黃煒

摘 要 本文提出了一種利用虛擬機技術(shù)搭建嵌入式Linux系統(tǒng)的實現(xiàn)思路和設(shè)計方法，基于虛擬機的開發(fā)環(huán)境進行了系統(tǒng)功能的拓展研究，利用虛擬機技術(shù)開發(fā)嵌入式系統(tǒng)，實現(xiàn)了嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)，提升了開發(fā)的效率，滿足了實際工作的需要

關(guān)鍵詞 嵌入式Linux系統(tǒng) 開發(fā)系統(tǒng)軟件 虛擬機技術(shù)

0引言

利用虛擬機技術(shù)進行嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)具有很多方面的優(yōu)勢，因為虛擬機技術(shù)不會對原來測試的環(huán)境造成任何破壞，在運行完虛擬機之后進行完測試還可以恢復原來的運行環(huán)境，因此不會對系統(tǒng)的運行做出任何方面的更改，在系統(tǒng)運行的過程中虛擬機所提供的是一種獨立而可靠的運行環(huán)境，在這種可靠的運行環(huán)境之中，客戶對虛擬機的操作并不會對主機產(chǎn)生任何破壞，主機的運行環(huán)境也不會因而產(chǎn)生更多破壞。虛擬機所具備的高度的可移植性是特別豐富的，只要具備了方便而高度的可執(zhí)行性，就無需備份虛擬機的文件就可以進行規(guī)范的操作，有時候只需要將一種文件移植到另一種計算機之上就可以進行簡單的操作，不需要完善所有的底層產(chǎn)品設(shè)計，虛擬機是一種嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程，可以為嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)提供非常廣闊的應(yīng)用前景，使得一臺計算機之中可以運行多種嵌入式系統(tǒng)。利用Linux系統(tǒng)進行嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)不僅價格低而且可以利用豐富的系統(tǒng)資源，但是實現(xiàn)的技術(shù)設(shè)計路徑非常復雜，開發(fā)出一種嵌入式的Linux系統(tǒng)需要調(diào)試跨平臺的開發(fā)環(huán)境，進行嵌入系統(tǒng)的研究面臨著很多難題，虛擬機技術(shù)是一種新興的Linux系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)，在一臺已經(jīng)安裝有操作系統(tǒng)的計算機當中構(gòu)建一個可以安裝Linux系統(tǒng)的虛擬機，涉及到如何進行Linux系統(tǒng)開發(fā)的問題，如何利用Linux系統(tǒng)進行環(huán)境開發(fā)涉及到很多現(xiàn)實問題。

1進行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的環(huán)境

嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢非常廣泛不僅成本較低可以節(jié)省大量項目資源，而且開發(fā)方便，技術(shù)路徑不復雜。嵌入式系統(tǒng)進行開發(fā)的環(huán)境往往是受到多種限制的，因此直接利用嵌入式軟件系統(tǒng)的平臺進行硬件上的直接程序編寫是困難的，目前多采用利用計算機程序進行編程的方法，利用計算機平臺進行交叉編譯，形成二進制代碼之后再復制到目標平臺的特定位置存儲，根據(jù)交叉開發(fā)環(huán)境的要求，進行嵌入式軟件的開發(fā)需要特殊的環(huán)境要求，進行交叉軟件語言編譯和文件鏈接是調(diào)整嵌入式軟件應(yīng)用開發(fā)環(huán)境的必然要求，進行嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)和目標計算機的開發(fā)需要借助目標計算機的幫助，需要借助到宿主機。

宿主機通常是一臺普通的計算機，宿主機通過串口和網(wǎng)絡(luò)接口與外界進行連接，通常宿主機的硬件配置比較高端，一般包含有一個功能齊全的操作系統(tǒng)和可利用的豐富開發(fā)軟件，通常條件較好的宿主機有利于應(yīng)用軟件的開發(fā)，宿主機一般在應(yīng)用軟件開發(fā)的過程中使用，嵌入式系統(tǒng)可以在嵌入式應(yīng)用軟件的實際環(huán)境中運行，目標機上具有一套可以替代實際運行的操作系統(tǒng)的模仿系統(tǒng)，因而目標機的硬件資源通常不如宿主機那么先進。

2嵌入式軟件環(huán)境的搭建方案

常見的嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)環(huán)境大都是電子計算機加上Windows操作系統(tǒng)或者Linux系統(tǒng)，通常Windows系統(tǒng)的內(nèi)核進行代碼編寫的時候通常會涉及到項目進程，利用Linux系統(tǒng)進行軟件開發(fā)涉及到調(diào)試問題和編譯的交叉問題，因此采用Linux系統(tǒng)加Windows系統(tǒng)進行軟件開發(fā)更為適合計算機作為宿主機的工作。除了上述兩種開發(fā)環(huán)境之外，還可以嘗試利用更多的計算機來進行軟件和測試環(huán)境的開發(fā)，提供了良好的開發(fā)環(huán)境之后，在調(diào)試程序的時候不再奔波于多臺宿主計算機之間，可以方便的實現(xiàn)資源共享，只要一個合格的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，就可以在不占用過多硬件資源的情況下，方便地使用各種軟件資源，在進行程序調(diào)試的時候通常需要調(diào)用各種軟件資源，如果硬件的占用比較大，利用起來將會非常不方便，在節(jié)省了資源和成本的情況下，不需要頻繁的在Windows系統(tǒng)和Linux系統(tǒng)之間進行調(diào)換，就能把大部分工作完成，方便開發(fā)人員集中精力完成其他工作任務(wù)，在節(jié)省工作時間的同時提升了工作的效率。經(jīng)過試驗探究之后，筆者發(fā)現(xiàn)虛擬機技術(shù)可以完美的解決系統(tǒng)調(diào)用的問題，虛擬機技術(shù)可以實現(xiàn)在傳統(tǒng)計算機平臺上調(diào)用多種虛擬的計算機環(huán)境，可以進行多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境情況下的開發(fā)工作，開發(fā)人員的工作效率也能提升，從而開發(fā)人員可以進行更高效率的開發(fā)調(diào)試工作。

3虛擬機技術(shù)

利用虛擬機技術(shù)可以在多臺計算機之間進行虛擬計算機系統(tǒng)的輪換操作，可以利用多臺虛擬計算機的操作系統(tǒng)實現(xiàn)操作軟件的封裝，模仿出多臺虛擬計算機之后，可以將虛擬計算機在物理機器上實現(xiàn)存放，在開發(fā)者實現(xiàn)最大限度的利用計算機之后，可以更好地利用硬件資源，虛擬計算機主要由如下幾種產(chǎn)品，第一，使用MAC系統(tǒng)的virtual PC，可以再Mac OS上安裝有Windows系統(tǒng)或者Linux系統(tǒng)，第二在運行Windows系統(tǒng)的計算機之上再運行Linux或者NETWARE系統(tǒng)，第三，還可以是Virtual Server，通過建立服務(wù)器專用的虛擬機服務(wù)器，模擬出虛擬的PC計算機，可以嘗試在一臺機器上虛擬出多種操作系統(tǒng)。常見的virtual PC for Windows虛擬機有VMWare和Virtual PC，這兩者的功能都比較強大，安裝程序也非常簡單，這兩種軟件的區(qū)分在于VMWare可以不用模擬出顯卡，但是需要通過VMWare tools來提升分辨率和色彩艷麗度，通過嘗試利用VGA，在VIRTUAL PC上面模擬出一種比較通用的顯卡S3，因此這種軟件的通用性比較強大，可以通過顯示VMWare.connectix.com網(wǎng)站，利用新版的VIRTUAL PC軟件，該軟件可以支持基本上所有的X86系統(tǒng)，可以嘗試多種操作。Virtual操作的方法和VMWare的操作方法基本上是差異很大的，VMWare可以通過虛擬網(wǎng)卡實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的互相，但是通過VIRTUAL PC可以實現(xiàn)往卡上綁定virtual PC的服務(wù)的功能，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能的共享。虛擬機技術(shù)的應(yīng)用為嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)帶來了很多便利條件，例如虛擬機可以還原測試后的系統(tǒng)鏡像，不用對原生的系統(tǒng)進行更改，就可以恢復到系統(tǒng)原來的環(huán)境，虛擬機提供的是獨立的運行環(huán)境，在這個環(huán)境之中用戶的操作不會更改虛擬機的設(shè)置，在主機與虛擬機之間不用進行文件的配置就可以輕松地創(chuàng)建應(yīng)用場景，不需要更改系統(tǒng)軟件的底層設(shè)計，虛擬機為軟件的開發(fā)設(shè)置了良好環(huán)境，可以提供給系統(tǒng)開發(fā)者研究嵌入式系統(tǒng)的初始條件。

4虛擬機所需要的環(huán)境的開發(fā)

虛擬機可以實現(xiàn)將兩臺計算機才能夠完成的工作集中到一臺計算機當中，因此對計算機軟件運行的環(huán)境的硬件要求特別高，主要是對CPU的要求特別高，同時硬盤容量和內(nèi)存大小都需要滿足一定的條件，虛擬機可以將兩臺電腦的執(zhí)行任務(wù)集中到一臺電腦之中，目前的電腦CPU都是I7以上，并且內(nèi)存都在4G左右，硬盤在500G大小左右，還是可以滿足運行虛擬機的要求的。筆者進行實驗所選用的電腦為I5CPU的電腦，選用的是320G的硬盤，加上4G大小的內(nèi)存，虛擬機軟件選用的是VIRTUAL PC5.0，所采用的宿主操作系統(tǒng)是Windows7，所選用的客戶機所安裝的是Debian系統(tǒng)，可以充分利用win7系統(tǒng)所提供的服務(wù)和Debian系統(tǒng)所包含的豐富的軟件包，為了使得虛擬機獲得更好的運行效果，Debian系統(tǒng)所選用的知識最簡單的ARM工具鏈，而放棄了GUI，同時為了使得實際實驗的效果沒有延遲，選用了根據(jù)自身要求所開發(fā)的REDHat軟件，作為操作系統(tǒng)所采用的開發(fā)軟件，如果進行GUI的開發(fā)可能需要更高的電腦配置，筆者實驗所用的電腦可能還未達到運行GUI程序的要求。進行Virtual的安裝非常簡便，本文不再詳細描述，需要注意的是在安裝的時候需要采用靜態(tài)IP分配的安裝方法，如果所用的IP分配方法是動態(tài)的IP分配方法，即通常所稱的DHCP，那么運行Virtual PC則需要設(shè)置相同的配置方案，在運行簡單的平臺計算機構(gòu)件的時候，需要采用成本比較低的網(wǎng)卡就行，因為Windows7系統(tǒng)本身并沒有過高要求，如果采用比較高端的網(wǎng)卡，在未進行聯(lián)網(wǎng)的情況下網(wǎng)絡(luò)有可能處于斷開的狀態(tài)，設(shè)定好的IP地址也會出現(xiàn)變化，變化后的網(wǎng)址有可能不能再次用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸。解決上述軟件IP地址分配方法的可行方案包括將網(wǎng)絡(luò)連接到集線器之上，或者是對運行的WINDOWS操作系統(tǒng)進行網(wǎng)卡的熱插拔，可以考慮安裝Microsoft的loopback軟件網(wǎng)卡，這樣就能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享的目標。

5結(jié)語

使用虛擬機進行嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)具有多方面的優(yōu)勢，因為虛擬機是一種可還原的技術(shù)，因此進行原模式的發(fā)展之后可以嘗試對測試環(huán)境進行更改和轉(zhuǎn)換，幫助系統(tǒng)快速的恢復原來的運行環(huán)境，虛擬機提供的是一種獨立而自然的環(huán)境，在運行的過程中可以隨時對客戶機進行簡單的操作，不用擔心實際操作環(huán)境因為主機的更換而發(fā)生任何改變?？梢試L試在虛擬機運行的時候進行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和通信協(xié)議的測試或者封裝，在虛擬機進行過備份之后可以嘗試更為方便的操作，提高移植的效果和可信度。由于Linux系統(tǒng)是一種開放源代碼的操作系統(tǒng)，因此該系統(tǒng)在眾多操作系統(tǒng)中一枝獨秀發(fā)展迅速，可以通過掌握這種系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)，降低軟件開發(fā)的成本，本文所介紹的正是利用一種虛擬機技術(shù)進行以Linux系統(tǒng)為開發(fā)環(huán)境的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的方法，利用的是一種Linux軟件的開發(fā)環(huán)境，可以為軟件開發(fā)人員提供便捷可靠的實用性環(huán)境。本文所提供的不僅是一種虛擬技術(shù)的搭建方法，也是一種利用Linux進行環(huán)境開發(fā)的設(shè)計思路和實現(xiàn)路徑，通過本文探討了如何構(gòu)建基本的開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)相應(yīng)系統(tǒng)的擴展功能，應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)在虛擬技術(shù)開發(fā)之中，可以降低項目成本，滿足項目需求，提高測試開發(fā)的實際效率。