嵌入式系統在發展初期主要是以微處理器的形式而存在的，隨著科學技術的不斷發展，嵌入式系統已經滲透到了人們的工作、生活以及娛樂等方方面面。
嵌入式操作系統作為嵌入式系統的關鍵內容，通過控制系統資源，提供開發應用程序，體現了嵌入式系統的外在功能。筆者綜合自身多年來的實踐經驗，結合嵌入式Linux操作系統的功能以及機理，詳細研究與分析其在嵌入式領域應用的完善方法。
1 嵌入式Linux操作系統概述
1.1 嵌入式系統內涵。從本質上來講，嵌入式系統將復雜的軟件與硬件進行緊密耦合，從而形成一個全新的計算機系統。“嵌入式”即在各個完整的系統中吸納一部分優越系統，將這些系統進行整合。而就這些嵌入的系統本身而言，一般存在多種嵌入式系統。在現階段，隨著微處理器制造技術的深入發展，嵌入式處理器制造取得了巨大的發展。在系統硬件上，主要考慮價格、性能以及能耗等因素，其關鍵部分是應用軟件與系統軟件。但是由于儲存空間存在局限性，因此嵌入式系統對實時性要求越來越嚴格。
1.2 嵌入式Linux操作系統。Linux主要是指開放源代碼，一般包括四個方面：一是內核，二是系統工具，三是開發環境，四是Unix類操作系統。Linux作為一個現代操作系統，其性能可靠、穩定，主要具備七個特征：第一，滿足國際通用標準規范;第二，具有可移植性，靈活性強;第三，整個系統性能卓越;第四，在某種程度上動態鏈接能力強;第五，系統網絡特征鮮明;第六，兼容性強大;第七，系統能夠包容大容量用戶，任務能力優越。從整體上來看，嵌入式Linux操作系統的開放源代碼在一定程度上使用戶自由限度得到了進一步的拓展，由于軟件資源豐富，因此開發工作量少、開發時間短，同時網絡支持功能強大、使用成本低。
2 嵌入式Linux操作系統設計
2.1 進程管理分析。在進程管理過程中，主要可以從兩個方面來進行：一是創建新進程，主要利用Fork系統來實現調用，根據硬件環境，定義語義，進而創建子進程。由于硬件沒有內存管理單元，缺乏數據保護機制以及地址映射機制，因此在同一地址空間，父子進程同時運行，嵌入式應用可移植性高;二是調度進程運行，通過schedule函數與調度時機來實現。
2.2 文件管理分析。嵌入式系統利用核心線程加載任務，理論上不需要設置文件系統。嵌入式系統常用存儲設備主要以Flash存儲設備為主，主要有兩種，即NORF lash設備與NAND Flash設備。從實際角度出發，這兩種設備不能適應Flash設備發展要求，因此基于嵌入式Linux操作系統下，開發了嵌入式文件系統。這種嵌入式文件系統，可以對文件信息進行整理，實時性強。比如采用Unix實時文件系統設計，安全性高。同時，為了保證其他同類系統用戶訪問秘密數據的使用特權，一般采用加密文件系統，利用loop設備實現保密性，尤其是在移動設備中，其使用簡易性能好。
2.3 內存管理分析。在內存管理過程中，主要依據其硬件是否存在內存管理單元來進行具體管理。如MCF5272處理器，主要采用存儲器來實現分頁管理。當系統啟動時，將應用程序進行分頁加載，但在實際應用中缺乏內存管理單元管理，基于嵌入式系統外存容量較小的情況，實行實存儲器管理策略可靠性低，因此要綜合考慮外存設備特點，實現改良。如利用Flash設備，將只讀數據存入內存中，在設備上進行直接訪問Flash作為只讀數據塊與代碼的直接內存設置，有助于節省內存空間，改變內存布局，提高操作系統文件處理能力。
2.4 網絡模塊分析。網絡模塊設計目的是為了滿足兩個方面的需求，即嵌入式系統中有限計算要求以及內存資源要求，運用拷貝技術，最大程度地促進TCP中層與層之間數據拷貝次數的減少，節省系統資源。其次，采用緊急緩沖區預留技術，實現緊急數據的處理。在應用這種處理技術的過程中，要注意將緊急數據與其它數據區分開來，提高操作的便捷性。
2.5 bootloader固件分析。bootloader固件作為嵌入式Linux操作系統硬件運行程序，對系統任務的完成起著重要的促進作用。bootloader固件通過固化目標板ROM，啟動RAM嵌入式軟件程序或ROM嵌入式軟件程序，基于CPU支持的情況下，實現其在RAM中的正常運行。在嵌入式Linux操作系統開發中，實現bootloader程序的開發，主要有四個方面的任務：第一，初始化處理器結合了bootloader程序中MMU等配置寄存器;第二，初始化必備硬件的設置主要運用bootloader初始化上的必備硬件，如硬件板使用以嵌入式系統映像文件，bootloader使用客戶端程序通訊，完成下載工作;第三，bootloade提供系統映像下載，通過提供命令并接收映像服務端程序，明確內核映像、文件系統映像下載位置，發送數據包動作，成功下載映像;第四，初始化操作系統執行使用bootloader，提供具體啟動地址，從而下載完成系統。
2.6 嵌入式圖像處理系統硬件設計。嵌入式圖像處理系統硬件設計主要目的是處理、分析圖像信息任務。通常情況下，嵌入式數字圖像處理系統主要包括五個方面的內容：一是圖像輸入設備，二是微處理器，三是輸出設備，四是圖像數據庫，五是圖像處理程序庫。在平臺總體硬件結構設計中，嵌入式圖像處理系統的核心主要是S3C2410處理器。在圖像采集模塊上，圖像采集媒介是網眼PC350攝像頭。USB圖像采集主要由三部分構成，即CMOS圖像傳感器、256K RAM以及USB Camera控制器OV511。OV511將數字圖像數據傳輸給ARM處理板，ARM板結合USB實現OV511的配置，而OV511配置圖像傳感器控制字。在嵌入式圖形處理系統中，采用圖像采集以及處理多線程設計來實現同步線程，通過建立互斥鎖圖像緩存區，結合條件變量，形成圖像數據交換公共緩沖區，圖像采集速度與圖像處理速度快。
2.7 基于TI達芬奇系列的軟硬件設計。TI達芬奇軟硬件設計作為嵌入式Linux操作系統中的關鍵部分，表明設計接口為應用程序與算法庫間的API，其目標主要包括三個方面：第一，進行ARM端應用開發;第二，開發DSP端的自主知識產權算法;第三，實現ARM與DSP雙核間集成開發等。從本質上來講，基于TI達芬奇系列的軟硬件設計屏蔽了應用與算法間的交互數據。在同一處理器內核上，由于不同軟件模塊之間存在大容量數據傳輸問題，因而TI達芬奇系列的軟硬件設計無法滿足該要求。基于這種情形，數據傳輸技術一定程度上彌補 TI 達芬奇平臺軟硬件設計的缺陷，這種軟件框架技術主要通過整合底層算法，從而實現其與應用程序之間的對接。由于算法接口采用標準化設計，因而開發者不需要思考算法，以標準算法接口為媒介，就能調用算法庫。
3 結論
綜上所述，隨著微處理器技術的不斷發展，嵌入式Linux操作系統應用領域越來越廣泛，作為一個嵌入式應用軟件開發信息平臺，能夠運用于多種硬件平臺，實時處理能力強大。Linux作為嵌入式系統軟件部分，為嵌入式軟件的開發提供了更為便捷的途徑，應用前景廣闊。
