linux課程設(shè)計的相關(guān)論文同學(xué)們是怎么樣寫的呢？大家可以看看下面的論文，歡迎各位閱讀哦！

　　linux課程設(shè)計論文

　　摘要：隨著嵌入式技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展以及以嵌入式Linux為操作系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域的增多，嵌入式Linux設(shè)計課程的教學(xué)也在各大院校開展起來。介紹了嵌入式Linux設(shè)計概念、系統(tǒng)架構(gòu)、設(shè)計內(nèi)容及發(fā)展方向，設(shè)置了嵌入式Linux設(shè)計課程內(nèi)容，包括嵌入式Linux系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、引導(dǎo)程序、內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動程序、文件系統(tǒng)及圖形界面三部分內(nèi)容，對培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的嵌入式技術(shù)人才具有重要意義。

　　關(guān)鍵詞：嵌入式Linux；體系結(jié)構(gòu)；課程研究

　　近年來嵌入式Linux系統(tǒng)發(fā)展較快，在中國，以Linux為基礎(chǔ)的嵌入式操作系統(tǒng)也很活躍，其中中軟Linux、紅旗Linux、東方Linux是業(yè)界的代表。嵌入式Linux系統(tǒng)的應(yīng)用范圍很廣，尤其隨著智能手機及物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，基于嵌入式Linux系統(tǒng)的電子產(chǎn)品已進入人們的生活，如基于Linux的Android系統(tǒng)，基于Linux的智能家居系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，3G行業(yè)應(yīng)用如移動視頻監(jiān)控-車輛應(yīng)急指揮調(diào)度、遠程的區(qū)域監(jiān)測、安防領(lǐng)域、移動電子商務(wù)等。嵌入式Linux是把Linux內(nèi)核移植到一個專用嵌入式設(shè)備的CPU和主板上。嵌入式Linux和桌面Linux提供的API函數(shù)與內(nèi)核源代碼都是相同的，嵌入式Linux開發(fā)主要通過在桌面Linux利用源碼編輯器如vi編寫源代碼，通過交叉編譯器編譯出能在嵌入式開發(fā)平臺如手機、機頂盒或智能家居等產(chǎn)品上運行的可執(zhí)行文件。嵌入式Linux開發(fā)的工具還包括調(diào)試器、CVS等項目管理軟件等。

　　一、嵌入式Linux設(shè)計課程概述

　　嵌入式Linux設(shè)計是電子信息專業(yè)及相近專業(yè)的一門專業(yè)課，其目的是使學(xué)生了解主流嵌入式系統(tǒng)開發(fā)軟件嵌入式Linux驅(qū)動程序的設(shè)計和開發(fā)過程。學(xué)生熟悉掌握嵌入式系統(tǒng)常用的硬件接口時序、電氣特性；掌握針對硬件的Linux驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)方法，包括I/O口、CAN總線、觸摸屏、IIC、異步串口、音頻、顯示、USB、以太網(wǎng)及Flash的使用及驅(qū)動程序的編寫。[1]熟悉嵌入式Linux的中斷處理、Boot Loader和內(nèi)核電啟動過程。

　　二、嵌入式Linux設(shè)計課程研究

　　1.嵌入式Linux系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

　　（1）嵌入式Linux系統(tǒng)硬件組成。核心板：采用高性能嵌入式處理器、Mobile DDR、NAND Flash、NOR Flash；外圍電路：帶觸摸屏真彩色寬屏LCD、USB HOST、UART，RS232端口、立體聲語音輸出、耳機、自適應(yīng)10/100M網(wǎng)卡、板載GSM/GPRS模塊、步進電機電路模塊，搭載射頻模塊；擴展模塊：主/從藍牙模塊、Zigbee模塊、傳感器部分。

　�。�2）軟件組成。操作系統(tǒng)：Linux2.6.21，Linux2.6.38。引導(dǎo)程序：U-boot.1.1.6。圖形界面：QT 4.6。嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)流程。元器件選型：根據(jù)要實現(xiàn)的系統(tǒng)功能及目前市場上可選用的元器件來設(shè)計電路。原理圖編制：用Protel等相關(guān)電子CAD工具將設(shè)計好的電路圖在電腦中繪制出來。印制板設(shè)計：在Protel等工具中畫好芯片及電阻、電容等封裝，將原理圖轉(zhuǎn)換成PCB板圖，并完成布線。樣板試制：把PCB板圖進行制板，并焊接好相應(yīng)元器件。硬件功能測試：在焊接元器件時要按功能模塊順序焊接，焊接好一個模塊后接著測試其功能，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。如通過USB供電模塊對應(yīng)的USB接口及降壓芯片、電阻、電容等焊接完后，將USB接口插到電腦USB接口處，并通過萬用表測量USB接口引腳電壓，如果顯示5V即為正確電壓，說明電路設(shè)計及焊接都成功。如果以后其他部分出現(xiàn)問題時可以排除這部分芯片的嫌疑。編寫引導(dǎo)程序：分匯編語言部分和C語言部分，實現(xiàn)硬件初始化和引導(dǎo)操作系統(tǒng)的功能。操作系統(tǒng)移植：在官網(wǎng)下載最新Linux版本，根據(jù)本設(shè)備硬件配置裁剪Linux源代碼并修改。文件系統(tǒng)：沒有文件系統(tǒng)，內(nèi)核不完整，最后內(nèi)核啟動后要找文件系統(tǒng)，如果沒有文件系統(tǒng)會提示失敗。通過文件系統(tǒng)管理硬盤，下載應(yīng)用程序。驅(qū)動程序編寫：用戶程序無法直接操作用戶態(tài)，要用中間層軟件―設(shè)備驅(qū)動程序。用戶程序必須通過系統(tǒng)調(diào)用，間接調(diào)用驅(qū)動程序訪問硬件。API設(shè)計與開發(fā)：API設(shè)計是為了讓應(yīng)用程序員在開發(fā)時更方便，提供了繪圖接口函數(shù)、文件接口函數(shù)及控件函數(shù)等。應(yīng)用程序設(shè)計：根據(jù)功能需求設(shè)計如手機游戲、PDA基本管理功能、機頂盒信號處理等。[2]系統(tǒng)聯(lián)調(diào)：產(chǎn)品所有功能設(shè)計好后，整體加載到硬件設(shè)備中，調(diào)試其功能穩(wěn)定性。樣機支付：加工外殼，封裝好設(shè)備，可以投入市場。

　　該部分要在課程講解的基礎(chǔ)上帶領(lǐng)學(xué)生通過實踐課或課程設(shè)計完成一項電子產(chǎn)品的整體設(shè)計，讓學(xué)生真正體會到嵌入式產(chǎn)品是什么，怎么移植嵌入式Linux系統(tǒng)。

　　2.引導(dǎo)程序

　　引導(dǎo)程序Bootloader是系統(tǒng)加電后運行的第一段代碼，也就是在內(nèi)核啟動前運行的第一段程序。引導(dǎo)程序的功能：初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖。將操作系統(tǒng)內(nèi)核映像從Flash內(nèi)拷貝到RAM中，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的入口點去運行，即啟動操作系統(tǒng)。常見的Bootloader有Vivi、Blob、Redboot和U-Boot。下面介紹U-Boot的啟動流程：

　�。�1）第一階段。依賴于CPU體系結(jié)構(gòu)的代碼，用匯編來實現(xiàn)：系統(tǒng)上電后進入svc模式；關(guān)閉看門狗禁止所有中斷；進行初級硬件初始化后將自身代碼拷貝到SDRAM中；設(shè)置堆棧、清空bss段，最后跳轉(zhuǎn)到C語言實現(xiàn)的第二階段中。

　�。�2）第二階段。設(shè)置參數(shù)引導(dǎo)內(nèi)核，并跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核入口處。通常用C語言來實現(xiàn)，可以實現(xiàn)復(fù)雜的功能，并具有很好的可讀性和可移植性。

　　該部分的源代碼量比較少，涉及到ARM匯編和C語言編程，是整個系統(tǒng)中的第一段代碼，很重要，需要帶著學(xué)生從第一行代碼開始逐行剖析。 3.嵌入式Linux內(nèi)核

　　分析內(nèi)核源碼：包括初始化Cache、Mum等設(shè)置；內(nèi)核解壓函數(shù)；非壓縮內(nèi)核啟動匯編段。內(nèi)核移植：修改與具體的硬件構(gòu)架和開發(fā)板類型相關(guān)的文件代碼，如.config文件。選擇相近的demo板，可以最大實現(xiàn)代碼重用，在此基礎(chǔ)上進行必要的修改。對不同類型的NAND Flash、網(wǎng)卡、YAFFS FLASH進行移植修改。Linux代碼量很大，該部分的學(xué)習(xí)重點是如何移植Linux到嵌入式平臺上，如何裁剪代碼。

　　4.設(shè)備驅(qū)動程序

　　上層應(yīng)用程序是通過驅(qū)動程序使用底層硬件。應(yīng)用程序使用標準庫調(diào)用，用戶程序必須通過系統(tǒng)調(diào)用，間接調(diào)用驅(qū)動程序訪問硬件。每個硬件接口不一樣，由內(nèi)核提供黑匣子接口屏蔽用戶。設(shè)備驅(qū)動程序分為字符設(shè)備驅(qū)動程序（包括各種串行接口、并行接口等）、塊設(shè)備驅(qū)動程序（包括磁盤設(shè)備等）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序（包括網(wǎng)卡等）及雜項設(shè)備驅(qū)動程序（如SCSI、時鐘等）。[3]驅(qū)動程序代碼也是以移植修改為主，根據(jù)新增加接口及設(shè)備型號修改廠商支持的原有程序代碼。

　　5.文件系統(tǒng)

　　Linux中一切皆文件，所有的設(shè)備、內(nèi)存都模擬成文件。Linux的文件系統(tǒng)包括四種：命名空間、API（用來便利和操作對象的一套系統(tǒng)調(diào)用）、安全模型（用來保護、隱藏和共享事物的方案）和實現(xiàn)（把邏輯模型同實際硬件聯(lián)系到一起的軟件）。建立在Flash上的文件系統(tǒng)包括EXT2、Jffs2、yaffs、CRAMFS、proc等文件類型。Linux下的文件分成五種文件類型：字符設(shè)備、塊設(shè)備、連接、普通文件和目錄。

　　構(gòu)建嵌入式文件系統(tǒng)先構(gòu)建根文件目錄，文件系統(tǒng)通過busybox工具集來制作目錄和根文件系統(tǒng)，通過mk命令做成crmafs只讀根文件系統(tǒng)鏡像，最后燒寫根文件系統(tǒng)。

　　6.圖形界面

　　QT是現(xiàn)在流行的跨平臺的C++圖形用戶界面（GUI）工具包。通過QT能設(shè)計2D、3D等多種界面圖形。在QT程序中，利用信號和插槽機制進行對象間的通信。QT有Windows版本，可以在Windows操作系統(tǒng)中開發(fā)后通過交叉編譯后移植到嵌入式Linux環(huán)境中。[4]在設(shè)計嵌入式Linux界面時使用Windows QT4.0在Windows環(huán)境下開發(fā)，屬于可視化界面，不用通過代碼創(chuàng)建控件，通過工具可以直接拖拉控件到窗口中，簡單方便。

　　三、嵌入式Linux的發(fā)展方向

　　嵌入式Linux發(fā)展的前景非常好，但是人才的缺乏已經(jīng)成為當(dāng)前制約嵌入式Linux發(fā)展的瓶頸。一方面，因為嵌入式人才領(lǐng)域門檻較高，從事嵌入式軟件開發(fā)的工作人員不僅要熟練掌握C/C++、匯編語言等基礎(chǔ)，而且對Linux內(nèi)核和底層驅(qū)動程序及硬件都要熟悉。另一方面，因為這一領(lǐng)域較新，目前發(fā)展太快，很多軟硬件技術(shù)出現(xiàn)時間不長，如ARM11/A8處理器、嵌入式Linux操作系統(tǒng)、無線通信協(xié)議、移動USB3.0高速傳輸?shù)�，目前國�?nèi)乃至國際上能夠掌握這些新技術(shù)的人才相當(dāng)匱乏。所以近幾年包括未來幾年，市場對嵌入式Linux人才的需求都非常旺盛。

　　四、總結(jié)

　　嵌入式Linux設(shè)計課程涉及嵌入式Linux系統(tǒng)構(gòu)建、驅(qū)動開發(fā)、內(nèi)核移植、根文件構(gòu)建、應(yīng)用及圖形開發(fā)。嵌入式Linux設(shè)計還可以增加系統(tǒng)管理部分內(nèi)容，如服務(wù)器管理、數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡(luò)配置、防火墻配置與管理、日志管理及維護等。隨著Linux操作系統(tǒng)的完善和發(fā)展，以嵌入式Linux為內(nèi)核的嵌入f系統(tǒng)也已無處不在。數(shù)字化、智能化使傳統(tǒng)設(shè)備電子化，具有這些功能的嵌入式Linux操作系統(tǒng)的應(yīng)用前景會越來越廣，學(xué)好該課程對發(fā)展嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有重要意義。

　　參考文獻：

　　[1]王小妮.基于嵌入式系列課程的教學(xué)改革與探索[J].教育理論與教學(xué)研究，2013，（5）.

　　[2]冼進.嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)詳解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

　　[3]劉淼.嵌入式系統(tǒng)接口設(shè)計與Linux驅(qū)動程序開發(fā)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

　　[4]韓少云.基于嵌入式Linux的Qt圖形程序?qū)崙?zhàn)開發(fā)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2012.

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