARM微處理器的特點(diǎn)—采用RISC體系結(jié)構(gòu)采用RISC架構(gòu)的ARM處理器一般具有如下特點(diǎn)：固定長(zhǎng)度的指令格式，指令歸整、簡(jiǎn)單、基本尋址方式有2～3種；使用單周期指令，便于流水線操作執(zhí)行；大量使用寄存器，數(shù)據(jù)處理指令只對(duì)寄存器進(jìn)行操作，只有加載/存儲(chǔ)指令可以訪問(wèn)存儲(chǔ)器，以提高指令的執(zhí)行效率。32第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)ARM微處理器的特點(diǎn)—大量使用寄存器ARM處理器共有37個(gè)寄存器，被分為若干個(gè)組，這些寄存器包括：31個(gè)通用寄存器，包括程序計(jì)數(shù)器（PC指針），均為32位的寄存器；6個(gè)狀態(tài)寄存器，用以標(biāo)識(shí)CPU的工作狀態(tài)及程序的運(yùn)行狀態(tài)，均為32位。33第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)ARM微處理器的特點(diǎn)—高效的指令系統(tǒng)ARM微處理器支持兩種指令集：ARM指令集和Thumb指令集。ARM指令為32位的長(zhǎng)度，Thumb指令為16位長(zhǎng)度。Thumb指令集為ARM指令集的功能子集，但與等價(jià)的ARM代碼相比較，可節(jié)省30％～40％以上的存儲(chǔ)空間，同時(shí)具備32位代碼的所有優(yōu)點(diǎn)。34第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)ARM微處理器的特點(diǎn)—其他技術(shù)除此以外，ARM體系結(jié)構(gòu)還采用了一些特別的技術(shù)，在保證高性能的前提下盡量縮小芯片的面積，并降低功耗：所有的ARM指令都可根據(jù)前面的執(zhí)行結(jié)果決定是否被執(zhí)行，從而提高指令的執(zhí)行效率。可用加載/存儲(chǔ)指令批量傳輸數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的傳輸效率?？稍谝粭l數(shù)據(jù)處理指令中同時(shí)完成邏輯處理和移位處理。在循環(huán)處理中使用地址的自動(dòng)增減來(lái)提高運(yùn)行效率。35第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.3嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程1.3.1嵌入式系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)36第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.硬件層由嵌入式微處理器、外圍電路和外設(shè)組成。外圍電路有：電源電路、復(fù)位電路、調(diào)試接口和存儲(chǔ)器電路，就構(gòu)成一個(gè)嵌入式核心控制模塊。操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都可以固化在ROM或者Flash中。有些嵌入式系統(tǒng)還包括：

LCD、鍵盤(pán)、USB接口，以及其他一些功能的擴(kuò)展電路。37第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2.中間層硬件層與軟件層之間為中間層，也稱(chēng)為BSP（BoardSupportPackage，板級(jí)支持包）。作用：將系統(tǒng)軟件與底層硬件部分隔離，使得系統(tǒng)的底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與硬件無(wú)關(guān)；功能：具有相關(guān)硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作和硬件設(shè)備的配置等功能。BSP是主板硬件環(huán)境和操作系統(tǒng)的中間接口，是軟件平臺(tái)中具有硬件依賴(lài)性的那一部分，主要目的是為了支持操作系統(tǒng)，使之能夠更好地運(yùn)行于硬件主板上。38第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)3.軟件層

主要是操作系統(tǒng)，有的還包括文件系統(tǒng)、圖形用戶(hù)接口和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。操作系統(tǒng)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)核，將中斷、I/O、定時(shí)器等資源都封裝起來(lái)，以方便用戶(hù)使用。4.功能層由基于操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序組成，用來(lái)完成對(duì)被控對(duì)象的控制功能。功能層是面向被控對(duì)象和用戶(hù)的，為了方便用戶(hù)操作，往往需要具有友好的人機(jī)界面。39第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.3.2嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)特點(diǎn)1．采用宿主機(jī)/目標(biāo)機(jī)方式2．為了保證穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性，選用RTOS開(kāi)發(fā)平臺(tái)3．生成代碼需要固態(tài)化存儲(chǔ)4．軟件代碼具有高質(zhì)量、高可靠性40第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.3.3嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)一般由5個(gè)階段構(gòu)成：

需求分析、

體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、

硬件/軟件設(shè)計(jì)、

系統(tǒng)集成

代碼固化。各個(gè)階段之間往往要求不斷地反復(fù)和修改，直到完成最終完成設(shè)計(jì)目標(biāo)。41第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.3.4調(diào)試嵌入式系統(tǒng)

系統(tǒng)的調(diào)試有如下幾種：1．源程序模擬器(Simulator)2．實(shí)時(shí)在線仿真系統(tǒng)ICE(In-CircuitEmulator)方式3．監(jiān)控器方式4．在線調(diào)試器方式5．高級(jí)語(yǔ)言編譯器(CompilerTools)

42第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.4嵌入式Linux操作系統(tǒng)1.4.1Linux的特征及組成1.4.2Linux內(nèi)核分析 1.4.3常用的嵌入式Linux操作系統(tǒng)10/18/202343ARM9嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)教程1.4.1Linux的特征及組成Linux操作系統(tǒng)及其歷史

Linux系統(tǒng)的特點(diǎn)和組成

Linux的內(nèi)核版本與發(fā)行版本44第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.4.1Linux的特征及組成

Linux操作系統(tǒng)及其歷史1990年底到1991年的幾個(gè)月中:芬蘭赫爾辛基大學(xué)計(jì)算機(jī)系大學(xué)生LinusTorvalds為了他自己的操作系統(tǒng)課程和后來(lái)的上網(wǎng)用途而陸續(xù)編寫(xiě)的，在他自己買(mǎi)的Intel386PC機(jī)上，利用Tanenbaum教授自行設(shè)計(jì)的微型UNIX操作系統(tǒng)Minix作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。到1992年1月止，全世界大約只有100個(gè)左右的人在使用Linux，但由于它是在Internet發(fā)布的，網(wǎng)上的任何人在任何地方都可以得到Linux的基本文件，并可通過(guò)電子郵件發(fā)表評(píng)論或者提供修正代碼，這些Linux的熱心者有將之作為學(xué)習(xí)和研究對(duì)象的大專(zhuān)院校的學(xué)生和科研機(jī)構(gòu)的科研人員，也有網(wǎng)絡(luò)黑客等，他們所提供的所有初期上載代碼和評(píng)論，后來(lái)證明對(duì)Linux的發(fā)展至關(guān)重要。正是在這眾多熱心者的努力下，使Linux在不到三年的時(shí)間里成為了一個(gè)功能完善、穩(wěn)定可靠的操作系統(tǒng)。45第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)在Linux誕生不久之后，LinusTorvalds將其貢獻(xiàn)給了自由軟件社區(qū)，Linus本人認(rèn)為“使Linux成為GPL的一員是我一生中所做過(guò)的最漂亮的一件事”。Linux操作系統(tǒng)可以說(shuō)是UNIX操作系統(tǒng)的一個(gè)克隆體，自LinusTorvalds創(chuàng)建創(chuàng)立Linux開(kāi)始，Linus就允許其他人免費(fèi)地自由運(yùn)用該系統(tǒng)源代碼，并且鼓勵(lì)其他人進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)。Linux操作系統(tǒng)繼承了UNIX操作系統(tǒng)超過(guò)二十五年的經(jīng)驗(yàn)、源代碼以及技術(shù)支持，它在短短的幾年內(nèi)，得到了非常迅猛的發(fā)展，很快成為最受人喜愛(ài)的操作系統(tǒng)之一，而這一點(diǎn)正是與它本身具有的良好特性分不開(kāi)的。46第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

Linux系統(tǒng)的特點(diǎn)和組成

1．Linux系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）開(kāi)放性（2）多用戶(hù)（3）出色的速度性能（4）良好的用戶(hù)界面（5）提供了豐富的網(wǎng)絡(luò)功能（6）可靠的系統(tǒng)安全（7）良好的可移植性（8）具有標(biāo)準(zhǔn)兼容性47第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2．Linux系統(tǒng)的組成Linux一般有4個(gè)主要部分：內(nèi)核、Shell、文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序。內(nèi)核、Shell和文件系統(tǒng)一起形成了基本的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它們使得用戶(hù)可以運(yùn)行程序，管理文件并使用系統(tǒng)。(1)Linux內(nèi)核：內(nèi)核（Kernel）是系統(tǒng)的心臟，實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的基本功能。內(nèi)核需要兩個(gè)方面的技持，即硬件方面和軟件方面。①在硬件方面：控制硬件設(shè)備，管理內(nèi)存，提供硬件接口，處理基本I/O。②在軟件方面：管理文件系統(tǒng)，為程序分配內(nèi)存和CPU時(shí)間等。48第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（2）LinuxShell：Shell是系統(tǒng)的用戶(hù)界面，提供用戶(hù)與內(nèi)核進(jìn)行交互操作的一種接口。Shell是一個(gè)命令解釋器。Shell編程語(yǔ)言具有普通編程語(yǔ)言的很多特點(diǎn)，用這種編程語(yǔ)言編寫(xiě)Shell程序與其他應(yīng)用程序具有同樣的效果。目前常見(jiàn)的Shell有BourneShell（sh）、KornShell（ksh）、CShell（csh）、Bourne-againShell（bash）。（3）Linux應(yīng)用程序：標(biāo)準(zhǔn)的Linux系統(tǒng)都有一套稱(chēng)為應(yīng)用程序的程序集，包括文本編輯器、編程語(yǔ)言、XWindow、辦公套件、Internet工具、數(shù)據(jù)庫(kù)等。還有用戶(hù)自己編寫(xiě)的具有特定功能的應(yīng)用程序。（4）Linux文件系統(tǒng)：文件系統(tǒng)是文件存放在磁盤(pán)等存儲(chǔ)設(shè)備上的組織方法。通常是按照目錄層次的方式進(jìn)行組織。每個(gè)目錄可以包括多個(gè)子目錄以及文件，系統(tǒng)以“/”為根目錄。系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在文件系統(tǒng)上以便用戶(hù)讀取、查詢(xún)和寫(xiě)入。Linux能支持多種目前流行的文件系統(tǒng)，如ext2、ext3、fat、vfat、ISO9660、nfs等。49第1章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

Linux的內(nèi)核版本與發(fā)行版本Linux有內(nèi)核（Kernel）版本和發(fā)行（Distri