嵌入式Linux系统的三层结构详解

一：什么是嵌入式系统：

一般指非PC系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备和器材。它是以应用为中心，软硬件可裁剪的，适用应用系统对功能，可靠性，成本，体积，功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。

定义：嵌入到对象系统中的专用计算机系统。对象系统是指所嵌入的宿主系统；

          嵌入性，专用性和计算机系统是计算机系统的三个基本要素；

          它们分别指：（1）嵌入性：是指嵌入到对象系统中，满足对象系统的环境要求，如物理环境（小型），电气环境(可靠)，成本低廉等要求；   （2）专用性：嵌入式系统的软硬件可裁剪，可满足对象系统要去的最小软、硬件配置；  （3）计算机系统：嵌入式系统必须满足对象系统控制要求的计算机系统，这样的计算机系统必须配置有与对象系统相适应的接口电路。

二：嵌入式Linux系统结构

由图可知：嵌入式Linux系统分三层：应用层，内核层，硬件层。

1：应用层是一些应用程序和库，是面向用户的，如命令，QQ等应用程序；

2：内核层的主要功能是设备驱动，进程管理，内存管理，文件系统和网络通信；

其中，内核与应用程序之间是系统调用接口（函数），它为用户提供内核的功能，同时也保护了内核。but，问题来了，为什么内核要向用户提供这些接口（函数）呢？

其主要原因有：(1)：内核要为应用程序服务，应用程序如果没有内核服务，则功能非常单一;   

 (2) 内核是一个稳定的代码，同时也要为多个用户空间的程序服务，为了防止用户空间的某些程序使内核代码崩溃或产生其它问题，而不能为其他用户服务，所以内核向用户空间提供接口（函数），并在这些接口函数中加上了一些保护，这样将向符合接口函数的应用程序提供服务，同时也保护了内核。（在学习函数接口时，我们主要关注接口的功能、参数、返回值）。

内核层与硬件层之间的接口是驱动程序，驱动程序负责硬件操作，内核提供了驱动程序的添加机制，便于开发人员将驱动代码添加到内核中。

3：硬件层是以信号为对象，完成各种信号之间的相互转换，通常信号变换前后其承载的信息保持不变，因此，无论如何变换，信号之间总是存在某种函数关系。

嵌入式系统硬件电路是由微处理器，存储器，输入输出设备，通信与扩展接口构成。

微处理器：处理器将所有可操作的硬件资源全部以地址空间的形式组织在一起，上层系统（软件）只看到统一的地址空间。可见处理器的第一任务就是将所有的硬件资源组织在一起，供软件操作，这项工作即寻址。

处理器的另一项任务就是对数据进行转移，各种算术逻辑运算，决定这些操作的就是程序，或称指令。

存储器：用于保护系统的程序指令和运行过程中所需的寄存空间。

输入输出设备/通信与扩展接口：实现系统与外界环境之间的信息交换。