在嵌入式应用的领域里,从因特网设备到专用的控制系统,Linux操作系统的前景都很光明。由于Linux功能强大、可靠、灵活而且具有伸缩性,再加上它支持大量的微处理器体系结构、硬件设备、图形支持和通信协议,这些都使得它作为许多方案和产品的软件平台越来越流行。因此,利用Linux作为底层操作系统,在其上进行实时化改造,建立一个能够满足具体应用需求的操作系统是现在日益流行的嵌入式操作系统的解决方案。 本文结合国家总装备部“十五”预研课题“嵌入式实时Linux应用技术研究”,研究了嵌入式Linux应用于具体应用领域需要解决的关键问题,如内核实时化,可定制能力等。在此基础上设计实现了具有微秒级定时粒度的可定制嵌入式实时Linux原型系统,同时对嵌入式Linux内核配置工具进行了相关方面的研究。 本文首先介绍了嵌入式系统的概念、体系结构和应用特点,对嵌入式计算系统的关键技术进行了分析,并对嵌入式实时操作系统和嵌入式Linux做了简单的介绍。分析了Linux应用于嵌入式实时系统的优势、不足以及构建嵌入式Linux的方法。在此基础上,提出了基于Linux构建一个通用的、可定制的面向应用的嵌入式实时操作系统的方案。使用本系统,用户可以根据具体的应用需求来定制操作系统,以节省系统资源,并且具有广泛的适用性。 其次,针对Linux的实时能力有限,系统固有时钟粒度过于粗糙的缺点,本文在讨论比较了两种时钟粒度细化方案的基础上,结合国内外相关领域的研究方案,设计实现具有微秒级定时粒度的高精度定时器(HRT),进一步提高了系统的实时性。 最后,对提高嵌入式Linux定制能力进行了研究。在分析了普通Liunx的配置工具的基础上对其进行扩展,设计实现了细粒度内核配置工具:此外,还分析了目标配置工具TCT,针对TCT存在的不足提出了优化方案,并将优化过的TCT集成到嵌入式实时Linux原型系统中去。