嵌入式Linux開發(fā)培訓(xùn)入門講義

Thesuccess'sroad嵌入式Linux開發(fā)

今天內(nèi)容嵌入式Linux系統(tǒng)簡介構(gòu)造嵌入式Linux系統(tǒng)搭建開發(fā)平臺編譯Linux內(nèi)核下載根文件系統(tǒng)Gdb和gdbserver第1部分嵌入式Linux系統(tǒng)簡介嵌入式Linux系統(tǒng)簡介嵌入式系統(tǒng)開發(fā)曾經(jīng)進入32位時代，在當(dāng)前的數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速開展的后PCPost-PC時代，嵌入式系統(tǒng)曾經(jīng)廣泛的浸透到科學(xué)研討、工程設(shè)計、軍事技術(shù)、各類產(chǎn)業(yè)和商業(yè)文化藝術(shù)、文娛業(yè)以及人們的日常生活等方方面面中。隨著國內(nèi)外嵌入式產(chǎn)品的進一步開發(fā)和推行，嵌入式技術(shù)越來越和人們的生活嚴密結(jié)合。什么是嵌入式系統(tǒng)？無處不在，融入生活嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)是以運用為中心，以計算機技術(shù)為根底，并且軟硬件可裁剪，適用于運用系統(tǒng)對功能、可靠性、本錢、體積、功耗有嚴厲要求的公用計算機系統(tǒng)。MP3、PDA、手機；DVD機、機頂盒；車載GPS系統(tǒng)、探測火星的機器人。嵌入式系統(tǒng)與PC機處置器存儲器輸入輸出軟件〔操作系統(tǒng)/驅(qū)動程序/運用程序〕嵌入式產(chǎn)品內(nèi)部機構(gòu)嵌入式系統(tǒng)與PC設(shè)備名稱嵌入式系統(tǒng)PC機CPU嵌入式處理器（ARM，MIPS等）CPU（Intel的Pentium、AMD的Athlon等）內(nèi)存SDRAM芯片SDRAM，DDR內(nèi)存條存儲設(shè)備Flash芯片硬盤輸入設(shè)備按鍵、觸摸屏鼠標、鍵盤輸出設(shè)備LCD顯示器聲音設(shè)備音頻芯片聲卡接口MAX232等芯片主板集成其他設(shè)備USB芯片、網(wǎng)卡芯片主板集成或外接卡嵌入式系統(tǒng)與PC〔CONT〕嵌入式系統(tǒng)PC機引導(dǎo)代碼Bootloader引導(dǎo)，針對不同電路板進行移植主板的BIOS引導(dǎo)，無須改動操作系統(tǒng)WinCE、VxWorks、Linux等，需要移植Windows、Linux等，不需要移植驅(qū)動程序每個設(shè)備驅(qū)動都必須針對電路板進行重新開發(fā)或移植，一般不能直接下載使用操作系統(tǒng)含有大多數(shù)驅(qū)動程序，或從網(wǎng)上下載直接使用協(xié)議棧需要移植操作系統(tǒng)包括，或第三方提供開發(fā)環(huán)境借助服務(wù)器進行交叉編譯在本機就可開發(fā)調(diào)試仿真器需要不需要嵌入式系統(tǒng)的特點1〕嵌入式系統(tǒng)低功耗、體積小，公用性強。嵌入式系統(tǒng)與PC機的最大不同就是嵌入式CPU大多任務(wù)在為特定用戶群設(shè)計的系統(tǒng)中，可以把PC機中許多由板卡完成的義務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計趨于小型化。2〕為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件普通都固化在存儲器芯片或單片機本身中，而不是存貯于磁盤等載體中。3〕嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必需高效率地設(shè)計，系統(tǒng)要精簡。操作系統(tǒng)普通和運用軟件集成在一同。4〕對軟件代碼質(zhì)量要求很高。應(yīng)該盡最大能夠防止死機的情況發(fā)生。5〕嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需求專門的開發(fā)工具和開發(fā)環(huán)境。典型的嵌入式操作系統(tǒng)LinuxuC/OSWindowsCEVxWorksPalmOSQNXSymbianHowToChoice第2部分構(gòu)造嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境Host與TargetLinux效力器〔Host〕客戶機1客戶機2客戶機3客戶機4交換機開發(fā)板〔Target〕串口是一個基于x86架構(gòu)的計算機〔Pentium4處置器、Athlon處置器等〕，即i386平臺。Target是目的平臺，比如ARM、MIPS、SuperH、PowerPC等。交叉編譯環(huán)境隨著硬件平臺和操作系統(tǒng)的多樣化，軟件向不同平臺移植的任務(wù)變得越來越繁復(fù)。交叉編譯技術(shù)的引入為軟件的不同平臺移植發(fā)明了便利條件。在交叉編譯技術(shù)中有兩種比較典型的實現(xiàn)：Java方式，即Java的字節(jié)碼編譯技術(shù)；GNUGCC方式，即通常所講的CrossGCC技術(shù)。Java方式GNUGCC方式計算機源程序〔c,java…〕文本編輯器計算機系統(tǒng)目的平臺，目的代碼計算機系統(tǒng)GCC交叉編譯器Linux下的GCC交叉編譯器

GNUBinutilsGNUBinutils的主要工具有兩個，一個是銜接程序ld，另外一個是匯編程序as。其主要目的是為GNU系統(tǒng)，提供匯編和銜接工具。GNUGCCGNUGCC就是上面提到的GCC，GCC主要是為GNU系統(tǒng)提供C編譯器。如今支持多種言語，這其中包括C/C++、Fortran、Java、Objective-C、甚至還有Ada。GNUGLibc用于定義系統(tǒng)調(diào)用和其它一些根本的函數(shù)調(diào)用。交叉編譯的過程GCC交叉編譯器生成

第一步，獲得Binutils、GCC、Glibc的源碼。第二步，配置并編譯Binutils獲得我們所需求的匯編和銜接程序。第三步，配置并編譯GCC源碼生成GCC編譯器。普通是C編譯器首先生成，然后以這個為根底在結(jié)合下一步要生成的Glibc的C函數(shù)庫，再編譯生成其它編譯器。第四步，配置Glibc并編譯生成Glibc的C函數(shù)庫。第五步，再次配置和編譯GCC源碼，生成其它言語的編譯器，如C++編譯器等。代碼構(gòu)造設(shè)置環(huán)境變量ExportPROJECT=S3C2410TKExportPRJROOT=~/$PROJECTExportTARGET=arm-linuxExportPREFIX=$PROJECT/toolsExportTARGET_PREFIX=$PREFIX/$TARGETExportPATH=$PREFIX/bin:$PATHTARGET常用的值實際平臺TARGET的值PowerPCpowerpc-linuxARMarm-linuxMIPS(bigendian)mips-linuxMIPS(littleendian)mipsel-linuxSuperH4sh4-linux交叉編譯流程第1步安裝內(nèi)核頭文件〔1〕$cdinclude/asm-arm/ $rmarchproc $ln-sarch-s3c2410arch $ln-sproc-armvprocproc-armoisfor26-bitsARMproc-armvisfor32-bitsARM安裝內(nèi)核頭文件〔2〕配置內(nèi)核makeARCH=armCROSS_COMPILE=arm-linux-menuconfigARCH 目的平臺CROSS_COMPILE 交叉編譯工具保管后退出上述操作勝利后，會生成： linux-2.4.18/include/linux/version.h安裝內(nèi)核頭文件〔3〕$mkdir-p$TARGET_PREFIX/include$cp-rinclude/linux/$TARGET_PREFIX/include/$cp-rinclude/asm-arm/$TARGET_PREFIX/include/asm與平臺相關(guān)的匯編$cp-rinclude/asm-generic/$TARGET_PREFIX/include剛剛都做了些什么？第2步安裝Binutils$cd$PRJROOT/build-tools/$tar-xvzfbinutils-2.14.tar.gz$cdbuild-binutils$../binutils-2.14/configure--target=$TARGET--prefix=$PREFIXMakefile和Config文件將被生成，存放在build-tools/build-binutils/目錄下$make$makeinstall剛剛又做了些什么？第3步安裝Bootstrap編譯器創(chuàng)建交叉編譯版本的gcc，需求交叉編譯版本的glibc及其頭文件；而交叉編譯版本的glibc是經(jīng)過交叉編譯版本的gcc創(chuàng)建的。安裝Bootstrap編譯器修正gcc源代碼中的gcc/config/arm/t-linux文件，在該文件的TARGET_LIBGCC2_CFLAGS后面加上__gthr_posix_h和inhibit_libc：TARGET_LIBGCC2_CFLAGS=-fomit-frame-pointer–fPIC(修正前)TARGET_LIBGCC2_CFLAGS=-fomit-frame-pointer–fPIC-Dinhibit_libc-D__gthr_posix_h.安裝Bootstrap編譯器$cdbuild-boot-gcc/ $../gcc-2.95.3/configure--target=$TARGET--prefix=$PREFIX--without-headers--with-newlib--enable-languages=c--disable-threadsMakefile和config文件生成在build-tools/build-boot-gcc/--target目的平臺--prefix 安裝途徑--without-headers我們?nèi)缃駴]有g(shù)libcheaders--with-newlib 不運用glibc--enable-languages=c只支持C言語--disable-threads-Dinhibit_libc補丁 $makeall-gcc$makeinstall-gcc剛剛又做了些什么？第4步安裝C庫$cd$PRJROOT/build-tools/$tar-xvzfglibc-2.1.3.tar.gz$tar-xvzfglibc-crypt-2.1.tar.gz--directory=glibc-2.1.3$tar-xvzfglibc-linuxthreads-2.1.3.tar.gz--directory=glibc-2.1.3$cdbuild-glibc/$CC=arm-linux-gcc../glibc-2.1.3/configure--host=$TARGET\>--prefix="/usr"--enable-add-ons\>--with-headers=$TARGET_PREFIX/includeMakefile和config文件生成在build-tools/build-glibc/CC=arm-linux-gcc--host=$TARGET--prefix="/usr“--enable-add-ons 運用linux線程--with-headers運用linux內(nèi)核頭文件安裝C庫$cd$PRJROOT/build-tools/build-glibc/$make$makeinstall_root=$TARGET_PREFIXprefix=""install安裝glibc到$TARGET_PREFIX留意不要覆蓋系統(tǒng)原來的庫Glibc的安裝途徑在$install_root/$prefix/usr/lib/,如今我們安裝在$install_root/$prefix/lib/$cd$TARGET_PREFIX/lib/安裝C庫$cplibc.solibc.so.orig$vilibc.so修正libc.so文件GROUP(/lib/libc.so.6/lib/libc_nonshared.a)GROUP(libc.so.6libc_nonshared.a)剛剛又做了些什么？第5步最后的安裝$cd$PRJROOT/build-tools/build-gcc/ $../gcc-<version>/configure--target=$TARGET\ –prefix=$PREFIX\ --enable-languages=c,c++ $makeall $makeinstall$PRJROOT/tools目錄構(gòu)造生成的ToolchainBinutils工具包引見addr2line：把程序地址轉(zhuǎn)換為文件名和行號。在命令行中給它一個地址和一個可執(zhí)行文件名，它就會運用這個可執(zhí)行文件的調(diào)試信息指出在給出的地址上是哪個文件以及行號。ar：建立、修正、提取歸檔文件。歸檔文件是包含多個文件內(nèi)容的一個大文件，其構(gòu)造保證了可以恢復(fù)原始文件內(nèi)容。Binutils工具包引見as：主要用來編譯GNUC編譯器gcc輸出的匯編文件，產(chǎn)生的目的文件由銜接器ld銜接。c++filt：銜接器運用它來過濾C++和Java符號，防止重載函數(shù)沖突。gprof：顯示程序調(diào)用段的各種數(shù)據(jù)。nm：列出目的文件中的符號。Binutils工具包引見objcopy：把一種目的文件中的內(nèi)容復(fù)制到另一種類型的目的文件中。objdump：顯示一個或者更多目的文件的信息。顯示一個或者更多目的文件的信息。運用選項來控制其顯示的信息。它所顯示的信息通常只需編寫編譯工具的人才感興趣。Binutils工具包引見ld：銜接器。它把一些目的和歸檔文件結(jié)合在一同，重定位數(shù)據(jù)，并鏈接符號援用。通常，建立一個新編譯程序的最后一步就是調(diào)用ld。ranlib：產(chǎn)生歸檔文件索引，并將其保管到這個歸檔文件中。在索引中列出了歸檔文件各成員所定義的可重分配目的文件。Binutils工具包引見readelf：顯示ebf格式可執(zhí)行文件的信息。size：列出目的文件每一段的大小以及總體的大小。默許情況下，對于每個目的文件或者一個歸檔文件中的每個模塊只產(chǎn)生一行輸出。strip：丟棄目的文件中的全部或者特定符號。Binutils工具包引見strings：打印某個文件的可打印字符串，這些字符串最少4個字符長，也可以運用選項-n設(shè)置字符串的最小長度。默許情況下，它只打印目的文件初始化和可加載段中的可打印字符；對于其它類型的文件它打印整個文件的可打印字符，這個程序?qū)τ诹私夥俏谋疚募膬?nèi)容很有協(xié)助。gcc編譯器引見cpp：C預(yù)處置器。g++：C++編譯器