uCLinux是一種優(yōu)秀的嵌入式Linux版本，是micro-Controller-Linux的縮寫。它秉承了標(biāo)準(zhǔn)Linux的優(yōu)良特性， 經(jīng)過各方面的小型化改造，形成了一個(gè)高度優(yōu)化的、代碼緊湊的嵌入式Linux。雖然它的體積很小，卻仍然保留了Linux的大多數(shù)的優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能、對(duì)各種文件系統(tǒng)完備的支持和標(biāo)準(zhǔn)豐富的API。它專為嵌入式系統(tǒng)做了許多小型化的工作，目前已支持多款CPU。 其編譯后目標(biāo)文件可控制在幾百KB數(shù)量級(jí)，并已經(jīng)被成功地移植到很多平臺(tái)上。

uClinux從Linux 2.0/2.4內(nèi)核派生而來[1] ，沿襲了Linux的絕大部分特性。它是專門針對(duì)沒有MMU(內(nèi)存管理單元)的CPU，并且為嵌入式系統(tǒng)做了許多小型化的工作。它通常用于具有很少內(nèi)存或Flash的嵌入式操作系統(tǒng)。在GNU通用許可證的保證下，運(yùn)行uClinux操作系統(tǒng)的用戶可以使用幾乎所有的Linux API函數(shù)。由于經(jīng)過了裁剪和優(yōu)化，它形成了一個(gè)高度優(yōu)化，代碼緊湊的嵌入式Linux。它具有體積小、穩(wěn)定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能、完備的對(duì)各種文件系統(tǒng)的支持，以及豐富的API函數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。uClinux與Linux在兼容性方面表現(xiàn)出色，uClinux除了不能實(shí)現(xiàn)fork()外，其余uClinux的API函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)Linux完全相同。

特點(diǎn)

標(biāo)準(zhǔn)Linux可能采用的小型化方法

1. 重新編譯內(nèi)核

Linux內(nèi)核采用模塊化的設(shè)計(jì)，即很多功能塊可以獨(dú)立的加上或卸下，開發(fā)人員在設(shè)計(jì)內(nèi)核時(shí)把這些內(nèi)核模塊作為可選的選項(xiàng)，可以在編譯系統(tǒng)內(nèi)核時(shí)指定。因此一種較通用的做法是對(duì)Linux內(nèi)核重新編譯，在編譯時(shí)仔細(xì)的選擇嵌入式設(shè)備所需要的功能支持模塊，同時(shí)刪除不需要的功能。通過對(duì)內(nèi)核的重新配置，可以使系統(tǒng)運(yùn)行所需要的內(nèi)核顯著減小，從而縮減資源使用量。

2. 制作root文件系統(tǒng)映象

Linux系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)必須加載根(root)文件系統(tǒng)，因此剪裁系統(tǒng)同時(shí)包括root file system的剪裁。在x86系統(tǒng)下，Linux可以在Dos下，使用Loadlin文件加載啟動(dòng)，

uClinux采用的小型化方法

1.uClinux的內(nèi)核加載方式

uClinux的內(nèi)核有兩種可選的運(yùn)行方式：可以在flash上直接運(yùn)行，也可以加載到內(nèi)存中運(yùn)行。這種做法可以減少內(nèi)存需要。

Flash運(yùn)行方式：把內(nèi)核的可執(zhí)行映象燒寫到flash上，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)從flash的某個(gè)地址開始逐句執(zhí)行。這種方法實(shí)際上是很多嵌入式系統(tǒng)采用的方法。

內(nèi)核加載方式：把內(nèi)核的壓縮文件存放在flash上，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)讀取壓縮文件在內(nèi)存里解壓，然后開始執(zhí)行，這種方式相對(duì)復(fù)雜一些，但是運(yùn)行速度可能更快(ram的存取速率要比flash高)。同時(shí)這也是標(biāo)準(zhǔn)Linux系統(tǒng)采用的啟動(dòng)方式。

2.uClinux的根(root)文件系統(tǒng)

uClinux系統(tǒng)采用romfs文件系統(tǒng)，這種文件系統(tǒng)相對(duì)于一般的ext2文件系統(tǒng)要求更少的空間?？臻g的節(jié)約來自于兩個(gè)方面，首先內(nèi)核支持romfs文件系統(tǒng)比支持ext2文件系統(tǒng)需要更少的代碼，其次romfs文件系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，在建立文件系統(tǒng)超級(jí)塊(superblock)需要更少的存儲(chǔ)空間。Romfs文件系統(tǒng)不支持動(dòng)態(tài)擦寫保存，對(duì)于系統(tǒng)需要?jiǎng)討B(tài)保存的數(shù)據(jù)采用虛擬ram盤的方法進(jìn)行處理(ram盤將采用ext2文件系統(tǒng))。

3.uClinux的應(yīng)用程序庫

uClinux小型化的另一個(gè)做法是重寫了應(yīng)用程序庫，相對(duì)于越來越大且越來越全的glibc庫，uClibc對(duì)libc做了精簡(jiǎn)。uClinux對(duì)用戶程序采用靜態(tài)連接的形式，這種做法會(huì)使應(yīng)用程序變大，但是基于內(nèi)存管理的問題，不得不這樣做(這將在下文對(duì)uClinux內(nèi)存管理展開分析時(shí)進(jìn)行說明)，同時(shí)這種做法也更接近于通常嵌入式系統(tǒng)的做法。

缺點(diǎn)

正如中國古語云“人無完人”，uClinux也有一些不足之處：

文檔的不足

與Linux及其他自由軟件類似，uClinux的文檔十分不足：缺乏組織和一致的文檔、熱門技術(shù)和分類文檔眾多而雜亂無章、非熱點(diǎn)部分文檔缺失甚至沒有文檔。對(duì)于開發(fā)人員而言，往往要深入程序的源代碼找尋有用的資料。

Bug問題

uClinux與硬件平臺(tái)直接相關(guān)。對(duì)于有商業(yè)公司贊助的硬件平臺(tái)，其相關(guān)代碼和Bug更新較快，編譯和執(zhí)行都十分順利;但對(duì)于非商業(yè)支持的硬件平臺(tái)，其內(nèi)核和應(yīng)用程序代碼都得不到及時(shí)更新和排錯(cuò)。這種現(xiàn)象在內(nèi)核源代碼樹還不是十分普遍，但在uClinux自帶的應(yīng)用程序庫中卻經(jīng)常發(fā)生編譯錯(cuò)誤，往往是增加了一個(gè)應(yīng)用程序或改變了運(yùn)行庫便導(dǎo)致無法編譯。這就需要開發(fā)者投入足夠的時(shí)間和精力進(jìn)行排錯(cuò)和修改，也會(huì)導(dǎo)致開發(fā)進(jìn)度的延誤。

與Linux一樣，uClinux本身并不支持實(shí)時(shí)性應(yīng)用，但通過實(shí)時(shí)性的修改(RTLinux或RTAI)可以提供基于內(nèi)核空間和用戶空間的硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)的系統(tǒng)調(diào)用。

嵌入式操作系統(tǒng)uCfinux的應(yīng)用開發(fā)

下面通過本系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)例來描述如何將應(yīng)用程序添加~UuClinux，主要的標(biāo)準(zhǔn)方法有如下幾點(diǎn)：

(1)編寫自己的源程序代碼和相應(yīng)Makefile文件。uClinux/Linux的應(yīng)用程序通常放在OS—HOME/user目錄下，我們?cè)谠撃夸浵聞?chuàng)建一個(gè)XDQ目錄.且在該目錄下創(chuàng)建源文件xdq.c及它相應(yīng)的Makefile文件。

(2)修改uClinux—Samsung/config/config.ink件。在該文件合適的位置增加如下內(nèi)容：

mainmenu_ opTIon next comment

comment ‘xdq’

bool ‘xdq’ CONFIG_ USER_ XDQ_XDQ

endmenu

目的是在Make menuconfig時(shí)，uCLinux就會(huì)提示你是否需要編譯這個(gè)新的應(yīng)用程序。

(3)修改uClinux—Samsung/user/Makefile 件。在該文件合適的位置增加下面一句：

dir-$(CONFIG_USER—XDQ—XDQ)+=xdq

加上這句后，如果你在Make menuconfig時(shí)選擇了這個(gè)新應(yīng)用程序。則編譯時(shí)就會(huì)編譯這個(gè)新的應(yīng)用程序。

把修改工作完成后要進(jìn)行內(nèi)核的編譯工作，按照以前編譯uClinux內(nèi)核的步驟進(jìn)行就可以了。

值得注意的一點(diǎn)是在第一步make menuconfig進(jìn)行內(nèi)核配置的時(shí)候.在Target Platform SelecTIon，要選中Customize Vendor/User SetTIngs fNEW)，選中了該選項(xiàng)后，與最初我們配置內(nèi)核過程不同的是.它還會(huì)在make menuconfig的最后出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，在此進(jìn)行用戶應(yīng)用程序的配置，在對(duì)話框里出現(xiàn)的文字是在config.in文件中添加的文字，選中要編譯的應(yīng)用程序所在路徑，就會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)對(duì)話框，選中要編譯的文件名，保存好內(nèi)核配置后退出。用這種方法生成的可執(zhí)行文件在romfs/bin目錄下。[!--empirenews.page--]

選擇完要編譯的源文件后.接下來就進(jìn)行make dep，makeclean等內(nèi)核編譯的后幾步。以上介紹的是一種基本的添加用戶應(yīng)用程序的方法，在將用戶應(yīng)用程序添加uClinux內(nèi)核運(yùn)行時(shí)，都需要對(duì)內(nèi)核進(jìn)行部分或全部的編譯，每次對(duì)內(nèi)核編譯完成后，都要先將FLASH存儲(chǔ)器中的內(nèi)容擦除，然后重新燒寫新編譯好的內(nèi)核到FLASH存儲(chǔ)器中去。