前言

Linux應(yīng)用已從前幾年的盲目推進(jìn)和前一段的低迷期擺脫出來，更具理性、更重實(shí)效的Linux應(yīng)用時(shí)代即將到來。在世界發(fā)達(dá)國家，Linux早已涉足政府辦公、軍事戰(zhàn)略以及商業(yè)運(yùn)作的方方面面。在我國，隨著國民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)信息化的進(jìn)一步深入，Linux的應(yīng)用在電子政務(wù)、電子商務(wù)等各個(gè)領(lǐng)域中也突顯其不凡之處。Linux在我國起步較晚，隨著Linux在各行各業(yè)的廣泛成功應(yīng)用，企業(yè)對Linux人才的需求也將持續(xù)擴(kuò)大。巨大的人才需求，使人們感覺到了學(xué)習(xí)Linux的迫切性，也使一些商家看到了商機(jī)。Linux這個(gè)免費(fèi)的開放源代碼的操作系統(tǒng)正以狂風(fēng)暴雨之勢席卷整個(gè)世界，它不僅出現(xiàn)在企業(yè)服務(wù)器和專業(yè)怪才的討論中，也開始在家用PC上生根。Linux的普及程度正在與日俱增。

另外，隨著計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及和3C（計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)電子）合一的加速，微型化和專業(yè)化成為發(fā)展的新趨勢，嵌入式產(chǎn)品成為信息產(chǎn)業(yè)的主流。Linux從1991年問世到現(xiàn)在，短短的十幾年時(shí)間已經(jīng)發(fā)展成為功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)完善的操作系統(tǒng)之一；可運(yùn)行在x86、Alpha、Sparc、MIPS、PPC、Motorola、NEC、ARM等多種硬件平臺(tái)，而且開放源代碼，可以定制；可與各種傳統(tǒng)的商業(yè)操作系統(tǒng)分庭抗?fàn)帯Ｔ絹碓蕉嗟钠髽I(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)都轉(zhuǎn)向嵌入式Linux的開發(fā)和研究上，在新興的嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)也獲得了飛速發(fā)展。

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適用于系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)性是嵌入式系統(tǒng)的基本要求，其次，還要求代碼小、速度快、可靠性高。嵌入式Linux（Embedded Linux）是指對Linux經(jīng)過裁剪小型化后，可固化在存儲(chǔ)器或單片機(jī)中，應(yīng)用于特定嵌入式場合的專用Linux操作系統(tǒng)。嵌入式Linux的開發(fā)和研究已經(jīng)成為目前操作系統(tǒng)領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。與其他嵌入式操作系統(tǒng)相比，Linux的特點(diǎn)如下：

第一，Linux系統(tǒng)是層次結(jié)構(gòu)且內(nèi)核完全開放。Linux是由很多體積小且性能高的微內(nèi)核系統(tǒng)組成。在內(nèi)核代碼完全開放的前提下，不同領(lǐng)域和不同層次的用戶可以根據(jù)自己的應(yīng)用需求方便地對內(nèi)核進(jìn)行改造，低成本地設(shè)計(jì)和開發(fā)出滿足自己需求的嵌入式系統(tǒng)。

第二，強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持功能。Linux誕生于因特網(wǎng)時(shí)代并具有UNIX的特性，保證了它支持所有標(biāo)準(zhǔn)因特網(wǎng)協(xié)議，并且可以利用Linux的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧將其開發(fā)成為嵌入式的TCP／IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。此外，Linux還支持ext2、fat16、fat32、romfs等文件系統(tǒng)，為開發(fā)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用打下了很好的基礎(chǔ)。

第三，Linux具備一整套工具鏈，容易自行建立嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和交叉運(yùn)行環(huán)境，可以跨越嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中仿真工具的障礙。Linux也符合IEEE POSIX.1標(biāo)準(zhǔn)，使應(yīng)用程序具有較好的可移植性。

傳統(tǒng)的嵌入式開發(fā)的程序調(diào)試和調(diào)試工具是用在線仿真器（ICE）實(shí)現(xiàn)的。它通過取代目標(biāo)板的微處理器，給目標(biāo)程序提供一個(gè)完整的仿真環(huán)境，完成監(jiān)視和調(diào)試程序；但一般價(jià)格比較昂貴，只適合做非常底層的調(diào)試。使用嵌入式Linux，一旦軟硬件能夠支持正常的串口功能，即使不用仿真器，也可以很好地進(jìn)行開發(fā)和調(diào)試工作，從而節(jié)省了一筆不小的開發(fā)費(fèi)用。嵌入式Linux為開發(fā)者提供了一套完整的工具鏈（tool chain）。它利用GNU的gcc作為編譯器，用gdb、kgdb、xgdb作為調(diào)試工具，能夠很方便地實(shí)現(xiàn)從操作系統(tǒng)到應(yīng)用軟件各個(gè)級別的調(diào)試。

第四，Linux具有廣泛的硬件支持特性。無論是RISC還是CISC、32位還是64位等各種處理器，Linux都能運(yùn)行。Linux通常使用的微處理器是Intel x86芯片家族，但它同樣能運(yùn)行于Motorola公司的68K系列CPU和IBM、Apple、Motorola公司的PowerPC CPU以及Intel公司的StrongARM CPU等處理器。Linux支持各種主流硬件設(shè)備和最新硬件技術(shù)，甚至可以在沒有存儲(chǔ)管理單元（MMU）的處理器上運(yùn)行。這意味著嵌入式Linux將具有更廣泛的應(yīng)用前景。

因此，筆者認(rèn)為，Linux操作系統(tǒng)不僅是計(jì)算機(jī)專業(yè)中網(wǎng)絡(luò)專業(yè)、軟件專業(yè)學(xué)生的必修課，也是電子專業(yè)，特別是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生的必修課。在本書的安排中，我們強(qiáng)調(diào)字符命令的學(xué)習(xí)，而非圖形界面的學(xué)習(xí)。這是因?yàn)槲覀兊哪繕?biāo)是培養(yǎng)Linux服務(wù)器系統(tǒng)管理人才或嵌入式系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用人才，而不是一般的桌面應(yīng)用。對于通用操作系統(tǒng)的桌面應(yīng)用，Linux系統(tǒng)還不具備與Windows系統(tǒng)對抗的優(yōu)勢。

本教材是編者幾年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，每講都有企業(yè)項(xiàng)目場景、教學(xué)目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，這3部分是每講的核心。技術(shù)環(huán)節(jié)的詳細(xì)說明和解釋放在每講的引言中和最后的附錄中。企業(yè)場景的設(shè)計(jì)是根據(jù)實(shí)際的需求編制的，并非一成不變，教師可根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)修改，這里只是起到拋磚引玉的作用。

參加編寫的人員還有楊帆、樂斌、鐘曉強(qiáng)、邵振翔、孫雄英、吳冬燕等。

在寫作過程中，參考了國內(nèi)外許多專家、學(xué)者發(fā)表的論文和著作等資料，在此表示衷心的感謝！

編者

2011年12月