构造嵌入式Linux

Linux自身具备一整套工具链，容易自行建立嵌入式系统的开发环境和交叉运行环境，并且可以跨越嵌入式系统开发中的仿真工具（ICE）的障碍。内核的完全开放使人们可以自己设计和开发出真正的硬实时系统，软实时系统在Linux中也容易得到实现。强大的网络支持使得可以利用Linux的网络协议栈将其开发成为嵌入式的TCP/IP网络协议栈。

Linux提供了完成嵌入功能的基本内核和所需要的所有用户界面，它是多面的。它能处理嵌入式任务和用户界面。

一个小型的嵌入式Linux系统只需要下面三个基本元素：

*引导工具

*Linux微内核，由内存管理、进程管理和事务处理构成

*初始化进程

如果要让它能干点什么且继续保持小型化，还得加上：

*硬件驱动程序

*提供所需功能的一个或更多应用程序。

再增加功能，或许需要这些：

*一个文件系统（也许在ROM或RAM）中

*TCP/IP网络堆栈

下面我们就从精简内核、系统启动、驱动程序将、X-Window换成MicroWindows四个步骤介绍嵌入式Linux的实际开发。

精简内核

构造内核的常用命令包括：makeconfig、dep、clean、mrproper、zImage、bzImage、modules、modules_install。命令说明略。

现在举个例子说明一下：

我使用的是Mandrake内附的2.2.15。我没有修改任何一行程序码，完全只靠修改组态档得到这些数据。

首先，使用makeconfig把所有可以拿掉的选项都拿得。

不要floppy；不要SMP、MTRR；不要Networking、SCSI；把所有的blockdevice移除，只留下oldIDEdevice；把所有的characterdevice移除；把所有的filesystem移除，只留下minix；不要sound支援。相信我，我己经把所有的选项都移除了。这样做之后，我的到了一个188K的核心。

还不够小吗?OK，再加上一招，请把下列两个档案中的-O3,-O2用-Os取代。

./Makefile

./arch/i386/kernel/

Makefile

这样一来，整个核心变小了9K，成为179K。

不过这个核心恐怕很难发挥Linux的功能，因此我决定把网络加回去。把General中的networksupport加回去，重新编译，核心变成189K。10K就加上个TCP/IPstack，似乎是很上算的生意。

有stack没有driver也是枉然，所以我把embeddedboard常用的RTL8139的driver加回去，195K。

如果你需要DOS档案系统，那大小成为213K。如果minix用ext2换代，则大小成长至222K。

Linux所需的内存大约在600K～800K之间。1MB内存就可能可以开机了，但不太有用，因为连载入C程序库都有困难。2MB内存应该就可以做点事了，但要到4MB以上才可以执行一个比较完整的系统。

因为Linux的filesystem相当大，大约在230K左右，占了1/3的体积。内存管理占了80K，和核心其它部分的总和差不多。TCP/IPstack占了65K，驱动程序占了120K。SysVIPC占了21K，必要的话可以拿掉，核心档应该可以再小个10K左右。

如果要裁剪核心大小，应该动那里呢?答案很明显，当然是文件系统。Linux的VFS简化了档案系统的设计，buffercache,directorycache增加了系统的效率。但这些embedded系统根本就用处不大。如果可以把它们拿掉，核心可以马上缩小20K左右。如果跳过整个VFS，直接将文件系统写成一个driver的型式，应该可以将230K缩减至50K左右。整个核心缩到100K左右。

系统启动

系统的启动顺序及相关文件仍在核心源码目录下，看以下几个文件：

./arch/$ARCH/boot/

bootsect.s

./arch/$ARCH/boot/setup.s

./init/main.c

bootsect.S及setup.S

这个程序是Linuxkernel的第一个程序，包括了Linux自己的bootstrap程序，但是在说明这个程序前，必须先说明一般IBMPC开机时的动作(此处的开机是指“打开PC的电源”)。

一般PC在电源一开时，是由内存中地址FFFF:0000开始执行(这个地址一定在ROMBIOS中，ROMBIOS一般是在FEOOOh到FFFFFh中)，而此处的内容则是一个jump指令，jump到另一个位于ROMBIOS中的位置，开始执行一系列的动作。

紧接着系统测试码之后，控制权会转移给ROM中的启动程序(ROMbootstraproutine)。这个程序会将磁盘上的第零轨第零扇区读入内存中，至于读到内存的哪里呢?--绝对位置07C0:0000(即07C00h处)，这是IBM系列PC的特性。而位于Linux开机磁盘的bootsector上的，正是Linux的bootsect程序。

把大家所熟知的MSDOS与Linux的开机部分做个粗浅的比较。MSDOS由位于磁盘上bootsector的boot程序负责把IO.SYS载入内存中，而IO.SYS则负有把DOS的kernel--MSDOS.SYS载入内存的重任。而Linux则是由位于bootsector的bootsect程序负责把setup及Linux的kernel载入内存中，再将控制权交给setup。

驱动程序

在Linux系统里，设备驱动程序所提供的这组入口点由一个结构来向系统进