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嵌入式Linux是什麼意思？嵌入式Linux的元素
羅漢·蒂瑪律西納
實施期間： 2023年6月20 日 - TuxCare專家團隊
嵌入式Linux 是指嵌入式系統採用利用Linux內核的作業系統的場景。此 Linux 發行版將專門為嵌入式系統設計;它的尺寸將比正常情況小，具有更少的功能和更少的處理能力。這樣的 Linux 實例只能運行特定於設備的專用應用程式。
但是，什麼是嵌入式系統？嗯，嵌入式系統是一台小型計算機，它生活在一個更大的結構中，它本身不是一台計算機。它是一組計算硬體和軟體，專為特定功能而設計，存在於更大的物理系統中。
嵌入式系統植根於微處理器或微控制器，由即時操作系統控制，在有限的功率和記憶體上運行，並且大小和UI複雜性範圍很廣。嵌入式系統就在我們身邊，存在於大量的消費、工業、醫療和軍事技術中。
本文旨在深入了解什麼是嵌入式 Linux，並探索嵌入式 Linux 的各種元件。
嵌入式Linux 發展
嵌入式Linux系統通常由幾個關鍵元素組成，這些元素有助於其功能和操作。它們如下：
硬體：硬體平臺是嵌入式Linux的功能。這些硬體平臺提供處理能力、記憶體、存儲和介面等基本功能，實現與外設和外部設備的無縫集成。
Linux 內核： Linux 內核是嵌入式 Linux 系統的核心元件。它提供基本的作業系統服務，包括進程管理、記憶體管理、設備驅動程式、網路和文件系統。內核直接與硬體交互並管理系統的資源。
引導載入程式：引導載入程式承擔初始化硬體並將Linux內核載入到記憶體中的關鍵角色。它提供了一種機制來配置引導過程和管理各種引導選項。引導載入程式通常駐留在非易失性記憶體（如快閃記憶體）中，在系統通電時執行初始軟體時優先。
根文件系統：根文件系統包含 Linux 作業系統的整個目錄結構和基本檔。它包括庫、配置檔、設備節點、可執行檔和系統運行所需的其他元件。
設備驅動程式：設備驅動程式使 Linux 內核能夠與連接到嵌入式系統的硬體外圍設備進行通信並對其進行控制。此類驅動程式可幫助內核訪問顯示控制器、網路介面、儲存設備、感測器和輸入/輸出設備等設備。此外，設備驅動程式允許應用程式通過內核提供的標準化介面與硬體進行交互。
庫和實用程式：嵌入式 Linux 系統包括為系統提供附加功能的庫和實用程式。庫為各種任務提供 API，包括圖形使用者介面 （GUI）、網路協定、檔案系統、加密和多媒體處理。用於系統管理、調試、軟體開發和其他常見任務的所有命令行工具都是實用程式的一部分。
應用程式：嵌入式 Linux 系統支援使用者級應用程式的執行。這些應用程式可以針對特定的嵌入式系統定製開發，也可以是移植到目標平臺的現有 Linux 應用程式。根據系統的要求和功能，應用程式的範圍可以從小型命令行實用程式到複雜的圖形應用程式。
配置和構建系統： 嵌入式 Linux 開發 通常涉及配置和構建系統，這些系統有助於為特定的嵌入式平臺定製 Linux 系統。Buildroot、Yocto Project 和 OpenEmbedded 等工具有助於管理配置、編譯和部署過程。它們允許開發人員定製 Linux 系統，包括內核配置、元件選擇和根文件系統的生成，以滿足他們的特定要求。
為什麼使用嵌入式Linux？
Linux 提供了多功能性、可負擔性以及開源軟體附帶的所有優點，使其非常適合嵌入式系統。它已成功適應定製用途的微處理器，擴大了其適用性。
與專有的嵌入式操作系統相比，Linux具有許多優勢。它培養了一個由軟體供應商、開發人員和支援網路組成的多元化生態系統，促進了競爭和靈活性。憑藉其穩定的內核，Linux 確保了可靠和一致的性能。
Linux 有許多受支援的晶片架構，使其能夠在小到套接字和大到大型機的設備上運行。Linux 支援高度模組化的構建塊方法來構建自定義的可嵌入系統，從而提供了額外的靈活性。
以下特性使 Linux 非常適合嵌入式系統：
靈活性：嵌入式Linux為小型設備提供了成熟作業系統的功能，賦予它們非凡的智慧和多功能性。開發人員和系統管理員可以微調和自定義這些設備的行為，以滿足特定要求。這種固有的靈活性確保設備能夠有效地執行多種任務。
穩定性：Linux贏得了穩定性和可靠性的聲譽，嵌入式Linux繼承了這些卓越的品質。它具有長時間連續運行的能力，跨越數月甚至數年，而不會遇到崩潰或故障。這種卓越的穩定性使嵌入式Linux成為需要不間斷運行的關鍵系統的絕佳選擇。
開源：嵌入式Linux在龐大而熱情的開源社區中蓬勃發展。這個充滿活力的生態系統使開發人員和系統管理員能夠利用大量的資源、庫和工具，從而在整個開發過程中大大節省時間和精力。
硬體支援： Linux 在這方面優於其他操作系統，因為它與各種硬體平臺具有廣泛的相容性。它擁有對各種設備的全面支援，包括控制器、網路介面、顯卡等等。儘管可能有少數製造商不提供 Linux 驅動程式，但 Linux 社區受益於專門的開發人員，他們積极參與替代作業系統的逆向工程驅動程式以彌合任何差距。
這些因素使Linux在嵌入式系統中非常受歡迎，例如智慧手機和平板電腦，以及智慧電視和路由器。
最好的嵌入式Linux發行版
嵌入式系統迎來了一場技術革命，改變了我們與各種設備的交互，從智慧家電到工業機械。嵌入式Linux是許多嵌入式系統的核心，這是一個非常強大和靈活的操作系統，有助於硬體和軟體的無縫融合。
一些用於嵌入式開發的最佳Linux發行版是 Yocto Project， Buildroot和 OpenWRT / LEDE。
嵌入式Linux的最佳例子是Android，由Google開發。基於修改後的Linux內核，Android在開源許可證下分發。其他廣為人知的小尺寸嵌入式Linux版本包括：
ETLinux：一個完整的Linux發行版，設計用於在小型工業計算機上運行。
LEM: A small (<8 MB) multi-user, networked Linux version that runs on 386s.
LOAF：“Linux On A Floppy”發行版，運行在386s上。
uClinux：用於沒有MMU系統的Linux。
uLinux：一個運行在386s上的小型Linux發行版。
ThinLinux：用於專用相機伺服器、X-10 控制器、MP3 播放機和其他嵌入式應用程式的最小化 Linux 發行版。
面向嵌入式應用程式的Linux
從開源性質到可擴充性、開發人員支援和工具，Linux 作為一個有利的平臺脫穎而出，使其成為開發人員構建嵌入式應用程式的首選。
開發人員已經成功地使Linux內核適應了許多體系結構。這種靈活性使Linux能夠擺脫工業環境中常見的專用程式設計語言的約束。此外，與程式設計本機微控制器相比，Linux 提供了廣泛的語言支援，使開發人員能夠使用各種程式設計語言。
Linux 擁有一套全面的網路協定，並表現出非凡的可擴充性。此外，在嵌入式系統中部署Linux不需要任何版稅，使其成為一種經濟高效的解決方案。
上述優勢只是對導致嵌入式Linux快速增長和普及的廣泛原因的一瞥。開發人員青睞它，因為它的多功能性、可靠性以及它為創建創新和高效的嵌入式應用程式提供了巨大的潛力。
結論
嵌入式Linux將自己區分為卓越的操作系統，擁有廣泛的特性和功能，有助於硬體和軟體元件的和諧集成。它使開發人員能夠利用其功能來發揮自己的優勢，創建可提供最佳性能和效率的嵌入式系統。
此外，嵌入式Linux是跨各個領域構建複雜和創新解決方案的堅實基礎。這使系統管理員能夠充分利用嵌入式系統的全部潛力，確保最佳性能和功能。
