摘要：針對現有嵌入式操作系統學習中存在的問題，設計了一種既適合基本理論學習，又可以進行高級開發實踐的學習平臺。通過對WRT54 GL路由器硬件的簡單改造，使其成為學習開源OpenWrt和Xinu操作系統的優秀平臺。平臺設計簡單易行，簡繁得當，費用低廉，是嵌入式操作系統學習的一個好的選擇。
關鍵詞：路由器；嵌入式操作系統；OpenWrt；Xinu

引言
近年來，隨著嵌入式系統的飛速發展和廣泛應用，裸機模式已無法適應日益復雜的系統開發，嵌入式操作系統已經成為開發中不可或缺的核心軟件，對其進行學習研究的需求也日益突出。
嵌入式操作系統的學習平臺雖然多種多樣，但選擇一個合適的平臺卻并不簡單。商業系統通常有著完善的支持，但復雜的架構、昂貴的價格和不公開的源代碼使得它們難以成為初學者學習的對象。主流的開源操作系統，雖然可以獲得源代碼實現，但龐大的代碼行，使得系統的機理被復雜的細節掩蓋，依然令人望而卻步。專門的教學操作系統，有針對地簡化了代碼實現，但又因為缺乏應用實例而缺乏公信力。
此外還存在硬件平臺成本過高造成的軟硬件脫節的問題，完全脫離硬件平臺的軟件學習使人難以全面掌握嵌入式系統。基于虛擬環境進行仿真雖然一定程度上解決了這個問題，但是缺少硬件平臺的實踐終究無法獲得較深的感性認識，極易忽視很多真實環境的注意事項。
針對這些問題，本文提出了一種基于路由器設計嵌入式操作系統學習平臺的思路，以LinKsys WRT54GL路由器作為硬件平臺，選擇開源OpenWrt作為主操作系統用于高級實踐開發的學習，嵌入式Xinu作為從操作系統用于基礎理論的學習。把兩個優秀的嵌入式操作系統集中到同一個硬件平臺，比較好地解決了當前嵌入式操作系統學習平臺存在的功能繁簡不當、軟硬件容易脫節的問題，同時大大降低了學習成本。

1 平臺的架構設計
1．1 硬件平臺選擇
現在，市面上常用的無線路由器大多采用的是ARM或MIPS的處理器，這些產品本身就是嵌入式系統的典型應用。更為重要的是有很多產品不僅有著強大的運算能力和豐富的板載資源，而且支持眾多第三方固件，可以通過升級固件豐富功能，擴展能力極佳，作為嵌入式操作系
統的硬件平臺非常合適。
LinKsys公司的WRT54GL是一個極易采購的經典無線路由器，它擁有200 MHz的處理器，板載4 MB Flash和16 MB Ram完全勝任嵌入式開發的學習、研究和開發。更為重要的是，在網絡上已有很多為它設計的開源項目，使得學習資源唾手可得。
1．2 軟件平臺架構
考慮到學習研究的需要，源代碼的公開與否是選擇軟件平臺的首要條件，因此確立了以開源操作系統為選擇目標。同時考慮到功能的平衡——既要能夠用于操作系統基本原理的學習，又要能夠完成進一步的高級功能學習，繁簡得當的雙操作系統的軟件架構就成為當然的選擇。這樣的架構使得既可以在學習初期利用代碼較為簡潔的從操作系統完成理論的學習和實踐，又可以在后期利用功能強大的主操作系統完成進階學習，兩者結合相得益彰，貫穿整個嵌入式操作系統的學習過程。
1．2．1 主操作系統
在選定了WRT54GL作為硬件平臺后，自然就需要為其選擇適當的開源路由操作系統。開源路由操作系統非常之多，常見的有Vyatta、Cle arOS、Endian、Untangle、RouterOS、HyperWRT、OpenWrt、DD—WRT等。其中OpenWrt和DD—WRT獲得了更為廣泛的支持，有著良好的社區資源，它們都可以被看作一個獨立的嵌入式設備的Linux發行版，而不僅僅是一個單一的、靜態的固件，支持的硬件相當豐富，WRT54GL也不例外。
DD—WRT功能強大而且簡單易用，它重點關注的是Web配置方式，這使得DD—WRT的Web功能比OpenWrt強大得多，因此DD—WRT的用戶群很龐大。
OpenWrt的優勢是用戶可以隨意地安裝軟件。OpenWrt的包管理提供了一個完全可寫的文件系統，并允許自定義設備和應用軟件包，具有完全定制的能力。
DD—WRT和OpenWrt各有優缺點。總的來說DD—WRT傾向于關注使用者的感受，因此較為易用，OpenWrt傾向于關注開發者的使用，因此更為開放。
但是就學習研究而言，OpenWrt的擴展性要更勝一籌。現在的DD—WRT雖然也可以自己裝軟件，但只能裝在jffs或mmc目錄中，除jffs、mmc、tmp目錄外其他的目錄是不可寫的，而OpenWrt則不存在這些限制。
此外，OpenWrt系統使用和Linux類似的庫文件，比如它所包含的uClibc的C庫使得開發人員通過簡單的補丁包即可輕松運行現有的Linux程序。而且程序通過TFTP和CFE上傳到路由器后，用戶還可以使用串行口進行通信和調試。因此我們選擇OpenWrt作為主操作系統，便于在掌握了操作系統基本理論之后，進行高階的學習研究。
1．2．2 從操作系統
Xinu操作系統20世紀80年代中期誕生于美國普渡大學，目標主要是用于操作系統教學。它是一種小巧、優雅的操作系統，支持動態創建進程、動態分配內存等操作系統的功能，有shell命令和I／O函數。同時支持TCP／IP協議，可以管理本地和遠程文件系統。
除了應用于教育領域以外，由于Xinu的體積很小，功能強大，所以也非常適用于嵌人式環境，現在已被移植到從8位、16位到32位嵌入式處理器平臺上，并有多個工業級的應用，有較好的應用價值。
美國馬奎特大學的嵌入式Xinu項目對其進行了相應的研究，并將其移植到嵌入式MIPS平臺。嵌入式Xinu是一個持續研究和實施的項目，當前版本支持Linksys公司的WRT54GL和WRT160NL的路由器，以及Qemu虛擬機。因此我們選擇嵌入式Xinu作為從操作系統進行基礎理論的學習。