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uClinux嵌入式应用开发:移植与优化策略
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更新于2024-07-07
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"《uClinux入门指南》是一本专为介绍在嵌入式领域广泛应用的uClinux操作系统而撰写的教程。作者Lojia,来自清华大学摩托罗拉MCU&DSP中心,书中详细阐述了uClinux作为一款高性能、开源且可自由配置的操作系统的优点,它在提高嵌入式开发效率和可移植性方面的作用,以及相比于传统RTOS或无操作系统环境下的程序设计的显著优势。 书中首先概述了硬件平台和内核编译、开发环境的基础设置,强调了操作系统在嵌入式系统中的核心地位。一个完整的嵌入式系统不仅需要硬件和操作系统,还需要功能丰富且适应特定应用的软件组件,这对于产品的成功至关重要。 然而,将标准Linux应用程序移植到uClinux并非易事,因为嵌入式uClinux主要针对不支持内存管理单元(MMU)的处理器设计,这意味着代码需要针对特定处理器进行交叉编译。此外,uClinux为了简化,可能对某些在标准Linux中可用的函数和系统调用进行了裁剪,这可能导致在uClinux上运行时的兼容性问题。 本书深入探讨了在uClinux环境下进行应用程序设计与标准Linux程序设计的区别,包括如何调整和修改代码以确保移植性,以及如何有效利用uClinux的特点进行高效开发。主要内容包括对uClinux与Linux内核的起源、特性对比,以及针对无MMU架构优化的技巧和注意事项。 《uClinux入门指南》为读者提供了宝贵的资源,帮助他们理解和掌握如何在嵌入式环境中成功应用uClinux,以实现高效和可靠的嵌入式产品开发。对于希望在控制领域使用uClinux的开发者来说,这本书是不可或缺的参考资料。"
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对运行的应用程序都限制其可分配空间不大于系统的 ,空间。
最后, 目标板处理器缺乏内存管理的硬件单元,使得 的系统接
口需要作些改变。有可能最大的不同就是没有 34&'和 04&'系统调用。 调用
34&'将复制出进程来创建一个子进程。在 下,34&' 是使用 .)55
页面来实现的。由于没有 , 不能完整、可靠地复制一个进程,也没
有对 .)55 的存取。为了弥补这一缺陷, 实现了 634&',当父进
程调用 634&'来创建子进程时,两个进程共享它们的全部内存空间,包括堆栈。
子进程要么代替父进程执行(此时父进程已经 .)直到子进程调用 -&'退
出,要么调用 &'执行一个新的进程,这个时候将产生可执行文件的加载。即
使这个进程只是父进程的拷贝,这个过程也不能避免。当子进程执行
&'或
&'后,子进程使用 4.把父进程唤醒,父进程继续往下执行。
注意,多任务并没有受影响。哪些旧式的、广泛使用 34&'的网络后台程序
(()的确是需要修改的。由于子进程运行在和父进程同样的地址空间内,
在一些情况下,也需要修改两个进程的行为。
很多现代的程序依赖子进程来执行基本任务,使得即时在进程负载很重时,
“ ”系统仍可以保持一种 可交互 的状态,这些程序可能需要实质上的修改来在
下完成同样的任务。如果一个关键的应用程序非常依赖这样的结构,那
就不得不对它重新编写了。
假设有一个简单的网络后台程序
&('
,大量使用了
34&'
。这个
(
总监听一个知名端口(或套接字)等待网络客户端来连接。当客户端连接时,
这 个
(
给它一个新的连接信息( 新的
4
编号) ,并调用
34&'
。子
进程 接下来就会和客户端在新的 4上进行连接,而父进程被释放,可以继
续监听新的连接。
既没有自动生长的堆栈,也没有 04&'函数,这样,用户空间的程序
必须使用 ((.&' 命令来分配内存。为了方便,在 的 语言库中所实现
的 ( &' 实质上就是一个 ((.&'。在编译时,可以指定程序的堆栈大小。
1.3
通用架构的内核变化
在 的发布中,$$((((目录取代了$$((目录。前者就
是修改后的内存管理子系统被修改,去除了 硬件的依赖,并在内核软件自
身提供基本的内存管理函数。
很多子系统需要被重新修改、添加或者重写。内核和用户内存分配和释放进
程必须重新实现。对透明交互$页面调度的支持也被去除。
“内核中,加入了支持 位置无关代码&-'”的程序加载模块,并使用了新的二
“ ”进制目标码格式,称为 扁平 格式&/' ,用来支持 -&有非常紧凑的头部'。内核
也提供了支持 72 格式的程序加载模块,用来支持使用固定基准地址的可执行程
序。两种模式各有利弊,传统的 - 运行快,代码紧凑,但是有代码大小限制。
例如 89: 架构的 8 位相对跳转限制了 -程序不能超过 ;!40)大
小。而采用运行期固定基址的方法使得没有了代码大小限制,不过当
程序被内
核加载后招致了较多的系统开销。
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