探讨有关嵌入式操作系统内核原理与开发的研究

　　操作系统是很多人每天必须打交道的东西，因为在你打开电脑的一刹那，随着自检结束，你的windows系统已经开始运行了。如果问大家操作系统是什么?可能有的人会说操作系统就是windows，就是那些可以放大、缩小、移动的窗口。

　　对曾经是计算机专业的朋友来说，这个答案还要稍微复杂一些，操作系统可能还有、、ios、sun solaris、aix等。如果再细化一点，对嵌入式工具比较解的朋友还会有新的补充，因为在他们看来，vxworks、、ucos也都是操作系统，虽然它们好多系统连界面都没有。

　　既然操作系统称之为一个系统，那么它必然是由好多的部件组成的。有过嵌入式开发经验的朋友都知道，要想使一个在arm芯片上真正跑起来，它必须有三个部分组成，即boot + 内核 + 文件系统。而真正内核的东西其实很少，也就是cpu初始化、线程调度、内存分配、文件系统、网络协议栈、驱动这些部分组成。那么是不是所有的芯片都需要跑操作系统呢?我们可以举个例子。

　　现在有一个简单的温度测量电路，它由三部分组成：1、;2、温度模块;3、模块。

　　我们设计这么一个温度测量电路其实就是一个目的，那就是为了实时获取当前的温度信息。那么，这么一个简单的电路应该怎么设计程序呢?其实很简单。

　　[cpp] plaincopy void sleep(int )

　　{ int outer;int inner;

　　for(; outer < ; outer++)

　　{ for(inner = 0; inner < 1000; inner++)

　　;}

　　void main()

　　{ while(1)

　　{ /* temperature */ sleep(1000);/* send temperature to wireless */ sleep(1000);}

　　如果我们需要cpu干的事情很少，甚至极端一点说只有一件事情，那么根本没有设计操作系统的必要。我们设计出操作系统，主要是想在单位时间内完成几件事情。打个比方来说，你完全可以在工作的时候一遍写文档、一遍收发电子邮件，偶尔还能开个小差休息一会。 所以操作系统就是为了共享资源而存在的。

　　认识操作系统的用途不难，关键是如何把操作系统用代码写出来。也许有人会跟你说，免费的代码一大堆，就不错，你下载下来直接读就好了。但是我告诉你，最新的内核版本已经轻松的越过了3.0，整个代码的长度远在千万行之上，你可能从哪看起都不知道。

　　可能此时又有人不同意了，看不懂高版本的linux，可以看看linux低版本的代码，0.11版本的代码就不错，因为赵炯就是怎么推荐的。我要说的是，0.11的代码固然好，但是怎么编译版本、怎么修改代码、怎么构造文件系统、怎么跑起来是我们绕不过的一道难题。对于很多朋友来说，阅读linux代码尚且困难，更不要说后面还需要完成的一大摊子烂事了。

　　说了这么多，我们需要的的内核代码是什么样的?其实在我看来，很简单。它只要满足下面两个条件就可以了，(1)像用户软件一样可以运行;

　　(2)像用户软件一样可以单步调试。

　　要解决这些问题，对linux系统来说上不难解决。要解决os的运行和调试问题，关键就在于如何仿真中断和实现os的任务切换。至于任务的开启、运行和挂起，内存分配，互斥量，信号量，文件系统，tcp/ip协议栈，GUI操作，这些其实都是可以在linux上进行仿真和操作的，朋友们可以尽请放心。这部分的内容，我们会在以后的博客中陆续展开。

　　为了能够更好地阅读后面发表的博文，我建议你巩固一下下面这些知识，这样会对你的理解有很大的裨益。

　　(1)cpu 结构，了解中断流程就行;

　　(2)linux 汇编语言;

　　(3)函数堆栈格式和内容;

　　(4)互斥量、信号量的使用方法;

　　(5)调度的基本策略;

　　(6)内存分配的基本方法;

　　(7)tcp/ip 编程;

　　(8)gui编程方法，可以参考windows的方法;

　　(9)系统中的内存布局、编译原理等等。