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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,1,1,3,2,4,5,嵌入式,Linux,交叉編譯環(huán)境的建立,Linux,開發(fā)環(huán)境的建立,6,7,嵌入式,Linux,應用程序設計,Linux,開發(fā)步驟,Linux,開發(fā)環(huán)境的選擇,交叉編譯過程,GNU,工具的使用及開發(fā)流程,Linux,常用命令,2,開發(fā)環(huán)境的建立,在進行項目開發(fā)前，首先要做的就是搭建一套基于,Linux,操作系統(tǒng)的應用開發(fā)環(huán)境，一般由,目標板,和,宿主機,所構成。目標板用于運行操作系統(tǒng)和系統(tǒng)應用軟件，而目標板所用到的操作系統(tǒng)的內(nèi)核編譯、應用程序的開發(fā)和調(diào)試則需要通過宿主機來完成。,

2、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系，關鍵的幾種接口電路如,串口、以太網(wǎng)接口,和,USB,接口,是必不可少的。,用于開發(fā)和調(diào)試目標板上所用到的操作系統(tǒng)、應用程序等所有軟件。,這種在宿主機上開發(fā)程序、在目標板上運行程序的方式，通常就叫做交叉開發(fā)。,3,開發(fā)環(huán)境的建立,4,目標板,(Target),可以是嵌入式應用軟件的實際運行環(huán)境，當然也可以是替代實際環(huán)境的仿真系統(tǒng)（如軟件模擬器）。,宿主機,(Host),通過串口、網(wǎng)絡連接或調(diào)試接口,(,如,JTAG,仿真器,),與目標機通信。宿主機的軟硬件資源比較豐富，其操作系統(tǒng)主要有,Windows,和,Linux,兩種，其上用于開發(fā)

3、程序的那套軟件工具，通常叫做開發(fā)工具鏈。,開發(fā)環(huán)境的建立,5,嵌入式,Linux,的組成,最基本的嵌入式,Linux,系統(tǒng)需要,3,個基本元素：,系統(tǒng)引導程序,：用于完成機器加電后的系統(tǒng)定位引導；,Linux,系統(tǒng)內(nèi)核,：為嵌入式應用提供一個軟件環(huán)境，為應用程序完成基本的底層資源管理工作；,初始化過程,：完成基本的初始化。,為使這個最小嵌入式系統(tǒng)具有一定的實用性，還需加上硬件的,驅(qū)動程序,及,個或幾個,應用進程,以提供必要的應用功能支持。如果應用比較復雜，可能還需要添加一個可以在,ROM,或,RAM,中使用的,文件系統(tǒng),、,TCP/IP,網(wǎng)絡協(xié)議棧,等。在,PDA,領域，還需要加上,個,GUl

4、,支持,。,6,Linux,開發(fā)步驟,Linux,操作系統(tǒng)作為一種多任務、穩(wěn)定可靠、內(nèi)核可裁剪的系統(tǒng)，是開發(fā)嵌入式軟硬件產(chǎn)品的優(yōu)秀軟件平臺。,嵌入式,Linux,是一種開放源碼、軟實時、多任務的嵌入式操作系統(tǒng)。通常它是在標準,Linux,的基礎上針對嵌入式系統(tǒng)進行裁剪和優(yōu)化后形成的。裁剪和優(yōu)化后的,Linux,體積更小，性能更加穩(wěn)定，而且源代碼本身是免費的。這將大大減少開發(fā)商的成本，更具市場競爭力,具體進行,Linux,開發(fā)的步驟如下：,BOOTLOADER,開發(fā)；,Linux,開發(fā)環(huán)境建立；,Linux,內(nèi)核移植；,應用程序開發(fā)。,7,嵌入式,Linux,的開發(fā)環(huán)境,個人用,Linux,開發(fā)

5、嵌入式應用程序，可以在自己的,PC,機上安裝一套,Linux,操作系統(tǒng)，使用,Linux,中的,X Windows,打開若干個窗口進行編譯、下載和調(diào)試等。,當多名工程師共同來開發(fā)一個系統(tǒng)時，可以用,1,臺,PC,機運行,Linux,作為服務器，每個開發(fā)工程師都通過局域網(wǎng)用,Telnet,登錄到這臺服務器上，被開發(fā)的目標板也掛在網(wǎng)上。然后在服務器的,Linux,環(huán)境下用,GNU gcc,編譯成生目標代碼，再用,FTP,傳回到自己的,PC,機上，最后通過串口或網(wǎng)絡下載到目標機上即可完成整個嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。,8,交叉編譯環(huán)境的建立,所謂,交叉編譯,，就是在一個平臺上生成可以在另一個平臺上執(zhí)行的代碼

6、。,采用交叉編譯的主要原因,在于，多數(shù)嵌入式目標機不能提供足夠的資源供編譯過程使用，因而只好將編譯工作轉移到高性能的宿主機中進行。,交叉編譯環(huán)境,是一個由編譯器、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系統(tǒng)的,編譯器,gcc,、目標系統(tǒng)的,二進制工具,binutils,、目標系統(tǒng)的,標準,c,庫,glibc,和目標系統(tǒng)的,Linux,內(nèi)核頭文件,。,9,GNU,交叉編譯,Linux,采用,GNU,交叉編譯器。,GNU,的交叉編譯器，包括以下組件：,1.gcc,交叉編譯器，即在宿主機上開發(fā)編譯目標上可運行的二進制文件；,2.binutils,輔助工具，包括,objdump,

7、、,objcopy,等；,3.gdb,調(diào)試器。,對于,ARM,可以采用如下兩個版本的編譯器：,arm-elf-,arm-linux-,10,arm-elf-,交叉編譯器,arm-elf-gcc,arm-elf-ld,arm-elf-as,arm-elf-objdump,arm-elf-objcopy,arm-elf-gdb,11,arm-linux-,交叉編譯器,arm-linux-gcc,arm-linux-ld,arm-linux-as,arm-linux-objdump,arm-linux-objcopy,arm-linux-gdb,12,選擇,Linux,開發(fā)環(huán)境,Windows,環(huán)境

8、,+ Cygwin,；,Windows,環(huán)境,+ VMWare,虛擬機（安裝,RedHat 9.0,）,。,Linux,環(huán)境，推薦,RedHat 9.0,；,單機模式（一臺計算機）,雙機模式（兩臺計算機）,Windows + Linux,。,13,在,linux,環(huán)境下進行,Linux,開發(fā),必須采用支持,GDB,的調(diào)試器（如,ADT1000A,）才能進行調(diào)試，否則只能通過,BOOTLOADER,進行簡單的程序燒寫運行等。,調(diào)試信息的打印可以通過串口完成，使用,linux,下的,minicom,超級終端程序,（類似于,Windows,上的超級終端工具）接收并顯示目標板傳送的打印信息。,Linu

9、x,程序的編輯、編譯和調(diào)試都是在,Linux,環(huán)境下進行的。,Linux,串口驅(qū)動完成后，可以通過內(nèi)核打印函數(shù),printk,向串口打印信息，這是,Linux,內(nèi)核調(diào)試過程中最有效的手段。,14,在,Windows + Cygwin,環(huán)境下進行,Linux,開發(fā),Linux,內(nèi)核配置和編譯等在,Cygwin,環(huán)境下運行，程序編輯和調(diào)試都在,Windows,環(huán)境下進行,，必須采用支持,Windows,下進行,linux,調(diào)試的調(diào)試器（如,ADT1000A,）才能進行調(diào)試，否則只能通過,BOOTLOADER,進行簡單的程序燒寫運行等,調(diào)試信息的打印可以通過串口完成，使用,Windows,上的超級終

10、端工具接收并顯示目標板傳送的打印信息。,Cygwin,是運行于,Windows,中的一個應用程序，它可以使得,Linux,環(huán)境下的應用程序可以在,Cygwin,環(huán)境下進行編譯，即可以在,Windows,進行編譯。,15,在,Windows + VMWare,虛擬機環(huán)境下進行,Linux,開發(fā),如果需要使用只支持,Windows,環(huán)境下調(diào)試的調(diào)試器，可以通過在,VMWare,中安裝,linux,虛擬機，在該虛擬機中進行編輯、編譯,Linux,，然后通過網(wǎng)絡（,ftp,、,nfs,、,ssh,）等手段傳送到,Windows,中，進行調(diào)試，,這樣編譯和調(diào)試可以分別在,linux,和,windows,

11、環(huán)境下但是是在一臺電腦中完成,，它的缺點是系統(tǒng)要求較高，運行速度慢。,也可以在兩臺電腦中分別安裝,linux,和,windows,，分別實現(xiàn)編譯和調(diào)試。,VMWare,是運行于,Windows,中的一個應用程序，是一個虛擬機，可以在其上安裝多個操作系統(tǒng)，相當于在,Windows,上安裝一個虛擬的操作系統(tǒng)。,16,17,交叉編譯過程,在,Linux,交叉編譯環(huán)境下，整個編譯過程大體上可以分為以下幾個步驟：,編譯,binutils,運行,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)指定目標機類型，然后執(zhí)行,mak

12、e install,。,配置,Linux,內(nèi)核頭文件,執(zhí)行,make mrproper,進行清理工作，然后執(zhí)行,make config ARCH=arm,（或,make menuconfig/xconfig ARCH=arm,）進行配置。一定要在命令行中使用,ARCH=arm,指定,CPU,架構，因為默認架構為主機的,CPU,架構。,18,交叉編譯過程,第一次編譯,gcc,這一步執(zhí)行,make install,，生成一個最簡單的,gcc,。由于編譯整個,gcc,需要目標機的,glibc,庫，而它在剛開始時還不存在，因此需要首先生成一個最簡單的,gcc,，它只需要具備編譯目標機,glibc,庫的

13、能力即可。,交叉編譯,glibc,這一步通過執(zhí)行,configure,和,make install,來對,glibc,庫進行交叉編譯。,configure,的運行參數(shù)如下：,CC,arm-linux-gcc ./configure,-prefix=$PREFIX/arm-linux,-host=arm-linux,-enable-add-ons,19,交叉編譯過程,第二編譯,gcc,首先運行,configure,，參數(shù)設置為,-prefix=$PREFIX,-target=arm-linux,-enable-languages=c,c+,接著運行,make install,。這樣整個交叉編譯環(huán)

14、境就生成了。,建立一個交叉編譯工具鏈是一個相當復雜的過程，為了節(jié)省時間，可以直接從網(wǎng)上下載一些已編譯好的交叉編譯工具鏈，如,arm-linux-toolchains.tgz,。,20,Linux,開發(fā)工具的使用,運行于,Linux,操作系統(tǒng)下的自由軟件,GNU gcc,編譯器，不僅可以編譯,Linux,操作系統(tǒng)下運行的應用程序，還可以編譯,Linux,內(nèi)核本身，甚至可以交叉編譯運行于其他,CPU,上的程序。因此，在進行嵌入式系統(tǒng)應用程序開發(fā)時,GNU gcc,得到了廣泛的應用。,GNU,開發(fā)工具的主要缺點是采用命令行方式，用戶掌握和使用起來比較困難，不如基于,Windows,系統(tǒng)的開發(fā)工具易用

15、，可一旦掌握了其用法就可以非常方便地進行項目開發(fā)。,GNU,的操作系統(tǒng)和開發(fā)工具都是免費的，只要遵循,GPL,協(xié)議，任何人都可以隨意獲取并使用。,21,Linux,開發(fā)工具,GNU,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,二進制轉換工具,objcopy,等。其中基于,ARM,平臺的工具分別為：,arm-linux-as,、,arm-linux-gcc,、,arm-linux-g+,、,arm-linux-ld,和,arm-linux-objcopy,。,Linux,下的,GNU,調(diào)試工具,主要有,gdb,、,g

16、dbserver,和,kgdb,。其中,gdb,和,gdbserver,可完成對目標板上,Linux,應用程序的遠程調(diào)試。,22,GNU,工具的開發(fā)流程,在,Linux,操作系統(tǒng)下使用,GNU,工具開發(fā)程序的流程主要有以下幾個步驟：,編寫,C,、,C+,語言或匯編語言源程序；,用,gcc,或,g+,生成目標文件；,編寫鏈接腳本文件；,用鏈接器生成最終目標文件（,elf,格式）；,用二進制轉換工具生成可下載的二進制代碼。,23,gcc,編譯器的使用,最初,gcc,的意思是,GNU C Compiler,，即只作為,C,程序語言的編譯器；現(xiàn)在，經(jīng)過多年的發(fā)展，,gcc,已經(jīng)變成了,GNU Comp

17、iler Collection,，即,GNU,編譯器家族的意思，除支持,C,語言以外，還支持,Ada,語言、,C+,語言、,Java,語言等多種語言。,gcc,是,GNU,組織提供的免費,C,編譯器，大多數(shù),Linux,版本都默認安裝了這種編譯器。,24,gcc,編譯器的用法,Gcc,的使用格式為：,gcc option file,其中,option,是以“,-”,開始的各種選項，,file,是要編譯的文件名。,在使用,gcc,進行編譯時，必須要給出必要的選項和文件名。,Gcc,的整個編譯過程分為預處理、編譯、匯編和鏈接四個過程,。,25,gcc,編譯器的用法,gcc,編譯器的常用選項有：,

18、-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行編譯，而不要進行鏈接，生成以源文件的文件名命名但把其后綴由,.c,或,.cc,變成,.o,的目標文件。, -g ,：要求編譯器在編譯的時候提供以后對程序進行調(diào)試的信息。, -E ,：表示編譯器對源文件只進行預處理就停止，而不做編譯、匯編和鏈接。, -S ,：表示編譯器只進行編譯，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，以提高執(zhí)行效率。, -Wall ,：指定產(chǎn)生全部的警告信息。,26,gcc,編譯器的用法,例：給出以下,Hello,源程序,void main( ),printf(“H

19、ello the worldn”),要編譯這個程序，只需輸入以下命令即可完成,$ gcc o hello hello.c,其中,gcc,表示用,gcc,來編譯源程序，,-o,選項表示要求編譯器生成可執(zhí)行文件的文件名，,hello.c,是要編譯的源程序文件。,27,Makefile,文件和,Make,命令,Linux,內(nèi)核的配置系統(tǒng)由以下三個部分組成：,Makefile,：,用于定義,Linux,內(nèi)核的編譯規(guī)則；,配置文件（,config.in,）：給用戶提供配置選擇的功能；,配置工具：包括配置命令解釋器和配置用戶界面等。,其中，,Makefile,文件描述了目標文件之間的依賴關系，以及指定編譯

20、過程中使用的工具，即根據(jù)配置的情況，構造出需要編譯的源文件列表，然后分別編譯，并把目標代碼鏈接到一起，最終形成,Linux,內(nèi)核的二進制文件。,Makefile,帶來的好處就是自動化編譯（批處理），在需要編譯時只需要一個,Make,命令即可自動完成，極大的提高了軟件開發(fā)的效率。,28,Makefile,文件和,Make,命令,在,Linux,內(nèi)核中，與,Makefile,直接相關的文件有：,Makefile,：頂層,Makefile,，是整個內(nèi)核配置、編譯的總體控制文件。,Config,：內(nèi)核配置文件，包含由用戶選擇的配置選項，用來存放內(nèi)核配置后的結果。,Arch/*/Makefile,：位于

21、各,CPU,體系目錄下的,Makefile,。,各子目錄下的,Makefile,：負責所在子目錄下源代碼的管理。,Rules.make,：規(guī)則文件，被所有的,Makefile,使用。,頂層,Makefile,有兩個主要任務：一是產(chǎn)生,vmlinux,文件；二是產(chǎn)生內(nèi)核模塊（,module,）。,29,Makefile,文件和,Make,命令,Makefile,中的變量,頂層,Makefile,定義并向環(huán)境中輸出了很多變量，為各個子目錄下的,Makefile,傳遞一些信息。具體常用變量如下：,版本信息：用來定義當前內(nèi)核的版本；,CPU,體系結構：用于定義目標,CPU,的體系結構；,路徑信息：用于

22、定義內(nèi)核等源代碼所在的目錄；,內(nèi)核組成信息：包括頭文件、內(nèi)核文件等；,編譯信息：用于定義交叉編譯的環(huán)境；,配置變量,config_,：用來說明用戶配置的結果。,30,Makefile,文件和,Make,命令,Rules.make,變量,Rules.make,定義了所有,Makefile,共用的編譯規(guī)則。,Linux,把所有共用的編譯規(guī)則統(tǒng)一放置到,Rules.make,中，并在各自的,Makefile,中通過語句“,include Rules.make”,包含,Rules.make,，這樣可避免多個,Makefile,中重復這些規(guī)則。,子目錄,Makefile,用來控制本級目錄下源代碼的編譯規(guī)

23、則。,Make,Make,是一個解釋,Makefile,中指令的命令工具。,Make,命令執(zhí)行時，需要一個,Makefile,文件，以告訴,make,命令怎么去編譯和鏈接程序。,31,配置文件,除了,Makefile,的編寫，另外一個重要的工作就是把新功能加入到,Linux,的配置選項中，并提供此項功能的說明，讓用戶有機會選擇此項功能。這些工作需要在,config.in,文件中用配置語言編寫配置腳本來實現(xiàn)。,在,Linux,內(nèi)核中，配置命令有多種方式：,Make config(,配置命令,) scripts/configure(,解釋腳本,),Make oldconfig scripts/co

24、nfigure,Make menuconfig scripts/menuconfig,Make xconfig scripts/tkparse,以字符界面配置,Make config,為例，其配置過程為頂層,Makefile,調(diào)用,scripts/configure,按照,arch/arm/config.in,來進行配置，命令執(zhí)行完后產(chǎn)生配置文件,.config,，其中保存著有關配置信息。,32,配置文件,配置語言,頂層菜單,mainmenu_name /prompt/ /prompt/,用于指定本,CONFIG,語言文件頂層的名字，其中,/prompt/,是一串提示符。,詢問語句,Bool

25、/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，并把輸入的結果賦給,/symbol/,所代表的配置變量。,33,配置文件,定義語句,define_bool /symbol/ /word/,定義語句顯式的給配置變量,/symbol/,賦值,/word/,。,依賴語句,dep_bool /prompt/ /symbol/

26、 /dep/,依賴語句與詢問語句一樣，也是定義新的變量。不同的是，,/symbol/,的取值將依賴于配置變量列表,/dep/,。,選擇語句,choice /prompt/ /work/ /word/,選擇語句主要用于給出一串選擇列表，以供用戶選擇。,If,語句,菜單塊,Source,語句,34,啟動加載程序,bootloader,SRAM,、,SDRAM,等存儲設備屬于易失性的存儲器，掉電以后其中的內(nèi)容會全部丟失，所以必須把操作系統(tǒng)的內(nèi)核鏡像存放在,Flash,等不易失性的存儲介質(zhì)上。而操作系統(tǒng)在運行時，需要動態(tài)的創(chuàng)建一些如數(shù)據(jù)段、堆棧、頁表（針對使用虛擬地址的操作系統(tǒng)）等內(nèi)容，所以需要在,R

27、AM,中運行操作系統(tǒng)。,因此，這就需要一個引導程序把操作系統(tǒng)的內(nèi)核鏡像從,Flash,存儲器拷貝到,RAM,中，然后再從,RAM,中執(zhí)行操作系統(tǒng)的內(nèi)核。,Bootloader,就是可以完成這樣一種功能的程序。,35,啟動加載程序,bootloader,從本質(zhì)上來講，,bootloader,不屬于操作系統(tǒng)內(nèi)核。它采用,匯編語言,編寫，因此針對不同的,CPU,體系結構，這一部分代碼,不具有可移植性,。,在移植操作系統(tǒng)時，這部分代碼必須加以改寫。具體來講，,bootloader,在系統(tǒng)啟動時主要完成以下幾項工作：,將操作系統(tǒng)內(nèi)核從,Flash,拷貝到,SDRAM,中，如果是壓縮格式的內(nèi)核，還要將之解

28、壓縮。,改寫系統(tǒng)的,memory map,，原先,flash,起始地址映射為,0,地址，這時需要將,RAM,的起始地址映射為,0,。,設置堆棧指針并將,bss,段清零。將來執(zhí)行,C,語言程序和調(diào)用子函數(shù)時要用到。,改變,pc,值，使得,CPU,開始執(zhí)行真正的操作系統(tǒng)內(nèi)核。,36,運行操作系統(tǒng)內(nèi)核,bootloader,程序執(zhí)行完上述的各項工作后，通過一條跳轉指令，轉而執(zhí)行,init,目錄下,C,語言源文件,main.c,中的函數(shù),start_kernel( ),。因為在此之前,bootloader,已經(jīng)創(chuàng)建好一個初始化環(huán)境，,C,函數(shù)可以開始執(zhí)行了。,37,Linux,操作系統(tǒng)移植,在交叉編譯

29、環(huán)境和,BootLoader,建立后，下面的工作就是對操作系統(tǒng)的移植。,對于系統(tǒng)移植，,Linux,系統(tǒng)實際上是由兩個比較獨立的部分組成，即,內(nèi)核部分,和,系統(tǒng)部分，具體過程如下,。,系統(tǒng)啟動時，加載程序（,BootLoader,）首先將,Linux,的,部分內(nèi)核,調(diào)入內(nèi)存，并將控制權交給內(nèi)存中,Linux,內(nèi)核的第一行代碼，加載程序的工作就算完成了，然后,Linux,內(nèi)核再將剩余的部分全部加載到內(nèi)存，初始化所有的設備，在內(nèi)存中建立好所需的數(shù)據(jù)結構。這部分工作屬于,內(nèi)核部分,。,內(nèi)核加載設備并啟動,init,守護進程，,init,守護進程再根據(jù)配置文件加載文件系統(tǒng)、配置網(wǎng)絡、服務進程等。這部分

30、工作屬于,系統(tǒng)部分,。,即,內(nèi)核部分,的工作是初始化并控制大部分硬件設備，為內(nèi)存管理、進程管理等工作作好準備；而,系統(tǒng)部分,的工作是加載必需的設備，配置各種環(huán)境以便用戶可以使用整個系統(tǒng)。,38,Linux,內(nèi)核移植,Linux,內(nèi)核的移植可以分為,板級移植,和,片級移植,。,對于,Linux,發(fā)行版本中已經(jīng)支持的,CPU,通常只需要針對板級硬件進行適當?shù)男薷募纯?，這種移植叫做,板級移植,。,而對于,Linux,發(fā)行版本中沒有支持的,CPU,則需要添加相應,CPU,的內(nèi)核移植，這種移植叫做,片級移植,。,片級移植相對板級移植來說要復雜許多，本系統(tǒng)采用的,Linux,發(fā)行版本中已經(jīng)包含,S3C24

31、10X ARM920T,處理器的移植包，因此，只需要在其上進行,Linux,板級移植的基本過程和方法。,39,Linux,內(nèi)核的目錄結構,linux,Documentation,arch,drivers,fs,include,init,mmnommu,lib,net,script,幫助文檔,體系結構相關源代碼,驅(qū)動程序,文件系統(tǒng),頭文件,kernel,初始化,Linux,內(nèi)存管理,常用函數(shù),網(wǎng)絡協(xié)議源代碼,腳本文件,40,Linux,內(nèi)核的,arch,目錄,armnommu,boot,kernel,lib,mach-s3c2410,vmlinux.lds,壓縮內(nèi)核啟動引導代碼,內(nèi)核起始代碼,常

32、用函數(shù),s3c2410,平臺相關代碼,核心的連接腳本文件,與架構和平臺相關的源代碼都放在,arch,目錄下，對于,ARM,的,Linux,，包含于,arch,目錄下的,arm,子目錄中。,41,Linux,內(nèi)核的,arch,目錄,當使用壓縮核心時，,boot,目錄下包含壓縮和解壓核心的源代碼和,Makefile,文件。,kernel,目錄的,entry-armv.S,中為未壓縮內(nèi)核的起始執(zhí)行文件，內(nèi)核從其第一條指令處執(zhí)行。,vmlinux.lds,文件為核心的連接腳本文件,，壓縮核心解壓后必須解壓縮到該文件指定的地址。,42,Linux,內(nèi)核移植,配置內(nèi)核；,編譯內(nèi)核；,下載、運行、調(diào)試內(nèi)核。

33、,43,配置,Linux,內(nèi)核,make config,；,make menuconfig,；,make xconfig,；,44,make config,45,make menuconfig,46,make xconfig,47,Linux,常用配置選項,系統(tǒng)及其存儲器配置；,網(wǎng)絡支持；,顯示器支持；,觸摸屏支持。,48,系統(tǒng)及其存儲器配置,在,System Type,菜單中,中進行配置,選擇系統(tǒng)類型,處理器型號,選擇處理器其它特性（,USB,支持等）,49,網(wǎng)絡支持,在,Networking options,以及,Network device support,中進行配置,選擇支持,TCP/

34、IP,協(xié)議,50,網(wǎng)絡支持,在,Network device support,配置中，添加選項,Network device support,，并在,Ethernet(10 or 100Mbit),中選擇,Other ISA cards,，如下圖所示,選擇,NE2000/NE1000 support,采用,RTL8019,網(wǎng)卡芯片，為,NE2000,兼容網(wǎng)卡芯片，因此，選擇該網(wǎng)卡,51,顯示器支持,在,Character devices,以及,Console drivers,中進行配置。,在,Character devices,配置中，添加選項,Virtual terminal,配置，如下圖所

35、示。,Virtual terminal,支持,52,顯示器支持,在,Console drivers,中添加,Support Frame buffer devices,配置,采用,256,色,STN,顯示器，因此必須選擇,8bpp,支持,53,觸摸屏支持,在,Character devices,的,Support S3C2410 TouchScreen,子菜單中進行配置,選擇,s3c2410,觸摸屏支持,54,編譯,Linux,內(nèi)核,建立依賴關系；,make dep,編譯內(nèi)核；,make,編譯內(nèi)核,make zImage,編譯壓縮核心（,zImage,）,編譯生成地,Linux,映像文件,zIm

36、age,通常保存在,arch/arm/boot/,目錄下。,創(chuàng)建內(nèi)核模塊；,編譯,Linux,內(nèi)核大體上需要三個步驟：即建立內(nèi)核依賴關系、創(chuàng)建內(nèi)核鏡像和創(chuàng)建內(nèi)核模塊。,55,下載、運行和調(diào)試內(nèi)核,通過調(diào)試器下載內(nèi)核并運行；,通過,BOOTLOADER,下載內(nèi)核到,SDRAM,中運行；,通過,BOOTLOADER,將內(nèi)核燒寫到,FLASH,中，然后運行,Linux,。,56,Linux,調(diào)試手段,在,Linux,開發(fā)中，由于可能沒有標準鍵盤和顯示器支持，因此，通常通過串口將顯示信息發(fā)送到主機，由主機端超級終端工具接收，以完成顯示功能。同時在超級終端中可以輸入數(shù)據(jù)，然后由,Linux,接收，以完成

37、標準鍵盤功能。,調(diào)試過程中也可以通過串口將調(diào)試信息打印到超級終端，這是,Linux,最有效和最簡單的方法。,57,Linux,內(nèi)核移植主要過程,1,對于板級移植，內(nèi)核移植主要包括如下幾個部分：,內(nèi)核配置，包括板級包配置，如,S3C44B0X-MBA44,體系結構相關代碼修改，根據(jù)板級包的配置，修改相應的體系結構相關代碼，包括：,壓縮核心啟動代碼：,linux/arch/arm/boot/,內(nèi)核啟動代碼：,linux/arch/arm/kernel/,板級相關代碼：,linux/arch/arm/mach-s3c2410/,連接腳本,核心連接腳本：,linux/arch/arm/vmlinux.

38、lds,壓縮核心連接腳本：,linux/arch/arm/boot/compressed/linux.lds,58,Linux,內(nèi)核移植主要過程,2,加載文件系統(tǒng),ramdisk,編寫驅(qū)動程序,驅(qū)動程序目錄：,linux/drivers/,網(wǎng)卡驅(qū)動程序：,linux/drivers/net/ne.c,LCD,驅(qū)動程序：,linux/drivers/video/s3c2410fb.c,觸摸屏驅(qū)動程序：,linux/drivers/char/s3c2410-ts.c,59,Linux,啟動過程,1,解壓縮核心,核心打印,信息,內(nèi)核命令行,存儲器,60,Linux,啟動過程,2,IIC,總線初始化,

39、Frame Buffer,顯示初始化,61,Linux,啟動過程,3,Linux,控制臺,62,Linux,內(nèi)核移植的若干問題,源程序閱讀問題,1,Linux,內(nèi)核源代碼非常多，且結構復雜，,Linux,內(nèi)核有接近,10000,個文件，,4000000,行代碼。,因此，閱讀,Linux,時必須借助一些工具：,Source insight,、,Ultraedit,等,Linux,內(nèi)核使用,GNU C,，它在,ANSI C,基礎上進行了一些擴充，因此在許多編程習慣上與,ANSI C,不同。,大量使用,宏定義,，且許多宏定義非常復雜，這也在一定程度上增加了難度。,63,Linux,內(nèi)核移植的若干問題

40、,源程序閱讀問題,2,Linux,中并不是所有代碼都編譯進去，對于一個體系結構，只有很少部分的代碼參與編譯，因此，必須掌握,Linux,發(fā)布中各目錄的意義才能進一步清楚是否參與編譯。,還可以通過查看,.o,文件的方式查看當前參與編譯的是哪個文件，通常,xxx.c,文件生成的目標文件為,xxx.o,，只有生成了,.o,的文件才參與編譯，,注意：這適合于大部分情況，但是不是絕對的,。,Linux,中大量使用,條件編譯,，閱讀代碼時需要弄清楚，到底哪部分代碼參與編譯。,#ifdef xxx,#elif,#endif,64,Linux,內(nèi)核移植的若干問題,GNU C,結構體初始化,結構體聲明,ANSI

41、 C,結構體初始化，必須按順序,GNU C,結構體初始化，無需按順序,65,Linux,應用程序設計,編寫程序；,編寫,Makefile,文件；,編譯；,運行；,66,編寫應用程序,在編寫應用程序之前，應首先建立一個工作目錄，如,/tmp,；,選用文本編輯器,Vi,編寫源程序代碼,hello.c,如下：,#include ,int main(void),printf(“Hello the world! n”);,return 0;,若在宿主機中編譯并運行,hello,程序，則使用如下命令,gcc o hello hello.c,若編譯在目標機上運行的,hello,程序，則使用如下命令,arm-

42、linux-gcc o hello hello.c,67,編寫,Makefile,文件,指定編譯器,生成的執(zhí)行文件和鏈接過程中的目標文件,編譯和鏈接的參數(shù),編譯命令,拷貝,helloworld,映像文件到,/tftpboot/examples,中,清除,68,Linux,應用程序的運行,應用程序運行可以采用如下兩種方式：,在,Linux,內(nèi)核啟動起來，并且有辦法從主機獲取文件時，可以在,Linux,控制臺直接從主機獲取編譯后的應用程序。可以通過,ftp,等方式傳輸。,也可以在編譯應用程序后將該應用程序拷貝到,ramdisk,中，然后重新制作,ramdisk,，并更新,ramdisk,文件系統(tǒng)，

43、此時新的程序?qū)⒃谖募到y(tǒng)中。,69,Linux,應用程序的運行,重新編譯內(nèi)核時，通常將應用程序添加到,Linux,文件系統(tǒng)的,bin,目錄，該目錄有全局路徑。且該文件,應該具有執(zhí)行屬性,，可以通過如下命令修改：,chmod 777 leddemo,在新內(nèi)核啟動后，直接在命令行輸入文件名即可運行。,當直接在,Linux,控制臺中從主機上獲取應用程序時，必須保存到可寫的位置，且通過如下命令執(zhí)行該程序：,./leddemo,70,配置,Linux,應用程序啟動后自動運行,如果需要在系統(tǒng)啟動以后自動運行,helloworld,程序，需要編輯,ramdisk,中的啟動腳本文件，該文件為,root/rd/

44、etc/init.d/rcS,使用,vi,編輯器編輯，在該文件最后添加如下腳本：,/bin/helloworld,該腳本將啟動后運行,helloworld,，直到程序退出。,或,/bin/ helloworld &,它將在,后臺運行,helloworld,，不影響其他的程序運行。,71,Linux,應用程序的調(diào)試,建立連接,應用程序的開發(fā)一般是先在宿主機上調(diào)試完成，然后再下載到目標板上運行。因此，為了保證正常下載程序，必須建立可靠的連接。具體連接方式主要有,串口連接,、,網(wǎng)絡連接,和,JTAG,連接,三種。,串口連接,在,Linux,下使用的串口通信程序為,minicom,，它類似于,Wind

45、ows,系統(tǒng)下的超級終端工具。,Minicom,的具體用法參見實驗手冊的,附錄,D,，由于實驗中用的是虛擬機的方式，因此直接使用超級終端工具。,網(wǎng)絡連接,網(wǎng)絡連接使用廣泛流傳的,FTP,協(xié)議來實現(xiàn)，使用時需要進行,FTP,服務器的配置并設定好相應的,IP,地址。,JTAG,連接,72,Linux,應用程序的調(diào)試,編寫應用程序,前面已進行說明。,下載應用程序,與連接方式相關，下載應用程序主要有串口下載和網(wǎng)絡下載兩種方式，對于支持,USB,的目標板，還可以借助,U,盤復制生成的可執(zhí)行文件。,調(diào)試應用程序,主要使用,Linux,自帶的,gdb,調(diào)試程序來完成。通過,gdb,，可以在程序運行過程中實時

46、觀察程序的內(nèi)部結構和內(nèi)存使用情況。,需注意的是，要想使用,gdb,就必須在對源碼進行編譯的時候使用,“,-g”,編譯選項,開關來通知編譯器，這樣程序在編譯時就會包含調(diào)試信息并保存在目標文件中。,73,Vi,編輯器的使用,我們在使用計算機的時候，往往需要建立一些自己的文件，如文本文件、數(shù)據(jù)文件、源程序文件等，這些工作都離不開編輯器的支持。,Linux,系統(tǒng)中的編輯器有很多，例如行編輯器,Ed,、,Ex,，全屏幕編輯器,Vi,、,Emacs,等。,Vi,是,Linux,系統(tǒng)的第一個全屏幕交互式編輯程序，也是現(xiàn)在人們使用最廣泛的一種編輯工具。,74,Vi,編輯器的使用,Vi,是“,Visual in

47、terface”,的簡稱，它有三種基本的工作模式：,命令行模式,，在,shell,環(huán)境下（提示符為,$,）輸入啟動命令“,Vi”,進入編輯器時就處于命令行模式。在該模式下，用戶可輸入各種合法的,Vi,命令來進行操作，,需注意的是所輸入的命令并不在屏幕上顯示出來。,文本輸入模式,，在命令模式下輸入插入命令,i,、附加命令,a,、打開命令,o,、修改命令,c,、取代命令,r,或替換命令,s,都可以進入文本輸入模式。按,Esc,鍵則回到命令模式。,末行模式,，在命令模式下，用戶按“：”鍵即可進入末行模式，此時,Vi,在顯示窗口的最后一行顯示“：”作為提示符。末行命令執(zhí)行完后，,Vi,會自動回到命令模式。,75,Vi,編輯器的使用,Vi,編輯器的進入,用戶在進入,Linux,系統(tǒng)后，在提示符后鍵入,Vi,和想要編輯的文件名，便可進入到,Vi,中。例如：,$ vi example.c,進入,Vi,后，首先進入的就是命令模式，這時輸入的所有字符都將作為命令來解釋。,Vi,編輯器的退出,在命令模式中，連續(xù)按兩次大寫字母,Z,，則,Vi,退出，返回到,shell,狀態(tài)。,在末行模式下，輸入命令“,:w”,則,Vi,保存當前編輯的文件，然后輸入“,:q”,，則系統(tǒng)退出,Vi,返回到,shell,狀態(tài)。,