嵌入式linux培訓(xùn)第一章

東北林業(yè)大學(xué)信息學(xué)院3+1實驗班

——嵌入式linux培訓(xùn)課程介紹目的：本課程旨在指導(dǎo)同學(xué)們?nèi)腴T。通過本階段學(xué)習(xí)，可以自己學(xué)習(xí)嵌入式Linux相關(guān)內(nèi)容。早日成為具有嵌入式linux開發(fā)能力的人才。授課形式：采用理論教學(xué)與實踐相結(jié)合的方式，將整個培訓(xùn)劃分為三個階段即環(huán)境及基礎(chǔ)階段、linux開發(fā)階段及自學(xué)提高階段，各階段循序漸進，本課程主要指導(dǎo)大家完成前兩個階段。實驗環(huán)境：PC機，各種開發(fā)軟件，嵌入式開發(fā)板（TQ2440）課程內(nèi)容及安排推薦的教材《嵌入式linux應(yīng)用程序開發(fā)詳解》孫瓊等華清遠見圖書《linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)詳解》李俊等華清遠見圖書《嵌入式linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊》韋東山《ARM嵌入式linux系統(tǒng)開發(fā)從入門到精通》李亞峰，歐文圣注：這些都是我使用的。有些有電子版我放在電子書文件夾里了。第一章嵌入式linux基礎(chǔ)及嵌入式開發(fā)軟件的安裝1.1嵌入式Linux簡介及歷史1、什么是嵌入式linux？嵌入式linux是以linux為基礎(chǔ)的嵌入式作業(yè)系統(tǒng)，它被廣泛應(yīng)用在移動電話、個人數(shù)字助理（PDA）、媒體播放器、消費性電子產(chǎn)品以及航空航天等領(lǐng)域中。嵌入式linux將linux操作系統(tǒng)進行裁剪修改，使之能在嵌入式計算機系統(tǒng)上運行的一種操作系統(tǒng)。嵌入式linux既繼承了Internet上開放的源代碼資源，又具有嵌入式操作系統(tǒng)的特性。知識回顧1、什么是嵌入式系統(tǒng)？2、什么是嵌入式操作系統(tǒng)？下一頁1、嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，且軟硬件可裁減，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)一般這部分組成:嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)、特定的應(yīng)用程序。嵌入式系統(tǒng)的特點為應(yīng)用的特定性和廣泛性、高效性、高可靠性、軟硬一體返回返回2、嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)和開發(fā)平臺。嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn),解決了嵌入式軟件開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的難題。嵌入式系統(tǒng)具有操作系統(tǒng)的最基本的功能包括進程調(diào)度、內(nèi)存管理、設(shè)備管理、文件管理、操作系統(tǒng)接口(API調(diào)用)。嵌入式操作系統(tǒng)具有的特點為系統(tǒng)可裁減,可配置、系統(tǒng)具備網(wǎng)絡(luò)支持功能、系統(tǒng)具有一定的實時性返回2、嵌入式linux發(fā)展歷史1）、1983年RichardStallman創(chuàng)立了GNU計劃。這個計劃的目標(biāo)是為了發(fā)展一個完全免費自由的unix-like操作系統(tǒng)。這個計劃自90年代以來，GNU開始大量生產(chǎn)收集各種系統(tǒng)所必須的元件，但是除了執(zhí)行核心（kernel）。2）、Linux發(fā)展史1991年Linux誕生，由芬蘭赫爾辛基大學(xué)學(xué)生Linus

Torvalds在本校用于系統(tǒng)教學(xué)的Minix系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)的類UNIX操作系統(tǒng)。它的標(biāo)志是一個名為Tux的可愛的小企鵝。1991年10月5日，Linus發(fā)布了Linux的第一個版本：Linux0.0.2，遵循通用公共許可證（GPL，GeneralPublicLicense）同年11月Linus發(fā)布了其穩(wěn)定版0.10版，12月又發(fā)布了0.11版本。由于許多專業(yè)用戶（主要是程序員）自愿的開發(fā)它的應(yīng)用程序，并借助Internet拿出來大家一起修改，所以它的應(yīng)用程序越來越多，linux本身也逐漸發(fā)展壯大。目前，最新的Linux內(nèi)核版本是linux2.6.38。1.2開發(fā)軟件安裝與常用軟件的使用安裝開發(fā)軟件ADS軟件、keilMDK、jlink、虛擬機vmware、vmwaretools軟件、redhat9操作系統(tǒng)、學(xué)會使用上述軟件、DNW及超級終端使用。1.2.1ADS1.2ADS（ARMDeveloperSuite）是ARM公司推出的新一代ARM繼承開發(fā)工具。ADS由命令行開發(fā)工具，ARM實時庫，GUI開發(fā)環(huán)境（CodeWarrior和AXD），實用程序和支持軟件組成。有了這些部件，用戶就可以為ARM系統(tǒng)的RISC處理器編寫和調(diào)試自己的開發(fā)應(yīng)用程序。CodeWarriorc/c++編輯區(qū)工程管理區(qū)c/c++瀏覽區(qū)AXD圖形工具圖形窗口寄存器反匯編存儲器1.2.2KEILMDKRealviewMDK開發(fā)套件源自德國的keil公司，被全球超過10萬的嵌入式開發(fā)工程師驗證和使用，是ARM公司目前最新推出的針對各種嵌入式處理器的軟件開發(fā)工具。KeilMDK集成了業(yè)內(nèi)最先進的技術(shù)，包括μVision4集成開發(fā)環(huán)境和Realview編譯器。支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3/M1/M0內(nèi)核處理器，自動配置啟動代碼，集成Flash燒寫模塊，強大的simulation設(shè)備模擬，性能分析等功能，與ARM之前的工具包ADS相比，RealView編譯器的最新版本可將性能改善超過20%。1.2.3Jlink

現(xiàn)在的pc，越來越少并口了，特別是手提電腦。那怎么用Jtag下載程序到開發(fā)板，成為開發(fā)者面臨的問題。J-Link是SEGGER公司為支持仿真ARM內(nèi)核芯片推出的JTAG仿真器。配合IAREWARM，ADS，KEIL，WINARM，RealView

等集成開發(fā)環(huán)境支持所有ARM7/ARM9內(nèi)核芯片的仿真，通過接口和各集成開發(fā)環(huán)境無縫連接，操作方便、連接方便、簡單易學(xué)，是學(xué)習(xí)開發(fā)ARM最好最實用的開發(fā)工具。實驗一嵌入式開發(fā)軟件的安裝及使用1.3linux操作系統(tǒng)Linux發(fā)行版本：RedHatFedoraCoreMandrakeSuseDebianCentOSUbuntuRedFlag1.3.1linux操作系統(tǒng)安裝前準(zhǔn)備1、Linux操作系統(tǒng)硬件準(zhǔn)備：CPU：Pentium以上處理器。內(nèi)存：至少128MB，推薦使用256MB以上的內(nèi)存。硬盤：至少需要600MB硬盤空間。完全安裝大約需要5GB的硬盤空間。顯卡：VGA兼容顯卡。光驅(qū)：CD-ROM或DVD-ROM。其他設(shè)備：如聲卡、網(wǎng)卡、軟驅(qū)和Modem等。注意：用戶可以通過Windows的設(shè)備管理器來獲得自己計算機的硬件型號等參數(shù)。2、linux分區(qū)準(zhǔn)備每塊計算機硬盤上最多可以被劃分出4個主分區(qū)，也可以被劃分出3個主分區(qū)和一個擴展分區(qū)，然后在擴展分區(qū)內(nèi)建立多個邏輯分區(qū)，通常邏輯分區(qū)沒有個數(shù)的限制。在安裝RedHatLinux9之前，通常對Linux系統(tǒng)的分區(qū)做如下的安排：/swap：交換分區(qū)，用來支持虛擬內(nèi)存的分區(qū)，通常放在單獨的分區(qū)，其大小為內(nèi)存容量的1～2倍。/：根分區(qū)，它只存放啟動系統(tǒng)所需的文件和系統(tǒng)配置文件，應(yīng)放置在ext3fs主分區(qū)中，單獨分區(qū)。1.3.2Linux文件及文件系統(tǒng)文件類型普通文件一般包括文本文件、數(shù)據(jù)文件、可執(zhí)行的二進制程序文件等。可以通過ls–lh命令來查看文件的屬性(-)目錄文件Linux系統(tǒng)把目錄看成是一種特殊的文件，利用它構(gòu)成文件系統(tǒng)的樹型結(jié)構(gòu)。目錄文件只允許系統(tǒng)管理員對其進行修改，用戶進程可以讀取目錄文件，但不能對它們進行修改。每個目錄文件至少包括兩個條目，“..”表示上一級目錄，“.”表示該目錄本身。可以用ls–lh查看某個目錄文件詳細信息。（d）

鏈接文件有兩種，一種是符號鏈接，也稱為軟連接，一種是硬鏈接。(l)設(shè)備文件Linux系統(tǒng)把每個設(shè)備都映射成一個文件，這就是設(shè)備文件，它是用于向I/O設(shè)備提供連接的一種文件，分為字符設(shè)備和塊設(shè)備文件。(b)管道文件是Linux中較特殊的文件類型，這類文件多用于進程間的通信方面。使用ls-lh命令查看文件信息時。(p)套接字(s)1.3.3linux操作系統(tǒng)的定制安裝實驗二虛擬機vmware的安裝實驗三Linux操作系統(tǒng)的安裝實驗四vmwaretools的安裝及配置windows共享文件1.3.4linux系統(tǒng)的根文件目錄結(jié)構(gòu)1.4建立嵌入式開發(fā)環(huán)境Linux下開發(fā)環(huán)境的建立主要有建立交叉編譯環(huán)境、配置網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)、配置PC機Linux的FTP服務(wù)、配置PC機linux的Telnet服務(wù)。其中最重要的建立交叉編譯環(huán)境。為什么使用交叉編譯環(huán)境宿主機和目標(biāo)機的體系結(jié)構(gòu)不同，在宿主機X86平臺上可以運行的程序在目標(biāo)機ARM平臺上是無法運行的。嵌入式硬件（目標(biāo)機）的性能一般無法滿足開發(fā)環(huán)境的要求。例如：主頻比較低、內(nèi)存少、沒有硬盤、沒有大型顯示設(shè)備、沒有全鍵盤。交叉編譯——采用PC（X86）作為主機來搭建開發(fā)環(huán)境進行編譯，但編譯出來的軟件能夠在不同CPU體系架構(gòu)的目標(biāo)設(shè)備上運行。我們使用的虛擬機安裝的linux是redhat9，內(nèi)核是linux-2.4.20的內(nèi)核，那么在redhat9上編譯開發(fā)板上的linux2.6內(nèi)核，就要用到交叉編譯器編譯開發(fā)板用的Linux2.6的內(nèi)核。交叉編譯器利用PC的linux作為工作平臺，它調(diào)用的頭文件，庫等都是交叉編譯器自身或者開發(fā)板所用的linux內(nèi)核自帶的，和PC的linux一點關(guān)系都沒有。搭建交叉編譯環(huán)境的方法很多，不同的體系結(jié)構(gòu)、不同的操作內(nèi)容甚至是不同版本的內(nèi)核，都會用到不同的交叉編譯器。我用的開發(fā)板是天嵌的。所以我搭建的交叉編譯環(huán)境是針對TQ開發(fā)板的。對于其他的開發(fā)板搭建具體過程類似。實驗五建立開發(fā)環(huán)境之建立交叉編譯環(huán)境。1.5嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程1.5.1bootloader介紹Bootloader是硬件啟動的引導(dǎo)程序，是啟動操作系統(tǒng)的根本；是在操作系統(tǒng)內(nèi)核或用戶應(yīng)用程序運行之前運行的一段小程序。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)境帶到一個合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用準(zhǔn)備好環(huán)境；在一般典型系統(tǒng)中整個系統(tǒng)加載啟動任務(wù)就完全由bootloader來完成。1.5.2Uboot介紹Uboot是德國DENX小組開發(fā)用于多種嵌入式CPU的bootloader程序。1.5.3linux內(nèi)核介紹內(nèi)核指的是一個提供硬件抽象層、磁盤機文件系統(tǒng)控制、多任務(wù)等功能的系統(tǒng)軟件。一個內(nèi)核不是一套完整的操作系統(tǒng)