嵌入式Linux應(yīng)用程序開發(fā)59

第5章

嵌入式Linux應(yīng)用程序開發(fā)

5.1開發(fā)環(huán)境的建立進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)前，首先要做的是搭建一套基于Linux操作系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，一般由目標(biāo)板和宿主機(jī)所構(gòu)成。目標(biāo)板用于運(yùn)行操作系統(tǒng)和系統(tǒng)應(yīng)用軟件，而目標(biāo)板所用到的操作系統(tǒng)的內(nèi)核編譯、應(yīng)用程序的開發(fā)和調(diào)試則需要通過宿主機(jī)來完成。開發(fā)環(huán)境對硬件沒有特殊的要求，但是為了雙方之間建立連接關(guān)系，關(guān)鍵的接口包括串口、以太網(wǎng)口和USB口等是必不可少的。嵌入式Linux的開發(fā)環(huán)境傳統(tǒng)的嵌入式開發(fā)環(huán)境需要單片機(jī)的仿真器，包含C語言、匯編語言、調(diào)試工具等的集成開發(fā)環(huán)境IDE和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等，整個(gè)開發(fā)系統(tǒng)建立起來至少需要幾萬元。由于Flash技術(shù)的發(fā)展，特別是一些CPU可以用JTAG接口下載調(diào)試，故仿真器已可以省去。隨著標(biāo)準(zhǔn)化的推廣，JTAG調(diào)試工具變得越來越簡單、越來越通用。一些BDM調(diào)試工具已經(jīng)簡單到只需在PC機(jī)并行口和單片機(jī)的JTAG接口之間加一級5V到3.3V的電平轉(zhuǎn)換，這使得自制調(diào)試工具變得越來越容易。軟件方面，Linux下的自由軟件GNUgcc可以完成幾乎所有知名CPU，以及DSP的交叉C編譯和調(diào)試，故可以省去IDE。個(gè)人用Linux開發(fā)嵌入式應(yīng)用程序，可以在自己的PC機(jī)上安裝一套Linux操作系統(tǒng)，使用Linux中的XWindows打開若干個(gè)窗口用于編譯、下載、調(diào)試等。如果整個(gè)研發(fā)小組由多名工程師組成，常采用的辦法是：用1臺(tái)PC機(jī)運(yùn)行Linux作為服務(wù)器；開發(fā)小組中每個(gè)成員都通過局域網(wǎng)用Telnet登錄到這臺(tái)Linux服務(wù)器上去；被開發(fā)的目標(biāo)板也掛在網(wǎng)上。在服務(wù)器的Linux環(huán)境下，各個(gè)工程師用GNUgcc編譯生成目標(biāo)代碼，再用FTP傳回到自己的PC機(jī)上，然后通過串行口或網(wǎng)絡(luò)下載到目標(biāo)機(jī)上。利用Cygwin建立模擬環(huán)境交叉編譯環(huán)境的建立交叉編譯就是在一個(gè)平臺(tái)上生成可以在另一個(gè)平臺(tái)上執(zhí)行的代碼。在宿主機(jī)上對即將運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)上的應(yīng)用程序進(jìn)行編譯，生成可在目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行的代碼格式。交叉編譯環(huán)境是一個(gè)由編譯器、連接器和解釋器組成的綜合開發(fā)環(huán)境。交叉編譯工具主要包括針對目標(biāo)系統(tǒng)的編譯器gcc、目標(biāo)系統(tǒng)的二進(jìn)制工具binutils、目標(biāo)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)c庫glibc和目標(biāo)系統(tǒng)的Linux內(nèi)核頭文件。在建立交叉編譯環(huán)境之前，首先需要下載包括binutils、gcc、glibc及Linux內(nèi)核在內(nèi)的源代碼，盡量選用較新版本，glibc和內(nèi)核源代碼的版本必須與目標(biāo)機(jī)上實(shí)際使用的版本保持一致，并設(shè)定shell變量PREFIX指定可執(zhí)行程序的安裝路徑。（1）編譯binutils。運(yùn)行configure文件，并使用--prefix=$PREFIX參數(shù)指定安裝路徑，使用--target=arm-linux參數(shù)指定目標(biāo)機(jī)類型，然后執(zhí)行makeinstall。（2）配置Linux內(nèi)核頭文件。執(zhí)行makemrproper進(jìn)行清理工作，然后執(zhí)行makeconfigARCH=arm（或makemenuconfig/xconfigARCH=arm）進(jìn)行配置。一定要在命令行中使用ARCH=arm指定CPU架構(gòu)，因?yàn)槟J(rèn)架構(gòu)為主機(jī)的CPU架構(gòu)，這一步需要根據(jù)目標(biāo)機(jī)的實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)的配置。配置完成之后，需要將內(nèi)核頭文件拷貝到安裝目錄：cp-dRinclude/asm-arm$PREFIX/arm-linux/include/asmcp-dRinclude/linux$PREFIX/arm-linux/include/linux（3）第一次編譯gcc。configure的運(yùn)行參數(shù)設(shè)置：--prefix=$PREFIX--target=arm-linux--disable-threads--disable-shared--enable-languages=c執(zhí)行makeinstall，將生成一個(gè)最簡單的gcc。由于編譯整個(gè)gcc是需要目標(biāo)機(jī)的glibc庫的，它現(xiàn)在還不存在，因此需要首先生成一個(gè)最簡單的gcc，它只需要具備編譯目標(biāo)機(jī)glibc庫的能力即可。（4）交叉編譯glibc。由于這一步驟生成的代碼是針對目標(biāo)機(jī)cpu的，因此它屬于一個(gè)交叉編譯過程。又因?yàn)樵撨^程要用到Linux內(nèi)核頭文件，默認(rèn)路徑為$PREFIX/arm-linux/sys-linux，因而需要在$PREFIX/arm-linux中建立一個(gè)名為sys-linux的軟連接，使其指向內(nèi)核頭文件所在的include目錄；也可以在接下來要執(zhí)行的configure命令中使用--with-headers參數(shù)指定linux內(nèi)核頭文件的實(shí)際路徑。configure的運(yùn)行參數(shù)設(shè)置如下，因?yàn)槭墙徊婢幾g，所以要將編譯器變量CC設(shè)為arm-linux-gcc：CC=arm-linux-gcc./configure--prefix=$PREFIX/arm-linux--host=arm-linux--enable-add-ons最后，按以上配置執(zhí)行configure和makeinstall，glibc的交叉編譯過程就算完成了，這里需要指出的是，glibc的安裝路徑設(shè)置為$PREFIXARCH=arm/arm-linux，如果此處設(shè)置不當(dāng)，第二次編譯gcc時(shí)可能找不到glibc的頭文件和庫。（5）第二次編譯gcc。運(yùn)行configure，參數(shù)設(shè)置為--prefix=$PREFIX--target=arm-linux--enable-languages=c,c++。運(yùn)行makeinstall。到此為止整個(gè)交叉編譯環(huán)境就完全生成了。建立一個(gè)交叉編譯工具鏈?zhǔn)且粋€(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程，為了節(jié)省時(shí)間，網(wǎng)上有一些編譯好的可用的交叉編譯工具鏈可以下載。本書所附光盤也帶有編譯好的交叉編譯工具鏈arm-linux-toolchains.tgz，只需簡單地解壓縮即可使用：tarxvzfarm-linux-toolchains.tgz–C/arm9假設(shè)工具鏈解壓縮到目錄/arm9。解壓完畢后把工具鏈目錄加入到環(huán)境變量PATH中即可。交叉編譯工具做完后，簡單驗(yàn)證一下。首先用文字輸入軟件建立一個(gè)helloworld.c文件：#include

<stdio.h>int

main(void){

printf("hello

world\n");

return

0;}然后在命令行執(zhí)行：$arm-linux-gcc

helloworld.c

-o

helloworld$file

helloworld如果輸出以下信息，說明成功建立了編譯工具。helloworld:

ELF

32-bit

LSB

executable,

ARM,

version

1,

dynamically

linked

(uses

shared

libs),

not

stripped5.2Linux及開發(fā)工具的使用GNU提供的編譯工具包括匯編器as、C編譯器gcc、C++編譯器g++、鏈接器ld和二進(jìn)制轉(zhuǎn)換工具objcopy?；贏RM平臺(tái)的工具分別為arm-linux-as、arm-linux-gcc、arm-linux-g++、arm-linux-ld和arm-linux-objcopy。GNU的所有開發(fā)工具都可以從上下載，基于ARM的工具可以從獲得。GNU的編譯器功能非常強(qiáng)大，共有上百個(gè)操作選項(xiàng)，這也是這類工具讓初學(xué)者頭痛的原因。不過，實(shí)際開發(fā)中只需要用到有限的幾個(gè)，大部分可以采用默認(rèn)選項(xiàng)。GNU工具的開發(fā)流程如下：編寫C、C++語言或匯編源程序，用gcc或g++生成目標(biāo)文件，編寫鏈接腳本文件，用鏈接器生成最終目標(biāo)文件（elf格式），用二進(jìn)制轉(zhuǎn)換工具生成可下載的二進(jìn)制代碼。Linux常用命令用戶在命令行輸入命令后，由外殼進(jìn)行解釋。外殼是一種命令解釋器，提供了用戶和操作系統(tǒng)之間的交互接口。外殼是面向命令行的，而XWindow則是圖形界面。外殼解釋的命令送往操作系統(tǒng)執(zhí)行。外殼可以執(zhí)行Linux的系統(tǒng)內(nèi)部命令，也可以執(zhí)行應(yīng)用程序。用戶還可以利用外殼編程，執(zhí)行復(fù)雜的命令程序。Linux提供幾種外殼程序以供選擇。常用的有Bourne外殼、C外殼和Korn外殼。各個(gè)外殼都能提供基本的功能，又有其各自的特點(diǎn)。Bourne外殼是由StevenBourne編寫的，是UNIX的默認(rèn)外殼。Bourne外殼的外殼編程能力很強(qiáng)，但是不能處理命令的用戶交互特征，bash是Bourne外殼的增強(qiáng)版。C外殼是由加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的BillJoy編寫的。能提供Bourne外殼所不能處理的用戶交互特征，如命令補(bǔ)全、命令別名、歷史命令替換等。C外殼的編程能力不如Bourne外殼，但由于它的語法和C語言類似，所以C程序員將發(fā)現(xiàn)C外殼很順手。Korn外殼是由DaveKorn編寫的。Korn外殼融合了C外殼和Bourne外殼的優(yōu)點(diǎn)，并與Bourne外殼完全兼容。Korn外殼的效率很高，其命令交互界面和編程交互界面都很不錯(cuò)。Bash是大多數(shù)Linux系統(tǒng)的默認(rèn)外殼。其克服了Bourne外殼的缺點(diǎn)，又和Bourne外殼完全兼容。1．登錄和退出Linux啟動(dòng)后，給出login命令，等待用戶登錄。Login：<輸入用戶名>Password：<輸入密碼>使用logout命令退出外殼。2．更改賬號密碼使用passwd命令來設(shè)置新用戶的口令。在設(shè)置口令之后，賬號即能正常工作。語法：passwdOldpassword：<輸入舊密碼>Newpassword：<輸入新密碼（最好為6~8字，英文字母與數(shù)字混合）>Retypenewpassword：<再輸入一次密碼>3．聯(lián)機(jī)幫助系統(tǒng)上幾乎每條命令都帶有相關(guān)的Manpage。在有困難時(shí)，可以立刻找到文件。語法：man命令例如，如果使用ls命令時(shí)遇到困難，可以輸入：manls4．遠(yuǎn)程登錄用來連接到其他機(jī)器執(zhí)行工作。在Linux上，由于對TCP/IP協(xié)議的完全支持，用戶可以很容易的從Linux主機(jī)連接其他的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。語法：rlogin主機(jī)名[-l用戶名]例如：rlogindoc-luser使用user賬號登錄到工作站doc中。語法：telnet主機(jī)名或telnetIP地址例如：telnet515．列出文件或目錄語法：ls[-atFlgR][name]其中name是文件名或目錄名。ls命令用來瀏覽文件與目錄，對于每個(gè)目錄，該命令將列出其中所有的子目錄與文件。6．改變工作目錄語法：cd[name]其中name是目錄名、路徑或目錄縮寫。cd除了有切換目錄的功能外，還有一個(gè)功能就是，不管在哪個(gè)目錄內(nèi)，只要輸入cd命令，不加任何參數(shù)，即可回到用戶目錄內(nèi)。7．復(fù)制文件語法：cp[-r]源地址目的地址帶目錄的拷貝，相當(dāng)于DOS內(nèi)的xcopy。8．移動(dòng)或更改文件、目錄名稱語法：mv源地址目的地址可以為文件或目錄改名，也可以將文件由一個(gè)目錄移入另一個(gè)目錄。9．建立新目錄語法：mkdir目錄名10．刪除目錄語法：rmdir目錄名或rm目錄名11．刪除文件語法：rm文件名12．列出當(dāng)前所在的目錄位置語法：pwd13．查看文件內(nèi)容語法：cat文件名14．分頁查看文件內(nèi)容語法：more文件名或cat文件名|more15．查看目錄所占磁盤容量語法：du[-s]目錄16．文件傳輸（1）拷貝文件或目錄至遠(yuǎn)程工作站。語法：rcp[-r]源地址目的主機(jī)名：目的地址。（2）自遠(yuǎn)程工作站拷貝文件或目錄。語法：rcp[-r]源主機(jī)名：源地址目的地址。（3）本地工作站與遠(yuǎn)程工作站之間的文件傳輸，必須擁有遠(yuǎn)程工作站的賬號及密碼，才可進(jìn)行傳輸工作。語法：ftp主機(jī)名或ftpip地址。17．文件權(quán)限的設(shè)定（1）改變文件或目錄的讀、寫、執(zhí)行權(quán)限。語法：chmod[-R]modenamename：文件名或目錄名。mode：3位8進(jìn)制數(shù)字或rwx的組合。r-read（讀），w–write（寫），x–execute（執(zhí)行），u–user（當(dāng)前用戶），g-group（組），o-other（其他用戶）。（2）改變文件或目錄的所有權(quán)。語法：chown[-R]用戶名name18．檢查自己所屬的工作組名稱語法：groups19．改變文件或目錄工作組所有權(quán)語法：chgrp[-R]工作組名name20．改變文件或目錄的最后修改時(shí)間語法：touchname21．文件的鏈接同一文件，可擁有一個(gè)以上的名稱，也就是把一個(gè)文件進(jìn)行鏈接。語法：ln老文件名新文件名22．文件中字符串的查找語法：grepstringfile23．查尋文件或命令的路徑語法：whereiscommand顯示命令的路徑。語法：whichcommand顯示命令的路徑，及使用者所定義的別名。語法：whatiscommand顯示命令功能的摘要。語法：findsearch-path-namefilename-print搜尋指定路徑下某文件的路徑。24．比較文件或目錄的內(nèi)容語法：diff[-r]name1name225．文件打印輸出用戶可用.login文件中的setenvPRINTER命令來設(shè)定打印機(jī)名。26．一般文件的打印語法：lpr[-P打印機(jī)名]文件名27．ptroff文件的打印語法：ptroff[-P打印機(jī)名][-man][-ms]文件名28．打印機(jī)控制命令（1）檢查打印機(jī)狀態(tài)、打印作業(yè)順序號和用戶名。語法：lpq[-P打印機(jī)名]（2）刪除打印機(jī)內(nèi)的打印作業(yè)（用戶僅可刪除自己的打印作業(yè)）。語法：lprm[-P打印機(jī)名]用戶名或作業(yè)編號29．進(jìn)程控制（1）查看系統(tǒng)中的進(jìn)程。語法：ps[-aux]（2）結(jié)束或終止進(jìn)程。語法：kill[-9]PIDPID：利用ps命令所查出的進(jìn)程號。（3）在后臺(tái)執(zhí)行進(jìn)程的方式。語法：命令&（4）查看正在后臺(tái)中執(zhí)行的進(jìn)程。語法：jobs（5）結(jié)束或終止后臺(tái)中的進(jìn)程。語法：kill%nn：利用jobs命令查看出的后臺(tái)作業(yè)號30．外殼變量（1）查看外殼變量的設(shè)定值。語法：set查看所有外殼變量的設(shè)定值。語法：echo$變量名顯示指定的外殼變量的設(shè)定值。（2）設(shè)定外殼變量。語法：setvar=value（3）刪除外殼變量。語法：unsetvar31．環(huán)境變量（1）查看環(huán)境變量的設(shè)定值。語法：setenv查看所有環(huán)境變量的設(shè)定值。語法：echo$NAME顯示指定的環(huán)境變量NAME的設(shè)定值。（2）設(shè)定環(huán)境變量。語法：setenvNAMEword（3）刪除環(huán)境變量。語法：unsetenvNAME32．別名（1）查看所定義的命令的別名語法：alias查看自己目前定義的所有命令，以及所對應(yīng)的別名。語法：aliasname查看指定的name命令的別名。（2）定義命令的別名。語法：aliasname'commandline'（3）刪除所定義的別名。語法：unaliasname33．歷史命令（1）設(shè)定命令記錄表的長度。語法：sethistory=n（2）查看命令記錄表的內(nèi)容。語法：history（3）使用命令記錄表。語法：!!重復(fù)執(zhí)行前一個(gè)命令。語法：!nn：命令記錄表的命令編號。語法：!string重復(fù)前面執(zhí)行過的以string為起始字符串的命令。（4）顯示前一個(gè)命令的內(nèi)容。語法：!!：p（5）更改前一個(gè)命令的內(nèi)容并執(zhí)行。語法：^oldstring^newstring將前一個(gè)命令中oldstring的部分改成newstring并執(zhí)行。34．文件的壓縮（1）壓縮文件。語法：compress文件名壓縮文件語法：compressdir目錄名壓縮目錄（2）解壓縮文件。語法：uncompress文件名解壓縮文件語法：uncompressdir目錄名解壓縮目錄35．管道命令的使用語法：命令1|命令2將命令1的執(zhí)行結(jié)果送到命令2，作為命令2的輸入。36．輸入/輸出控制（1）標(biāo)準(zhǔn)輸入的控制。語法：命令<文件將文件作為命令的輸入。例如：mail-s"mailtest"weisongzhou@hotmail<file1將文件file1當(dāng)做信件的內(nèi)容，主題名稱為mailtest，送給收信人。（2）標(biāo)準(zhǔn)輸出的控制。語法：命令>文件將命令的執(zhí)行結(jié)果送至指定的文件中。例如：ls-l>list將執(zhí)行“l(fā)s-l”命令的結(jié)果寫入文件list中。37．查看系統(tǒng)中的用戶語法：who或finger語法：w語法：finger用戶名或finger用戶名@域名38．改變用戶名語法：su用戶名例如：suuser進(jìn)入用戶user的賬號，passwrod：<輸入用戶user的密碼>39．查看用戶名語法：whoami查看登錄時(shí)的用戶名。語法：whoami查看當(dāng)前的用戶名。若已執(zhí)行過su命令，則顯示出此用戶的用戶名。40．檢查遠(yuǎn)程系統(tǒng)是否正常語法：ping主機(jī)名或pingIP地址例如：pingdocgcc編譯器的使用gcc最基本的用法是：gcc[options]file...其中的option是以“-”開始的各種選項(xiàng)，file是相關(guān)的文件名。在使用gcc的時(shí)候，必須要給出必要的選項(xiàng)和文件名。gcc的整個(gè)編譯過程分別是：預(yù)處理，編譯，匯編和鏈接。gcc編譯器幾個(gè)最常用的選項(xiàng)：

-o表示要求編譯器生成指定文件名的可執(zhí)行文件；

-c表示只要求編譯器進(jìn)行編譯，而不要進(jìn)行鏈接，生成以源文件的文件名命名但把其后綴由.c或.cc變成.o的目標(biāo)文件；

-g要求編譯器在編譯的時(shí)候提供以后對程序進(jìn)行調(diào)試的信息；

-E表示編譯器對源文件只進(jìn)行預(yù)處理就停止，而不做編譯、匯編和鏈接；

-S表示編譯器只進(jìn)行編譯，而不做匯編和鏈接；

-O是編譯器對程序提供的編譯優(yōu)化選項(xiàng)，在編譯的時(shí)候使用該選項(xiàng)，可以使生成的執(zhí)行文件的執(zhí)行效率提高；

-Wall指定產(chǎn)生全部的警告信息。$gcc-ohellohello.cgcc編譯器就會(huì)生成一個(gè)hello的可執(zhí)行文件。在hello.c的當(dāng)前目錄下執(zhí)行./hello就可以看到程序的輸出結(jié)果，在屏幕上打印出“Hellotheworld”的字符串來。GNU編譯器生成的目標(biāo)文件默認(rèn)格式為elf（executivelinkedfile）格式，這是Linux系統(tǒng)所采用的可執(zhí)行鏈接文件的通用文件格式。elf格式由若干個(gè)段（section）組成，如果沒有特別指明，由標(biāo)準(zhǔn)c源代碼生成的目標(biāo)文件中包含以下段：

.text（正文段）包含程序的指令代碼，

.data（數(shù)據(jù)段）包含固定的數(shù)據(jù)，如常量，字符串等，

.bss（未初始化數(shù)據(jù)段）包含未初始化的變量和數(shù)組等。Makefile文件和Make命令Makefile文件描述了目標(biāo)文件之間的依賴關(guān)系，以及指定編譯過程中使用的工具。一個(gè)工程中的源文件不計(jì)其數(shù)，按其類型、功能、模塊分別放在若干個(gè)目錄中。Makefile定義了一系列的規(guī)則來指定，哪些文件需要先編譯，哪些文件需要后編譯，哪些文件需要重新編譯，甚至于進(jìn)行更復(fù)雜的功能操作。Makefile就像一個(gè)Shell腳本一樣，其中也可以執(zhí)行操作系統(tǒng)的命令。Makefile帶來的好處就是“自動(dòng)化編譯”，一旦寫好，只需要一個(gè)Make命令，整個(gè)工程完全自動(dòng)編譯，極大地提高了軟件開發(fā)的效率。Makefile的作用是根據(jù)配置的情況，構(gòu)造出需要編譯的源文件列表，然后分別編譯，并把目標(biāo)代碼鏈接到一起，最終形成可執(zhí)行的二進(jìn)制文件。Makefile中一般包含如下內(nèi)容：

需要由make工具創(chuàng)建的項(xiàng)目，通常是目標(biāo)（target）文件和可執(zhí)行文件。

要?jiǎng)?chuàng)建的項(xiàng)目依賴于哪些文件。

創(chuàng)建每個(gè)項(xiàng)目時(shí)需要運(yùn)行的命令。例如：從上面的例子可以看出，第一行指定example.o為目標(biāo)，并且依賴于example.c和example.h文件。隨后的行指定了如何從目標(biāo)所依賴的文件建立目標(biāo)。當(dāng)example.c或example.h文件在編譯之后又被修改，則make工具可自動(dòng)重新編譯example.o，如果在前后兩次編譯之間，example.c和example.h均沒有被修改，而且example.o還存在的話，就沒有必要重新編譯。1．Makefile中的變量頂層Makefile定義并向環(huán)境中輸出了許多變量，為各個(gè)子目錄下的Makefile傳遞一些信息。有些變量，比如，SUBDIRS，不僅在頂層Makefile中定義并且賦初值，而且在arch/arm/Makefile還做了擴(kuò)充。常用的變量有以下幾類：

版本信息版本信息有VERSION、PATCHLEVEL、SUBLEVEL、EXTRAVERSION和KERNELRELEASE等變量，用來定義當(dāng)前內(nèi)核的版本。比如，VERSION=2，PATCHLEVEL=4，SUBLEVEL=18，EXTRAVERSION=-rmk7，共同構(gòu)成內(nèi)核的發(fā)行版本KERNELRELEASE：2.4.18-rmk7。

CPU體系結(jié)構(gòu)：ARCH在頂層Makefile的開頭，用ARCH定義目標(biāo)CPU的體系結(jié)構(gòu)，比如，ARCH:=arm。許多子目錄的Makefile中，要根據(jù)ARCH的定義選擇編譯源文件的列表。

路徑信息：TOPDIR和SUBDIRSTOPDIR定義了Linux內(nèi)核源代碼所在的根目錄。例如，各個(gè)子目錄下的Makefile通過$(TOPDIR)/Rules.make就可以找到Rules.make的位置。SUBDIRS定義了一個(gè)目錄列表，在編譯內(nèi)核或模塊時(shí)，頂層Makefile就是根據(jù)SUBDIRS來決定進(jìn)入哪些子目錄。SUBDIRS的值取決于內(nèi)核的配置，在頂層Makefile中SUBDIRS賦值為kerneldriversmmfsnetipclib；根據(jù)內(nèi)核的配置情況，在arch/*/Makefile中擴(kuò)充了SUBDIRS的值，可參考arch/arm/Makefile的例子。

內(nèi)核組成信息：HEAD，CORE_FILES，NETWORKS，DRIVERS，LIBS。Linux內(nèi)核文件vmlinux是由以下規(guī)則產(chǎn)生的：vmlinux:$(CONFIGURATION)init/main.oinit/version.olinuxsubdirs$(LD)$(LINKFLAGS)$(HEAD)init/main.oinit/version.o\--start-group\$(CORE_FILES)\$(DRIVERS)\$(NETWORKS)\$(LIBS)\--end-group\-ovmlinux可以看出，vmlinux是由HEAD、main.o、version.o、CORE_FILES、DRIVERS、NETWORKS和LIBS組成的。這些變量（如HEAD）都是用來定義鏈接生成vmlinux所需的目標(biāo)文件和庫文件列表。其中，HEAD在arch/arm/Makefile中定義，用來確定最先鏈接進(jìn)vmlinux的文件列表。比如，對于ARM系列HEAD的定義為：HEAD:=arch/arm/kernel/head-$(PROCESSOR).o\表明head-$(PROCESSOR).o和init_task.o需要最先被鏈接到vmlinux中。PROCESSOR為armv或armo，取決于目標(biāo)CPU。

編譯信息：CPP，CC，AS，LD，AR，CFLAGS，LINKFLAGS在Rules.make中定義的是編譯的通用規(guī)則，具體到特定的場合，需要明確給出編譯環(huán)境，編譯環(huán)境就是在以上的變量中定義的。針對交叉編譯的要求，定義了CROSS_COMPILE。比如：CROSS_COMPILE

=

arm-linux-CC

=

$(CROSS_COMPILE)gccLD

=

$(CROSS_COMPILE)ld由于CROSS_COMPILE定義了交叉編譯器前綴arm-linux-，表明所有的交叉編譯工具都是以arm-linux-開頭的，所以在各個(gè)交叉編譯器工具之前，都加入了$(CROSS_COMPILE)，以組成一個(gè)完整的交叉編譯工具文件名，比如，arm-linux-gcc。CFLAGS定義了傳遞給C編譯器的參數(shù)。LINKFLAGS是鏈接生成vmlinux時(shí)，由鏈接器使用的參數(shù)。LINKFLAGS在arm/*/Makefile中定義，比如：#

arch/arm/Makefile

配置變量CONFIG_*.config文件中有許多的配置變量等式，用來說明用戶配置的結(jié)果。例如，CONFIG_MODULES=y表明用戶選擇了Linux內(nèi)核的模塊功能。.config被頂層Makefile包含后，就形成許多的配置變量，每個(gè)配置變量具有確定的值：y表示本編譯選項(xiàng)對應(yīng)的內(nèi)核代碼被靜態(tài)編譯進(jìn)Linux內(nèi)核；m表示本編譯選項(xiàng)對應(yīng)的內(nèi)核代碼被編譯成模塊；n表示不選擇此編譯選項(xiàng)；如果沒有賦值，那么配置變量的值為空。Rules.make定義了所有Makefile共用的編譯規(guī)則。Linux把共用的編譯規(guī)則統(tǒng)一放置到Rules.make中，并在各自的Makefile中通過語句“includeRules.make”包含Rules.make。這樣就避免了在多個(gè)Makefile中重復(fù)同樣的規(guī)則。Rules.make文件定義了許多變量，最為重要的是編譯、鏈接列表變量。

O_OBJS、L_OBJS、OX_OBJS和LX_OBJS：這些變量代表的是本級目錄下需要編譯進(jìn)Linux內(nèi)核vmlinux的目標(biāo)文件列表，其中OX_OBJS和LX_OBJS中的“X”表明目標(biāo)文件使用了EXPORT_SYMBOL輸出符號。

M_OBJS和MX_OBJS：定義本級目錄下需要被編譯成可裝載模塊的目標(biāo)文件列表。同樣，MX_OBJS中的“X”表明目標(biāo)文件使用了EXPORT_SYMBOL輸出符號。

O_TARGET和L_TARGET：每個(gè)子目錄下都有一個(gè)O_TARGET或L_TARGET，Rules.make首先從源代碼編譯生成O_OBJS和OX_OBJS中所有的目標(biāo)文件，然后使用$(LD)-r把它們鏈接成一個(gè)O_TARGET或L_TARGET。O_TARGET以.o結(jié)尾，而L_TARGET以.a結(jié)尾。3．子目錄Makefile子目錄Makefile用來控制本級目錄下源代碼的編譯規(guī)則。#

Makefile

for

the

linux

kernel.#

All

of

the

(potential)

objects

that

export

symbols.#

This

list

comes

from

'grep

-l

EXPORT_SYMBOL

*.[hc]'.#

Object

file

lists.obj-y

:=obj-m

:=obj-n

:=obj-

:=#

Files

that

are

both

resident

and

modular:

remove

from

modular.obj-m

:=

$(filter-out

$(obj-y),

$(obj-m))#

Translate

to

Rules.make

lists.L_OBJS

:=

$(sort

$(filter-out

$(export-objs),

$(obj-y)))LX_OBJS

:=

$(sort

$(filter

$(export-objs),

$(obj-y)))M_OBJS

:=

$(sort

$(filter-out

$(export-objs),

$(obj-m)))MX_OBJS

:=

$(sort

$(filter

$(export-objs),

$(obj-m)))include

$(TOPDIR)/Rules.make4．makemake是一個(gè)命令工具，是一個(gè)解釋Makefile中指令的命令工具。一般來說，大多數(shù)的IDE都有這個(gè)命令，比如：Delphi的make，VisualC++的nmake，以及Linux下GNU的make。make命令執(zhí)行時(shí)，需要一個(gè)Makefile文件，以告訴make命令怎么去編譯和鏈接程序。一般來說，最簡單的就是直接在命令行下輸入make命令，make命令會(huì)找當(dāng)前目錄的Makefile來執(zhí)行，一切都是自動(dòng)的。GNU的make工作時(shí)的執(zhí)行步驟入下：（1）讀入所有的Makefile。（2）讀入被include的其他Makefile。（3）初始化文件中的變量。（4）推導(dǎo)隱含規(guī)則，并分析所有規(guī)則。（5）為所有的目標(biāo)文件創(chuàng)建依賴關(guān)系鏈。（6）根據(jù)依賴關(guān)系，決定哪些目標(biāo)要重新生成。（7）執(zhí)行生成命令。1~5步為第一個(gè)階段，6~7步為第二個(gè)階段。第一個(gè)階段中，如果定義的變量被使用了，那么，make會(huì)把其展開在使用的位置。但make并不會(huì)完全馬上展開，make使用的是拖延戰(zhàn)術(shù)，如果變量出現(xiàn)在依賴關(guān)系的規(guī)則中，那么僅當(dāng)這條依賴關(guān)系被決定要使用了，變量才會(huì)在其內(nèi)部展開。配置文件在Linux內(nèi)核中，配置命令有多種方式：Make configMake oldconfig

scripts/Configure

Make menuconfig

scripts/Menuconfig

Make xconfig

scripts/tkparse

以字符界面配置（makeconfig）為例，頂層Makefile調(diào)用scripts/Configure，按照arch/arm/config.in來進(jìn)行配置。命令執(zhí)行完后產(chǎn)生文件.config，其中保存著配置信息。下一次再做makeconfig將產(chǎn)生新的.config文件，原.config被改名為.config.old。下面對配置文件所支持的配置語句做簡要的說明。1．頂層菜單mainmenu_name

/prompt/

/prompt/

其中/prompt/是一串提示符，mainmenu_name設(shè)置最高層菜單的名字，只在makexconfig時(shí)才會(huì)顯示。2．詢問語句bool

/prompt/

/symbol/hex

/prompt/

/symbol/

/word/int

/prompt/

/symbol/

/word/string

/prompt/

/symbol/

/word/tristate

/prompt/

/symbol/詢問語句首先顯示一串提示符/prompt/，等待用戶輸入，并把輸入的結(jié)果賦給/symbol/所代表的配置變量。不同的詢問語句的區(qū)別在于它們接受的輸入數(shù)據(jù)類型不同，比如，bool接受布爾類型（y或n），hex接受16進(jìn)制數(shù)據(jù)。有些詢問語句還有第三個(gè)參數(shù)/word/，用來給出默認(rèn)值。3．定義語句define_bool

/symbol/

/word/define_hex

/symbol/

/word/define_int

/symbol/

/word/define_string

/symbol/

/word/define_tristate

/symbol/

/word/不同于詢問語句的等待用戶輸入，定義語句顯式的給配置變量/symbol/賦值/word/。4．依賴語句dep_bool

/prompt/

/symbol/

/dep/

...dep_mbool

/prompt/

/symbol/

/dep/

...dep_hex

/prompt/

/symbol/

/word/

/dep/

...dep_int

/prompt/

/symbol/

/word/

/dep/

...dep_string

/prompt/

/symbol/

/word/

/dep/

...dep_tristate

/prompt/

/symbol/

/dep/

...與詢問語句類似，依賴語句也是定義新的配置變量。不同的是，配置變量/symbol/的取值將依賴于配置變量列表/dep/…。這就意味著，被定義的配置變量所對應(yīng)功能的取舍取決于依賴列表所對應(yīng)功能的選擇。5．選擇語句choice

/prompt/

/word/

/word/choice語句首先給出一串選擇列表，供用戶選擇其中一種。比如，LinuxforARM支持多種基于ARM核的CPU，Linux使用choice語句提供一個(gè)CPU列表，供用戶選擇：choice

‘ARM

system

type’

\"Anakin

CONFIG_ARCH_ANAKIN

\……SA1100-based

CONFIG_ARCH_SA1100

6．if語句if

[

/expr/

]

then/statement/

...

fi

if

[

/expr/

]

then

/statement/

...

else

/statement/

...

fi

if語句對配置變量進(jìn)行判斷，并做出不同的處理。判斷條件/expr/可以是單個(gè)配置變量或字符串，也可以是帶操作符的表達(dá)式。操作符有：=，!=，-o，-a等。7．菜單塊（menublock）語句mainmenu_option

next_commentcomment

'…endmenu8．Source語句source

/word//word/是文件名，source的作用是調(diào)入新的文件。Vi編輯器的使用1．工作模式Vi是“Visualinterface”的簡稱，可以執(zhí)行輸出、刪除、查找、替換、塊操作等眾多文本操作，而且用戶可以根據(jù)自己的需要對其進(jìn)行定制。Vi有三種基本工作模式：命令行模式、文本輸入模式和末行模式。

命令行模式任何時(shí)候，不管用戶處于何種模式，只要按一下鍵，即可使Vi進(jìn)入命令行模式；我們在shell環(huán)境（提示符為$）下輸入啟動(dòng)命令“vi”，進(jìn)入編輯器時(shí)，也是處于該模式下。在該模式下，用戶可以輸入各種合法的Vi命令，用于管理自己的文檔。此時(shí)從鍵盤上輸入的任何字符都被當(dāng)做編輯命令來解釋，若輸入的字符是合法的Vi命令，則Vi在接受用戶命令之后完成相應(yīng)的動(dòng)作。但需注意的是，所輸入的命令并不在屏幕上顯示出來。若輸入的字符不是Vi的合法命令，Vi會(huì)響鈴報(bào)警。

文本輸入模式在命令模式下輸入插入命令i、附加命令a、打開命令o、修改命令c、取代命令r或替換命令s都可以進(jìn)入文本輸入模式。在該模式下，用戶輸入的任何字符都被Vi當(dāng)做文件內(nèi)容保存起來，并將其顯示在屏幕上。在文本輸入過程中，若想回到命令模式下，按Esc鍵即可。

末行模式在命令模式下，用戶按“:”鍵即可進(jìn)入末行模式下，此時(shí)Vi會(huì)在顯示窗口的最后一行，顯示一個(gè)“:”作為末行模式的提示符，等待用戶輸入命令。多數(shù)文件管理命令都是在此模式下執(zhí)行的。末行命令執(zhí)行完后，Vi自動(dòng)回到命令模式。2．進(jìn)入在提示符“$”后鍵入Vi和想要編輯的文件名，便可進(jìn)入Vi。例如：如果只鍵入Vi，而不帶文件名，也可以進(jìn)入Vi，之后在光標(biāo)處鍵入文件內(nèi)容。進(jìn)入Vi后，首先進(jìn)入的就是命令模式，進(jìn)入Vi時(shí)，用戶不僅可以指定一個(gè)待編輯的文件名，而且還有許多附加操作。如果希望在進(jìn)入Vi之后，光標(biāo)處于文件中特定的某行上，可在Vi后加上選項(xiàng)+n，其中n為指定的行數(shù)。例如：3．退出在命令模式中，連按兩次大寫字母Z，若當(dāng)前編輯的文件曾被修改過，則Vi保存該文件后退出，返回到shell；若當(dāng)前編輯的文件沒被修改過，則Vi直接退出，返回到shell。在末行模式下，輸入命令：:wVi保存當(dāng)前編輯文件，但并不退出，而是繼續(xù)等待用戶輸入命令。在使用w命令時(shí)，可以再給編輯文件起一個(gè)新的文件名。:w

newfile此時(shí)Vi將把當(dāng)前文件的內(nèi)容保存到指定的newfile中，而原有文件保持不變。在末行模式下，輸入命令：:q系統(tǒng)退出Vi返回到shell。若在用此命令退出Vi時(shí)，編輯文件沒有被保存，則Vi在顯示窗口的最末行顯示如下信息：No

write

since

last

change

（use

!

to

overrides）提示用戶該文件被修改后沒有保存，然后Vi并不退出，繼續(xù)等待用戶命令。若用戶就是不想保存被修改后的文件而要強(qiáng)行退出Vi時(shí)，可使用命令：:q!Linux下C語言編程1．文件讀寫當(dāng)需要打開一個(gè)文件進(jìn)行讀寫操作的時(shí)候，可以使用系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)open。文件操作完成后，調(diào)用close函數(shù)關(guān)閉文件。int

open(const

char

*pathname,int

flags);

int

open(const

char

*pathname,int

flags,mode_t

mode);

int

close(int

fd);

open函數(shù)有兩個(gè)形式，在此只介紹第一種方式。其中pathname是我們要打開的文件名，包含路徑名稱，默認(rèn)是在當(dāng)前路徑下。Flags取值可以是下面的一個(gè)值或者是幾個(gè)值的組合。

O_RDONLY：以只讀的方式打開文件；

O_WRONLY：以只寫的方式打開文件；

O_RDWR：以讀寫的方式打開文件；

O_APPEND：以追加的方式打開文件；

O_CREAT：創(chuàng)建一個(gè)文件；要采用open的第二種形式；

O_EXEC：使用該選項(xiàng)時(shí)，如果使用了O_CREAT而且文件已經(jīng)存在，就會(huì)發(fā)生一個(gè)錯(cuò)誤；

O_NOBLOCK：以非阻塞的方式打開一個(gè)文件；

O_TRUNC：如果文件已經(jīng)存在，則刪除文件的內(nèi)容。如果打開文件成功，open會(huì)返回一個(gè)文件描述符。以后對文件的所有操作就可以對這個(gè)文件描述符進(jìn)行操作了。當(dāng)操作完成以后，要關(guān)閉文件時(shí)，只要調(diào)用close就可以了，其中fd是要關(guān)閉的文件描述符。文件打開后，就可以調(diào)用函數(shù)read和write進(jìn)行文件的讀寫。ssize_t

read(int

fd,

void

*buffer,size_t

count);

ssize_t

write(int

fd,

const

void

*buffer,size_t

count);

fd是要進(jìn)行讀寫操作的文件描述符，buffer是要寫入文件內(nèi)容或讀出文件內(nèi)容的內(nèi)存地址，count是要讀寫的字節(jié)數(shù)。對于普通的文件，read從指定的文件（fd）中讀取count個(gè)字節(jié)到buffer緩沖區(qū)中，同時(shí)返回count。如果read讀到了文件的結(jié)尾或者被一個(gè)信號所中斷，返回值會(huì)小于count。如果是由信號中斷引起返回，而且沒有讀出數(shù)據(jù)，read會(huì)返回1，且設(shè)置errno為EINTR。當(dāng)程序讀到了文件結(jié)尾的時(shí)候，read會(huì)返回0。write從buffer中寫count字節(jié)到文件fd中，成功時(shí)返回實(shí)際所寫的字節(jié)數(shù)。#define

BUFFER_SIZE

1024

int

main(int

argc,char

**argv)

{

int

from_fd,to_fd;int

bytes_read,bytes_write;

char

buffer[BUFFER_SIZE];

char

*ptr;

if(argc!=3)

{

fprintf(stderr,"Usage:%s

fromfile

tofile

a",argv[0]);

exit(1);

}

if((from_fd=open(argv[1],O_RDONLY))==-1)

{

fprintf(stderr,"Open

%s

Error:%s

",argv[1],strerror(errno));

exit(1);

}

if((to_fd=open(argv[2],O_WRONLY|O_CREAT,S_IRUSR|S_IWUSR))==-1)

{

fprintf(stderr,"Open

%s

Error:%s

",argv[2],strerror(errno));

exit(1);

}

while(bytes_read=read(from_fd,buffer,BUFFER_SIZE))

{

if((bytes_read==-1)&&(errno!=EINTR))

break;

else

if(bytes_read>0)

{

ptr=buffer;

while(bytes_write=write(to_fd,ptr,bytes_read))

{

if((bytes_write==-1)&&(errno!=EINTR))break;

else

if(bytes_write==bytes_read)

break;

else

if(bytes_write>0)

{

ptr+=bytes_write;

bytes_read-=bytes_write;

}

}

if(bytes_write==-1)break;

}

}

close(from_fd);

close(to_fd);

exit(0);

}2．文件屬性文件具有各種各樣的屬性，除了上面提到的文件權(quán)限以外，文件還有創(chuàng)建時(shí)間、大小等屬性。有時(shí)候要判斷文件是否可以進(jìn)行某種操作，此時(shí)可以使用access函數(shù)。int

access(const

char

*pathname,int

mode);

其中，pathname是文件名稱，mode是所要判斷的屬性?？梢匀∫韵轮祷蛘呤瞧浣M合：

R_OK文件可以讀；

W_OK文件可以寫；

X_OK文件可以執(zhí)行；

F_OK文件存在。當(dāng)測試成功時(shí)，函數(shù)返回0；如果有一個(gè)條件不符時(shí)，返回1。如果要獲得文件的其他屬性，可以使用函數(shù)stat或者

stat(const

char

*file_name,struct

stat

*buf);

int

fstat(int

filedes,struct

stat

*buf);

struct

stat

{

dev_t

st_dev;

/*

設(shè)備

*/

ino_t

st_ino;

/*

節(jié)點(diǎn)

*/

mode_t

st_mode;

/*

模式

*/

nlink_t

st_nlink;

/*

硬連接

*/

uid_t

st_uid;

/*

用戶ID

*/

gid_t

st_gid;

/*

組ID

*/

dev_t

st_rdev;

/*

設(shè)備類型

*/

off_t

st_off;

/*

文件字節(jié)數(shù)

*/

unsigned

long

st_blksize;

/*

塊大小

*/

unsigned

long

st_blocks;

/*

塊數(shù)

*/

time_t

st_atime;

/*

最后一次訪問時(shí)間

*/

time_t

st_mtime;

/*

最后一次修改時(shí)間

*/

time_t

st_ctime;

/*

最后一次改變時(shí)間（指屬性）*/

};stat用來判斷沒有打開的文件，而fstat用來判斷打開的文件。使用最多的屬性一般是st_mode，通過該屬性可以判斷給定的文件是一個(gè)普通文件，還是一個(gè)目錄或者連接?？梢允褂孟旅鎺讉€(gè)宏來判斷：

S_ISLNK（st_mode），是否是一個(gè)連接；

S_ISREG，是否是一個(gè)常規(guī)文件；

S_ISDIR，是否是一個(gè)目錄；

S_ISCHR，是否是一個(gè)字符設(shè)備；

S_ISBLK，是否是一個(gè)塊設(shè)備；

S_ISFIFO，是否是一個(gè)FIFO文件；

S_ISSOCK，是否是一個(gè)SOCKET文件。3．目錄文件的操作在編寫程序的時(shí)候，有時(shí)候想得到當(dāng)前的工作路徑。C庫函數(shù)提供了getcwd來解決這個(gè)問題：char

*getcwd(char

*buffer,size_t

size);

如果提供一個(gè)size大小的buffer，getcwd會(huì)把當(dāng)前的路徑拷貝到buffer中，如果buffer太小，函數(shù)會(huì)返回1和一個(gè)錯(cuò)誤號。Linux提供了大量的目錄操作函數(shù)，下面列出了幾個(gè)比較簡單和常用的函數(shù)：int

mkdir(const

char

*path,mode_t

mode);DIR

*opendir(const

char

*path);

struct

dirent

*readdir(DIR

*dir);

void

rewinddir(DIR

*dir);

int

closedir(DIR

*dir);

mkdir就是創(chuàng)建一個(gè)目錄，opendir打開一個(gè)目錄為以后讀做準(zhǔn)備，readdir讀一個(gè)打開的目錄，rewinddir是用來重讀目錄的，closedir是關(guān)閉一個(gè)目錄。下面的程序有一個(gè)輸入?yún)?shù)，如果這個(gè)參數(shù)是一個(gè)文件名，輸出這個(gè)文件的大小和最后修改的時(shí)間；如果是一個(gè)目錄，輸出這個(gè)目錄下所有文件的大小和修改時(shí)間。static

int

get_file_size_time(const

char

*filename)

{

struct

stat

statbuf;

if(stat(filename,&statbuf)==-1)

{

printf("Get

stat

on

%s

Error:%s

",

filename,strerror(errno));

return(-1);

}

if(S_ISDIR(statbuf.st_mode))return(1);

if(S_ISREG(statbuf.st_mode))

printf("%ssize:%ldbytesmodifiedat%s",filename,statbuf.st_size,ctime(&statbuf.st_mtime));return(0);

}

int

main(int

argc,char

**argv)

{

DIR

*dirp;

struct

dirent

*direntp;

int

stats;

if(argc!=2)

{

printf("Usage:%s

filename

a",argv[0]);

exit(1);

}

if(((stats=get_file_size_time(argv[1]))==0)||(stats==-1))exit(1);

if((dirp=opendir(argv[1]))==NULL)

{

printf("Open

Directory

%s

Error:%s

",

argv[1],strerror(errno));

exit(1);

}

while((direntp=readdir(dirp))!=NULL)if(get_file_size_time(direntp-closedir(dirp);

exit(1);

}

5.3引導(dǎo)程序的移植在掌握GNU開發(fā)工具后，就需要對系統(tǒng)的引導(dǎo)程序進(jìn)行移植了。嵌入式的引導(dǎo)程序是與處理器體系結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系的，是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的難點(diǎn)之一，同時(shí)也是系統(tǒng)運(yùn)行的一個(gè)基本前提條件，沒有這段和硬件緊密相連的代碼，多么精悍的內(nèi)核也發(fā)揮不了作用。嵌入式Linux的引導(dǎo)機(jī)理分析一個(gè)嵌入式軟件系統(tǒng)通?？梢苑譃橐龑?dǎo)程序BootLoader、操作系統(tǒng)內(nèi)核、文件系統(tǒng)和用戶應(yīng)用程序4個(gè)層次。1．BootLoader工作原理BootLoader是系統(tǒng)加電啟動(dòng)運(yùn)行的第一段軟件代碼。通過PC的體系結(jié)構(gòu)我們可以知道，PC機(jī)中的引導(dǎo)加載程序由BIOS（其本質(zhì)就是一段固件程序）和位于硬盤MBR中的引導(dǎo)程序一起組成。BIOS在完成硬件檢測和資源分配后，將硬盤MBR中的引導(dǎo)程序讀到系統(tǒng)的RAM中，然后將控制權(quán)交給引導(dǎo)程序。引導(dǎo)程序的主要運(yùn)行任務(wù)是將內(nèi)核映像從硬盤上讀到RAM中，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的入口點(diǎn)去運(yùn)行，也即開始啟動(dòng)操作系統(tǒng)。由于在嵌入式系統(tǒng)中，通常并沒有像BIOS那樣的固件程序（有的嵌入式系統(tǒng)也會(huì)內(nèi)嵌一段短小的啟動(dòng)程序），因此整個(gè)系統(tǒng)的加載啟動(dòng)任務(wù)就完全由BootLoader來完成。對于一個(gè)嵌入式系統(tǒng)來說，可能有的包括操作系統(tǒng)，有的小型系統(tǒng)也可以只包括應(yīng)用程序，但是在這之前都需要BootLoader為它準(zhǔn)備一個(gè)正確的環(huán)境。通常，BootLoader是依賴于硬件而實(shí)現(xiàn)的，特別是在嵌入式領(lǐng)域，為嵌入式系統(tǒng)建立一個(gè)通用的BootLoader是很困難的。但是可以歸納一些通用的概念出來，以便簡化特定BootLoader的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。簡單地說，BootLoader是在操作系統(tǒng)內(nèi)核或用戶應(yīng)用程序運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序。通過這段小程序，可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適的狀態(tài)，為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核或用戶應(yīng)用程序準(zhǔn)備好正確的環(huán)境。大多數(shù)BootLoader都包含兩種不同的操作模式：“啟動(dòng)加載”模式和“下載”模式，這兩種模式的區(qū)別僅對于開發(fā)人員才有意義。從最終用戶的角度看，BootLoader的作用是用來加載操作系統(tǒng)，并不存在所謂的啟動(dòng)加載模式與下載工作模式的區(qū)別。啟動(dòng)加載（BootLoading）模式：這種模式也稱為“自主”（Autonomous）模式。也即BootLoader從目標(biāo)機(jī)上的某個(gè)固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備上將操作系統(tǒng)加載到RAM中運(yùn)行，整個(gè)過程并沒有用戶的介入。這種模式是BootLoader的正常工作模式，在嵌入式產(chǎn)品發(fā)布的時(shí)候，BootLoader顯然必須工作在這種模式下。下載（Downloading）模式：在這種模式下，目標(biāo)機(jī)上的BootLoader將通過串口連接或網(wǎng)絡(luò)連接等通信手段從主機(jī)下載文件，比如，下載內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像等。從主機(jī)下載的文件通常首先被BootLoader保存到目標(biāo)機(jī)的RAM中，然后再被BootLoader寫到目標(biāo)機(jī)上的FLASH類固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備中。BootLoader的這種模式通常在第一次安裝內(nèi)核與根文件系統(tǒng)時(shí)被使用；此外，以后的系統(tǒng)更新也會(huì)使用BootLoader的這種工作模式。工作于這種模式下的BootLoader通常都會(huì)向它的終端用戶提供一個(gè)簡單的命令行接口。最常見的情況是，目標(biāo)機(jī)上的BootLoader通過串口與主機(jī)之間進(jìn)行文件傳輸，傳輸協(xié)議通常是xmodem/ymodem/zmodem協(xié)議中的一種。但是，由于串口傳輸?shù)乃俣仁怯邢薜?，因此通過以太網(wǎng)連接并借助TFTP協(xié)議來下載文件是個(gè)更好的選擇。但是，在通過以太網(wǎng)連接和TFTP協(xié)議來下載文件時(shí)，因?yàn)橹鳈C(jī)方必須有一個(gè)軟件用來的提供TFTP服務(wù)，所以操作相對復(fù)雜。2．BootLoader的啟動(dòng)過程從操作系統(tǒng)的角度看，BootLoader的總目標(biāo)就是正確地調(diào)用內(nèi)核來執(zhí)行。BootLoader的啟動(dòng)過程大多數(shù)分為階段1和階段2。階段1主要包含依賴于CPU體系結(jié)構(gòu)的硬件初始化代碼，而且通常都是用匯編語言來實(shí)現(xiàn)的，以達(dá)到短小精悍的目的。這個(gè)階段通常包括以下步驟：（1）硬件設(shè)備初始化。這是BootLoader開始就執(zhí)行的操作，其目的是為階段2的執(zhí)行，以及隨后內(nèi)核的執(zhí)行準(zhǔn)備好基本的硬件環(huán)境。（2）為加載BootLoader的階段2準(zhǔn)備RAM空間。為了獲得更快的執(zhí)行速度，通常把階段2加載到RAM空間來執(zhí)行。（3）拷貝BootLoader階段2的代碼到RAM空間中。（4）設(shè)置好堆棧。（5）跳轉(zhuǎn)到階段2的C程序入口點(diǎn)。BootLoader的階段2通常用C語言來實(shí)現(xiàn)，這樣可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能，而且代碼會(huì)具有更好的可讀性和可移植性。通常包括以下步驟：（1）初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備。（2）檢測系統(tǒng)內(nèi)存映射。（3）將內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像從Flash上讀到RAM空間中。（4）為內(nèi)核設(shè)置啟動(dòng)參數(shù)。（5）調(diào)用內(nèi)核。3．BootLoader代碼分析下面對引導(dǎo)程序2410INIT.S進(jìn)行分析，以加深對BootLoader的理解。在第一階段完成依賴于體系結(jié)構(gòu)硬件初始化的代碼，包括禁止看門狗、禁止中斷、初始化各控制寄存器拷貝自身到RAM等。

…… IMPORTMain AREAInit,CODE,READONLY ENTRY …… b ResetHandler ……ResetHandler ldr r0,=WTCON ldr r1,=0x0 str r1,[r0] ldr r0,=INTMSK ldr r1,=0xffffffff str r1,[r0] ldr r0,=INTSUBMSK ldr r1,=0x7ff str r1,[r0] …… ldr r0,=LOCKTIME ldr r1,=0xffffff str r1,[r0] …… ldr r0,=SMRDATA ldr r1,=BWSCON add r2,r0,#52 0 ldr r3,[r0],#4 str r3,[r1],#4 cmp r2,r0 bne %B0

bl InitStacks ldr r0,=HandleIRQ ldr r1,=IsrIRQ str r1,[r0] ;拷貝自身代碼到RAM ldr r0,=|Image$$RO$$Limit| ; ldr r1,=|Image$$RW$$Base| ; ldr r3,=|Image$$ZI$$Base| cmp r0,r1 beq %F21 cmp r1,r3 ldrcc r2,[r0],#4 strcc r2,[r1],#4 bcc %B12 ldr r1,=|Image$$ZI$$Limit| mov r2,#03 cmp r3,r1 strcc r2,[r3],#4 bcc %B3 …… bl Main b . …… END第二階段通常用C語言實(shí)現(xiàn)，包括內(nèi)存管理單元初始化、時(shí)鐘設(shè)置、端口設(shè)置和串口初始化等。voidIsr_Init(void){rINTMOD=0x0;//工作在IRQ模式rINTMSK=BIT_ALLMSK;//屏蔽中斷rINTSUBMSK=BIT_SUB_ALLMSK;//屏蔽子中斷}voidMain(void){MMU_Init(); //MMU初始化ChangeClockDivider(1,1);//設(shè)置時(shí)鐘除法器->1:2:4ChangeMPllValue(0xa1,0x3,0x1);//時(shí)鐘值FCLK=202.8MHzPort_Init(); Isr_Init();Uart_Init(0,115200);Uart_Select(0);while(1){ …… Uart_Printf("\n\nSMDK2410Board(MCUS3C2410)ExampleProgramVer1.0(20020521)FCLK=%dHz\n\n",FCLK); ……}}與一般的C語言程序一樣，第二階段程序從Main()函數(shù)開始。因?yàn)樗捎玫腟3C2410X處理器內(nèi)含存儲(chǔ)器管理單元MMU，所以首先需要進(jìn)行存儲(chǔ)器管理單元的初始化。緊接著設(shè)置系統(tǒng)工作主時(shí)鐘，若使用USB設(shè)備則USB時(shí)鐘也需要做相應(yīng)初始化。其次對端口工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定。然后設(shè)定處理器工作模式，以及中斷控制。最后初始化串口，與宿主機(jī)建立聯(lián)系，以利于顯示調(diào)試信息。啟動(dòng)成功后，可以執(zhí)行主程序。VIVI簡介VIVI是韓國Mizi公司開發(fā)的BootLoader，可用于ARM9處理器的引導(dǎo)。VIVI利用串行通信為用戶提供接口。為連接VIVI，首先利用串口電纜連接宿主機(jī)和目標(biāo)板，然后在主機(jī)上運(yùn)行串口通信程序，并在目標(biāo)板上正確設(shè)置VIVI以支持串口。正確連接后，就可以由串口通信程序顯示提示信息，提示信息的最后一行如下所示：PressReturntostarttheLINUXnow,anyotherkeyforvivi.VIVI也有前面說過的兩種工作模式，啟動(dòng)模式可以在一段時(shí)間后自行啟動(dòng)Linux內(nèi)核，這是VIVI的默認(rèn)方式。出現(xiàn)上述信息后，如果按除回車鍵外的任意鍵，即可進(jìn)入下載模式，出現(xiàn)“vivi>”提示符。在下載模式下，VIVI為用戶提供了一個(gè)命令行接口，通過該接口可以使用VIVI提供的一些命令。1．load命令將二進(jìn)制文件載入到Flash或者RAM，命令格式：load<media_type>[<partname>|<addr><size>]<x|y|z>其中命令行參數(shù)<media_type>描述裝載位置，有flash和ram兩種選項(xiàng)；參數(shù)[<partname>]或[<addr><size>]描述裝載的地址，如果有提前定義的mtd分區(qū)信息，可以只輸入分區(qū)名稱，否則需要指定地址和大??；參數(shù)<x|y|z>確定文件的傳輸協(xié)議，常采用的選項(xiàng)“x”用來指定采用xmodem協(xié)議。例如：vivi>loadflashkernelx，裝載壓縮映像文件zImage到flash存儲(chǔ)器中，地址是kernel分區(qū)，并采用xmodem傳輸協(xié)議。也可以指定地址和大小，例如：vivi>loadflash0x800000xc0000x。2．part命令操作MTD分區(qū)信息，比如，顯示、增加、刪除、復(fù)位、保存MTD分區(qū)等。

partshow：顯示mtd分區(qū)信息。

partadd<name><offset><size><flag>：增加新的mtd分區(qū)，其中<name>為新mtd分區(qū)名稱，<offset>是mtd器件的偏移，<size>表示mtd分區(qū)的大小，<flag>表示分區(qū)類型，可選項(xiàng)有JFFS2、LOCKED和BONFS。

partdel<partname>：刪除一個(gè)mtd分區(qū)。

partreset：恢復(fù)mtd分區(qū)為默認(rèn)值。

partsave：在flash中永久保存參數(shù)值和分區(qū)信息。3．param命令用來設(shè)置或者察看參數(shù)。例如：改變“l(fā)inuxcommandline”，使用vivi>paramsetlinux_cmd_line"youwish."。也可以改變引導(dǎo)程序啟動(dòng)的時(shí)間，使用vivi>paramsetboot_delay100000實(shí)現(xiàn)。4．boot命令用來引導(dǎo)存儲(chǔ)在flash存儲(chǔ)器或者ram中的linux內(nèi)核。命令格式：boot<media_type>[<partname>|<addr><size>]參數(shù)<media_type>設(shè)定存儲(chǔ)linux內(nèi)核映像的位置，可選項(xiàng)有ram、nor和smc。參數(shù)[<partname>]或[<addr><size>]描述存儲(chǔ)內(nèi)核的地址，如果有提前定義的mtd分區(qū)信息，可以只輸入分區(qū)名稱，否則需要指定地址和大小。例如：vivi>bootnor0x80000表示從flash存儲(chǔ)器中讀出linux內(nèi)核，偏移是0x80000。5．flash命令存儲(chǔ)器管理命令，例如：flasherase[<partname>|<offset><size>]，表示擦除flash存儲(chǔ)器。VIVI的代碼分析與移植1．a(chǎn)rch此目錄包括了所有VIVI支持的目標(biāo)板的子目錄，本書附帶的代碼中只包含S3C2410X。2．Documentation存放了許多文檔，非常詳細(xì)，主要是VIVI的使用指南。3．drivers其中包括了引導(dǎo)內(nèi)核所需的MTD設(shè)備和串口驅(qū)動(dòng)程序。MTD目錄下分maps、nand和nor三個(gè)目錄，實(shí)現(xiàn)對NandFlash和NorFlash的讀寫控制。Serial目錄下的文件實(shí)現(xiàn)對串口的控制，并支持xmodem和ymodem協(xié)議。4．include頭文件的公共目錄，其中的定義了處理器的一些寄存器，以及NANDFlash的一些寄存器等。定義了與目標(biāo)板相關(guān)的資源配置參數(shù)，修改波特率、引導(dǎo)參數(shù)和物理內(nèi)存映射等參數(shù)就可適用于自己的目標(biāo)板。5．initinit目錄，這個(gè)目錄只有和兩個(gè)文件。與普通的C程序一樣，VIVI將從main函數(shù)開始執(zhí)行。6．lib一些平臺(tái)公共的接口代碼，比如，里的udelay()和mdelay()。7．scripts主要在配置時(shí)用到，存放了配置所需的腳本文件，如Menuconfig和Configure文件，以方便對VIVI的配置。

VIVI的運(yùn)行也可以分為兩個(gè)階段。在第一階段完成含有依賴于CPU體系結(jié)構(gòu)硬件初始化的代碼，利用匯編語言完成。第二階段是用C語言完成的。在跳轉(zhuǎn)進(jìn)main()函數(shù)之前，利用匯編語言編寫了一段trampoline程序作為階段2可執(zhí)行鏡像的執(zhí)行入口點(diǎn)。之后可以在trampoline中用處理器的跳轉(zhuǎn)指令進(jìn)入main()函數(shù)中去執(zhí)行。當(dāng)main()函數(shù)返回時(shí)，CPU就進(jìn)行復(fù)位。Trampoline程序的源代碼如下：ldr sp,DW_STACK_START mov fp,#0 mov a2,#0 bl main mov pc,#FLASE_BASE

main()函數(shù)是在Flash中還是RAM中執(zhí)行，與選擇NandFlash還是NorFlash啟動(dòng)有關(guān)。VIVI從NandFlash中啟動(dòng)時(shí)，在VIVI配置的時(shí)候定義宏CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT以編譯以下代碼段。#ifdefCONFIG_S3C2410_NAND_BOOTblcopy_myselfldrr1,=on_the_ramaddpc,r1,#0nopnop1:b1b@infiniteloopon_the_ram:#endif該代碼首先是將VIVI自身復(fù)制到RAM中，并跳轉(zhuǎn)到RAM中去執(zhí)行。芯片復(fù)位時(shí)，NandFlash中最前面的