|
摘 要 嵌入式系統的特點決定了它具有功能的專用性，而不能作爲一種通用的計算機系統。基於Linux操作系統開發嵌入式產品，必須對它的啓動程序進行定製。本文研究了Linux操作系統的啓動過程，並給出瞭如何爲嵌入式Linux系統添加用戶自己的啓動服務，以及指定開機後運行的主功能程序的方法。
關鍵詞 嵌入式 Linux 啓動程序
一、嵌入式系統的概念及特點[1]
引用電氣工程師協會IEE給嵌入式系統下的一個定義：嵌入式系統是用來控制或監視機器、裝置或工廠等大規模系統的設備。但是後來隨着嵌入式系統的發展，這個定義就變得不是很準確。比如說像手機、PDA及電子詞典之類的小型設備，它們均由內部的嵌入式系統控制，但是卻不可稱之爲大規模的系統。
有些文獻這樣下定義我覺得比較確切：嵌入式系統是電腦軟件與硬件的綜合體，它是以應用爲中心，以計算機技術爲基礎，軟硬件均可裁剪，能夠適應實際應用中對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的專用計算機系統。
嵌入式系統具有以下幾個特點：
1、 嵌入式系統是先進的計算機技術、半導體技術以及電子技術與各個行業的具體應用相結合的產物。也就是說嵌入式系統並不像通用計算機那樣通用，而是與各待業的特定應用相關聯的，每行每業的嵌入式系統要實現的功能也不一樣。因此，在嵌入式系統上沒有哪個公司的操作系統和處理器能夠壟斷市場。
2、 嵌入式系統實現的功能單一，通常是面向用戶、面向產品、面向特定應用的，一般只實現某行業的特定功能。
3、 成本低、體積小、功耗低及可靠性高，在運行速度及存儲容量上有一定的限制。
4、 嵌入式系統本身不具備在其上進一步開發的能力，必須要在相關的開發平臺上開發。
5、 全自動操作循環，一直重複地執行一個特定的程序
嵌入式系統的靈魂應該說是它的嵌入式操作系統，本文使用的是嵌入式Linux，硬件基礎是基於x86的嵌入式主板。由上述嵌入式系統的特點可知，爲了讓嵌入式系統具有一個產品或儀器的特性，不能讓像通用計算機那樣開機後進入桌面系統，而是要運行指定服務和一個特定的用戶應用程序。本文將如何讓Linux開機後執行指定服務和運行一特定的用戶程序進行探討。
二、Linux系統的啓動過程
讓我們先了解一下Linux系統啓動的過程。當引導程序(如LILO)加載Linux內核映象啓動時，它先進行內核的初始化工作，主要是檢測整個硬件環境。內核初始化完成後，系統就啓動init進程，它是系統的第一個用戶級進程。Linux系統具有許多運行級別，它由文件/etc/inittab文件決定，各級別的功能如下：
0：終止或停止系統的運行
1：單用戶模式
2：多用戶模式，但無網絡功能
3：多用戶模式且有網絡功能
4：保留，用戶可以定義自己的啓動模式
5：圖形界面登陸模式
6：重新啓動系統
init進程運行後，它會訪問/etc/inittab文件，該文件確定系統運行於上面的哪個級別。由於嵌入式系統的特性，我們要讓系統運行於級別1上，即單用戶模式，這只要在/etc/inittab文件的id:3:initdefault行，將3改爲0即可。同時每個級別還對應了一個啓動各種服務的腳本目錄，一般在/etc/rc.d/下面。
接着init進程又分別啓動/etc/rc.d/rc.sysinit和與等級n相對應的/etc/rc.d/rcn.d目錄裏的初始化進程，最後init會運行用戶登陸程序，這時在終端上就會顯示login：的登錄信息，用戶登錄成功後會啓動shell程序，shell啓動後，它會讀取並執行文件/etc/profile，/etc/bashrc，和用戶主目錄下的文件.bashrc，這些文件負責建立用戶自己的環境。
三、設置特定服務及開機啓動程序
如前所述，添加指定服務，定製特定的啓動程序，就從配置文件/etc/rc.d/rcn.d和/etc/profile入手。
1、添加指定的服務：是指在系統啓動時進行一些用戶所需要的操作，如初始化用戶應用程序或用戶開發的新硬件等等。可以增加自己的腳本程序來完成這些工作，主要步驟如下：
(1) 仿照系統目錄/etc/rc.d/init.d裏的任何一個腳本文件的格式自己編寫一個啓動服務腳本文件。
(2) 將寫好的腳本文件拷貝到/etc/rc.d/init.d目錄下。因爲/etc/rc.d/rcn.d只是/etc/rc.d/init.d的一個鏈接，故要將真實的文件先拷到後者的目錄下。
(3) 在相應的運行級別n的/etc/rc.d/rcn.d下建立該腳本文件的鏈接。如運行級別爲2，則n=2，目錄即爲/etc/rc.d/rc2.d。假如該腳本名爲initform，鏈接名定爲my_initform，則鍵入如下命令即可：ln –s /etc/rc.d/init.d/initform /etc/rc.d/rc2.d/my_initform。
完成以上幾步後，系統開機後就會自動執行腳本initform裏的服務。
2、運行特定用戶應用程序：這裏主要是指GUI應用程序，如果原系統啓動後直接進入桌面系統，則要將桌面程序在相應腳本中屏蔽，然後修改/etc/profile腳本定製用戶自己的程序。步驟如下：
(1) 在startx腳本中將運行相應的桌面系統程序屏蔽。例如桌面系統程序名爲qvwm(紅旗嵌入式Linux的桌面系統)，則修改內容如下：
……
# xinit /usr/bin/qvwm
#加個“#”表示將這行腳本屏蔽掉
(2) 修改/etc/profile，啓動用戶應用程序。如用戶應用程序名爲start_initform，且在目錄/root/ 下，則在它的末尾加上如下幾行內容：
……
export LC_ALL=zh_CN.GB2312
#設置中文化環境
cd /root/
#切換到應用程序當前目錄
xinit ./start_initform
#運行指定的用戶應用程序
修改完成後，重新啓動系統，則當系統初始化完後，會執行用戶指定的服務，且最後運行用戶應用程序，達到嵌入式系統的要求。
參考文獻
1 李善平，劉文峯，王煥龍. Linux與嵌入式系統. 清華大學出版社，2002
2 鄒思軼. 嵌入式Linux設計與應用. 清華大學出版社，2002
3 王學龍. 嵌入式Linux系統設計與應用. 清華大學出版社，2001
4 於明儉，陳嚮明，方漢. Linux程序設計權威指南. 機械工業出版社，2001
5 聯想軟件超星空工作室. 精通Linux系統管理與應用開發技術. 清華大學出版社，2001
6 李主琛. Linux面向對象窗口高級編程. 科學出版社，2001
7 徐千洋. Linux 函數庫參考手冊. 中國青年出版社，2002
|
