内核的入口地址,将控制权交给内核。Loader通常位于ROM或闪存中,常见的内核装载器有U-Boot、RedBoot等。它们能够处理启动时的硬件初始化,加载内核映像以及可能的设备树 blob 到内存中,并设置好必要的寄存器值以便内核正确启动。
嵌入式Linux内核,它是整个系统的核心,负责管理硬件资源,如处理器、内存、中断、I/O设备等。内核提供了驱动程序模型,使得开发者可以编写特定硬件的驱动程序,这些驱动程序使得操作系统能够与硬件交互。内核还包含了进程调度、内存管理、网络协议栈等功能,确保系统的正常运行。
C库,如GNU C Library (glibc),在嵌入式Linux中扮演着桥梁的角色,它实现了POSIX标准的函数接口,使得应用程序可以通过标准API与内核通信。对于资源受限的嵌入式环境,有时会选择更轻量级的C库,如uCLibc或Newlib,它们提供了与glibc兼容的API,但体积更小,更适合嵌入式系统。
应用程序,根据三层软件结构,应用程序可以直接调用内核服务,或者通过C库进行间接调用。在嵌入式系统中,为了节省存储空间,经常采用静态链接的方式编译应用程序,这意味着所有依赖的库函数都会被包含在可执行文件中。如果需要节省更多空间,可以考虑使用动态链接,但这会增加运行时的内存需求,因为需要加载额外的库文件。
在嵌入式Linux系统的设计过程中,需要根据目标设备的硬件特性进行裁剪和定制。这包括选择合适的内核配置,只保留必要的驱动程序和服务;定制文件系统,包含特定的应用程序和库;甚至可能需要调整内核装载器的行为,以适应特定的启动流程。
在实际开发中,开发人员需要掌握交叉编译技术,因为嵌入式设备往往没有足够的资源来运行完整的开发环境。交叉编译是在宿主机(如PC)上构建目标机(如嵌入式设备)的软件,需要用到交叉编译工具链,例如arm-linux-gcc或aarch64-linux-gnu-gcc。
此外,理解设备树(Device Tree)的概念也很重要,设备树是一种描述硬件结构的数据结构,它帮助内核在启动时了解硬件配置,简化了不同硬件平台间的移植工作。
最后,调试是嵌入式开发中不可或缺的部分。通过JTAG、GDB、串口通信等方式,开发人员可以跟踪代码执行、查看变量状态,找出问题所在。
总结起来,学习嵌入式Linux开发涉及的知识点包括:嵌入式系统架构、Linux内核、C库原理、应用程序开发、系统裁剪与定制、设备树、交叉编译、调试技巧等。通过这些知识的积累和实践,初学者可以逐步掌握嵌入式Linux开发技能,从而开发出高效、小巧且适应特定应用场景的嵌入式系统。