第12章Linux与嵌入式uClinux系统

1、嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構第第12章章 Linux與與嵌入式嵌入式uClinux系統系統嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 大綱大綱v12.1 Linux緣由緣由 v12.2 uClinux 作業平台作業平台v12.3 Linux檔案系統檔案系統 v12.4 Vim編譯平台編譯平台嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.1 Linux緣由緣由v12.1 Linux緣由緣由 v12.2 uClinux 作業平台作業平台

2、v12.3 Linux檔案系統檔案系統 v12.4 Vim編譯平台編譯平台嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.1 Linux緣由緣由vLinux 作業系統的產生，從早期作業系統的產生，從早期 Multics 作業系統談起。作業系統談起。vMultics OS是由貝爾實驗室是由貝爾實驗室(AT&T公司的一個部門公司的一個部門)、麻省理、麻省理工學院工學院(MIT)及奇異電子公司及奇異電子公司(GE)所共同參與研發的，是一所共同參與研發的，是一套安裝在大型主機上多人多工的作業系統。套安裝在大型主機上多人多工的作業系統

3、。v在在 Multics 計劃中止後，由貝爾實驗室的兩位軟體工程師計劃中止後，由貝爾實驗室的兩位軟體工程師 Thompson 與與 Ritchie 為主導，根據發展為主導，根據發展 Multics 時期的心得，時期的心得，並以並以 C 語言為基礎發展出語言為基礎發展出 UNIX OS 。嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.1 Linux緣由緣由v1973年，年，UNIX 正式對外發表。正式對外發表。UNIX 發展初期，發展初期，AT&T 採取開放政策，允許讓全世界各採取開放政策，允許讓全世界各地玩家分享其成果。地

4、玩家分享其成果。可針對原始碼可針對原始碼 (source code) 部分進行修正，因此能將部分進行修正，因此能將 UNIX 移植到不同平台上。移植到不同平台上。vUNIX 的分支的分支- BSDBSD 是在是在 1978 年由加州柏克萊大學年由加州柏克萊大學 (Berkeley) 的的 Bill Joy 為主導，所研發出來的作業系統。為主導，所研發出來的作業系統。Bill Joy 為後來美國昇陽公司為後來美國昇陽公司 (Sun Microsystem) 的創辦者，的創辦者，該公司之後又發展出一套該公司之後又發展出一套 Sun OS (Solaris 前身前身)。嵌入式系統概論嵌入式系統概論-

5、以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.1 Linux緣由緣由vGNU設計許多自由軟體提供大家使用，並以設計許多自由軟體提供大家使用，並以 GPL (GNU General Public License) 方式對外發行。方式對外發行。vGPL 是一種軟體的授權模式，只要軟體以是一種軟體的授權模式，只要軟體以 GPL 來對來對外發行，便代表任何人可自由免費取得該軟體與原外發行，便代表任何人可自由免費取得該軟體與原始碼。使用者可以複製、修改其中原始碼，修改過始碼。使用者可以複製、修改其中原始碼，修改過還可用還可用 GPL 方式再對外發表，提供他人使用。方式再

6、對外發表，提供他人使用。嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.1 Linux緣由緣由v1990 年時，年時，GNU 已把已把 GNU 作業系統所需的軟體設作業系統所需的軟體設計得差不多了，但唯獨欠缺核心計得差不多了，但唯獨欠缺核心 (kernel) 這部分。這部分。v一位芬蘭的赫爾辛基大學資訊系就讀學生，名字叫一位芬蘭的赫爾辛基大學資訊系就讀學生，名字叫做做 Linus-Torvalds，其選修了一門，其選修了一門 UNIX 課程，藉著課程，藉著學習而喜愛這套作業系統。學習而喜愛這套作業系統。v因此他在因此他在386系列的

7、個人系列的個人PC上安裝上安裝 Minix OS，但因，但因 Minix 無法滿足無法滿足 Linus 使用上需求，便開始自己撰寫使用上需求，便開始自己撰寫核心程式，並於核心程式，並於 1991 年網路在上釋出第一個核心版年網路在上釋出第一個核心版本本 0.0.2 版，並將其命名為版，並將其命名為 Linux (Linus minix)。 嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.1 Linux緣由緣由v在在 1992 年，年，Linux 與與 GNU 計劃中的很多軟體程式計劃中的很多軟體程式做結合，而正式成為一套做結合，而正

8、式成為一套 GNU/Linux 作業系統。作業系統。 v自自1991年年11月由芬蘭的月由芬蘭的 Linus Ttorvalds 推出推出 Linux 0.1.0 版核心至今，版核心至今，Linux 核心已經升級到核心已經升級到 Linux2.6.24（寫本檔案時（寫本檔案時發佈的最新發佈的最新版版 Linux 核心）。核心）。嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.1 Linux緣由緣由v目前比較穩定的版本是目前比較穩定的版本是 Linux2.6.14。v在在 Linux 的版本號中的版本號中第

9、一數第一數為為主版本號。第二個為次版本號。第三個主版本號。第二個為次版本號。第三個為修訂號。為修訂號。次版本號為偶數表明是穩定發行版本，奇數則是次版本號為偶數表明是穩定發行版本，奇數則是在開發中的版本。在開發中的版本。 嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.1 Linux緣由緣由系統呼叫介面系統呼叫介面行程管理行程管理記憶體管理記憶體管理呼叫呼叫程式程式區塊區塊裝置管裝置管理理字元字元裝置管裝置管理理TCP/IP協議協議 網路事物網路事物處理處理系統結構相關程式碼系統結構相關程式碼硬體平台硬體平台嵌入式系統概論嵌入式系統概

10、論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.1 Linux緣由緣由v目前存在的目前存在的 Linux Distributions 有數十種版有數十種版本，最常見者有：本，最常見者有： RedHatMandriva (原原 Mandrake)Debian ( GNU )SlackwareSuSETurbo Linux FedoraCentOS、 等等等等 嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.1 Linux緣由緣由vLinux的優點、特色：的優點、特色：穩定性穩定性多人多工多人多工n可

11、讓不同的使用者於同一時間來操作系統，且可以執行相同的或可讓不同的使用者於同一時間來操作系統，且可以執行相同的或不同的多項應用程式。不同的多項應用程式。 支援多平台支援多平台 具行程間記憶體保護具行程間記憶體保護開放原始碼開放原始碼 ( Open Source)n大部份程式原始碼公開，並允許程式設計師依需要修改大部份程式原始碼公開，並允許程式設計師依需要修改 具卓越的網路能力具卓越的網路能力nLinux 是以是以 TCP/IP 為主要的通訊協定為主要的通訊協定 提供完整的程式開發工具提供完整的程式開發工具 嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright

12、許永和許永和 12.2 uClinux 作業平台作業平台v12.1 Linux緣由緣由 v12.2 uClinux 作業平台作業平台v12.3 Linux檔案系統檔案系統 v12.4 Vim編譯平台編譯平台嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.2 uClinux 作業平台作業平台v一般在一般在PC主機上開發應用程式時，由於主機上開發應用程式時，由於PC主機有完主機有完善的作業系統並提供應用程式介面（善的作業系統並提供應用程式介面（API），因此開），因此開發好的應用程式可在作業系統上執行。發好的應用程式可在作業系統上執行。

13、v針對嵌入式系統開發，其應用程式可以無需使用作針對嵌入式系統開發，其應用程式可以無需使用作業系統在空板上執行，但這樣會缺少了嵌入式系統業系統在空板上執行，但這樣會缺少了嵌入式系統任務調度、記憶體管理及中斷控制管理等優勢。任務調度、記憶體管理及中斷控制管理等優勢。嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.2 uClinux 作業平台作業平台v嵌入式系統所該具備的功能如下：嵌入式系統所該具備的功能如下：任務管理任務管理計時器管理計時器管理記憶體管理記憶體管理資源管理資源管理事件管理事件管理系統管理系統管理消息管理消息管理佇列管理佇

14、列管理中斷處理中斷處理提供多工處理且有效分配系統資源的功能，提供多工處理且有效分配系統資源的功能， 嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.2 uClinux 作業平台作業平台vuClinux是一個完全符合是一個完全符合GNU/GPL公約的作業系統，公約的作業系統，完全開放代碼，現在由完全開放代碼，現在由Lineo公司支援維護。公司支援維護。vuClinux的名字來自於希臘字母的名字來自於希臘字母“mu”和英文大寫字和英文大寫字母母“C”的結合。的結合。“mu”代表代表“微小微小”之意，字母之意，字母“C”代表代表“控制器控

15、制器”，即，即“微控制領域中的微控制領域中的Linux系統系統”。 v隨著隨著uClinux的誕生的誕生 ，使得程式工程師對於沒有提供，使得程式工程師對於沒有提供記憶體管理單元（記憶體管理單元（Memory Management Unit，以下，以下簡稱簡稱MMU）功能模組的嵌入式系統，開發變的相對）功能模組的嵌入式系統，開發變的相對容易。容易。嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.2 uClinux 作業平台作業平台vuClinux從從Linux 2.0/2.4內核衍生而來，沿襲了主流內核衍生而來，沿襲了主流Linux的

16、絕大部分特性。的絕大部分特性。v其針對沒有其針對沒有MMU的的CPU，且為嵌入式系統做許多小，且為嵌入式系統做許多小型化的工作。適用於沒有虛擬記憶體或記憶體管理型化的工作。適用於沒有虛擬記憶體或記憶體管理單元（單元（MMU）的）的CPU來使用。來使用。v大部份不具備大部份不具備MMU功能模組的晶片，其通常用於具功能模組的晶片，其通常用於具有很少的記憶體或有很少的記憶體或Flash的嵌入式系統中。的嵌入式系統中。嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.2 uClinux 作業平台作業平台vuClinux主要優點主要優點穩定、良

17、好的移植性穩定、良好的移植性優秀的網路功能優秀的網路功能完備的對各種檔系統的支援完備的對各種檔系統的支援標準豐富的標準豐富的API 嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.2 uClinux 作業平台作業平台v其主要特點有：其主要特點有：1.支援通用支援通用Linux API2.核心體積小於核心體積小於512K 3.具有完整的具有完整的TCP/IP協議棧協議棧4.支援其他大量的網路協定支援其他大量的網路協定5.支援各種檔案系統支援各種檔案系統n（NFS，ext2，romfs,jffs,FAT16/32 以及以及 MS-DOS

18、）嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.3 Linux檔案系統檔案系統 v12.1 Linux緣由緣由 v12.2 uClinux 作業平台作業平台v12.3 Linux檔案系統檔案系統 v12.4 Vim編譯平台編譯平台嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.3 Linux檔案系統檔案系統v檔案系統是一種存儲和組織電腦檔案和數據的方法，檔案系統是一種存儲和組織電腦檔案和數據的方法，其使得對其訪問和查找變得容易。其使得對其訪問和查找變得容易。 v在在 L

19、inux 裡面檔案系統都從一個稱為裡面檔案系統都從一個稱為 root ( / ) 的的根目錄開始。根目錄開始。v在在 / 下面是一些檔案子目錄而子目錄下面也有其自下面是一些檔案子目錄而子目錄下面也有其自己的檔案和子目錄再下面的子目錄也一樣。己的檔案和子目錄再下面的子目錄也一樣。v整個檔案結構就像樹狀一樣，由根開始然後分支整個檔案結構就像樹狀一樣，由根開始然後分支下去延伸的結構，稱為層階下去延伸的結構，稱為層階(hierarchy)式結構。式結構。 嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.3 Linux檔案系統檔案系統嵌入式系

20、統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.3 Linux檔案系統檔案系統vLinux中內部也具有跟中內部也具有跟Windows類似的圖形化操作介類似的圖形化操作介面面-X Windows但是容易耗費資源，且對系統管理及設定工作上尚有不足但是容易耗費資源，且對系統管理及設定工作上尚有不足地方。地方。v透過文字模式方式，可透過下指令的方式完成使用透過文字模式方式，可透過下指令的方式完成使用者的各項選項。者的各項選項。v下列整理一些常用的下列整理一些常用的Linux指令，以供學員可以方便指令，以供學員可以方便查閱。查閱。 嵌入式系統概論嵌入

21、式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.3 Linux檔案系統檔案系統v範例範例1：$ cat example.txt則在螢幕上顯示出則在螢幕上顯示出example.txt 檔的內容。檔的內容。v範例範例2：$ cat - A exam2.txt 則在螢幕上顯示出則在螢幕上顯示出exam2.txt 檔的內容，而且檔的內容，而且如果檔中含有特殊字元的話，一併顯示。如果檔中含有特殊字元的話，一併顯示。嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.3 Linux檔案系統檔案系統vmor

22、e命令命令功能：在終端螢幕按屏顯示文字檔案。功能：在終端螢幕按屏顯示文字檔案。語法：語法： more - 選項選項 檔檔說明：說明： n該命令一次顯示整個螢幕文本，顯示滿之後，停下來，該命令一次顯示整個螢幕文本，顯示滿之後，停下來，並在終端底部列印出並在終端底部列印出- - More- - ，系統還將同時顯示出，系統還將同時顯示出已顯示文本占全部文本的百分比，若要繼續顯示，按空已顯示文本占全部文本的百分比，若要繼續顯示，按空白鍵即可。白鍵即可。嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.3 Linux檔案系統檔案系統v範例範例1

23、：用分頁的方式顯示一個檔的內容。：用分頁的方式顯示一個檔的內容。$ more example1.cv範例範例2：顯示一個檔的內容，但顯示之前先清屏，並：顯示一個檔的內容，但顯示之前先清屏，並且在顯示器的最下方顯示完整的百分比。且在顯示器的最下方顯示完整的百分比。 $ more - dc example1.c v範例範例3：顯示一個檔的內容，要求每十行顯示一次，：顯示一個檔的內容，要求每十行顯示一次，且顯示之前先清屏。且顯示之前先清屏。 $ more - c - 10 example1.c 嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 1

24、2.3 Linux檔案系統檔案系統檔案拷貝，刪除與搬移命令檔案拷貝，刪除與搬移命令vcp vmvvrm嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.3 Linux檔案系統檔案系統v範例範例1：將將/usr/xu中的所有檔移到當前目錄（用中的所有檔移到當前目錄（用“.”表示）中：表示）中： $ mv /usr/xu/ * .v範例範例2：將文件將文件wch.txt重命名為重命名為wjz.doc $ mv wch.txt wjz.doc嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永

25、和 12.3 Linux檔案系統檔案系統使用使用rm注意事項注意事項v使用使用rm命令要格外小心。因為一旦檔案被刪除，它命令要格外小心。因為一旦檔案被刪除，它是不能被恢復的。是不能被恢復的。例如，使用者在輸入例如，使用者在輸入cp，mv或其他命令時，不小心誤輸入或其他命令時，不小心誤輸入了了rm命令，當使用者按了命令，當使用者按了”Backspace”鍵並認識到自己鍵並認識到自己的錯誤時，檔案已經刪除了。的錯誤時，檔案已經刪除了。v建議使用者在使用建議使用者在使用rm命令移動檔時，最好使用命令移動檔時，最好使用i選項。選項。避免使用者在不經意的情況下用避免使用者在不經意的情況下用rm命令刪除不

26、想刪命令刪除不想刪除的檔案。除的檔案。嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.3 Linux檔案系統檔案系統v範例：範例： 使用者要刪除檔案使用者要刪除檔案test和和example。確認每個檔是否。確認每個檔是否刪除。最終決定只刪除刪除。最終決定只刪除example檔。檔。$ rm - ii test example 刪除刪除Test跟跟exampleRemove test ?n 確認是否刪除確認是否刪除test，選擇不，選擇不Remove example ?y確認是否刪除確認是否刪除example，選擇是，選擇是嵌入式系

27、統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.3 Linux檔案系統檔案系統打包、壓縮與解壓縮指令打包、壓縮與解壓縮指令vtar vgzip vunzip vzgrep 嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.3 Linux檔案系統檔案系統掛載與卸載指令掛載與卸載指令vMountvumount嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.4 Vim編譯平台編譯平台v12.1 Linux緣由緣由 v12.2 uClinux 作業平台作業平台v12.3 Linux檔案系統檔案系統 v12.4 Vim編譯平台編譯平台嵌入式系統概論嵌入式系統概論-以以S3C2440核心為架構核心為架構 copyright 許永和許永和 12.3 Linux檔案系統檔案系統vVim (“Vi IMproved”)在在Linux作業系統下，是和作業系統下，是和 Vi 這個文字編輯器相近的程式。這個文字編輯器相近的程式。vVim