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嵌入式系统基础嵌入式系统基础-第九讲第九讲-嵌嵌入式交叉编译解读入式交叉编译解读嵌入式交叉编译基础嵌入式交叉编译基础1 嵌入式交叉编译环境12 NFS服务2 3 Windows和Linux混合开发模式 34 GCC编译器46 Make工具的使用65 GDB调试器5混合开发模式的必要：由于初学者对Linux系统不是很熟悉，通常会采用Windows下强大的编辑工具，通过共享再在Linux系统下进行编译、调试等工作。（1）VMware虚拟机设置共享（2）SSH客户端软件（3）Windows下的文本编辑工具3 Windows3 Windows和和LinuxLinux混合开发模式混合开发模式（1 1）VMwareVMware虚拟机设置共享虚拟机设置共享-1-13 Windows3 Windows和和LinuxLinux混合开发模式混合开发模式（2 2）SSHSSH客户端软件客户端软件SSH的英文全称：Secure ShellSSH把所有传输的数据进行加密，并且SSH客户端软件可将传输的数据进行压缩后再传输。（1）PuTTY（2）Secure Shell Client3 Windows3 Windows和和LinuxLinux混合开发模式混合开发模式（3 3）WindowsWindows下的文本编辑工具下的文本编辑工具UltraEdit-32Source Insight3 Windows3 Windows和和LinuxLinux混合开发模式混合开发模式gcc（GNU C Compiler）能将C、C+语言源程序、汇编语言程序和目标程序编译、连接成可执行文件。是GNU推出的功能强大、性能优越的多平台编译器，可以在多种硬体平台上编译出可执行程序，其执行效率与一般的编译器相比平均效率要高20%30%。4 GCC4 GCC编译器编译器gcc的执行过程 使用gcc由C语言源代码文件生成可执行文件的过程要经历四个相互关联的步骤 1、预处理(也称预编译，Preprocessing)对头文件（include）、预编译语句（如define等）进行分析预处理器cpp2、编译(Compilation)将预处理后的文件转换成汇编语言,生成文件.s编译器ccl3、汇编(Assembly)由汇编变为目标代码(机器代码)，生成.o的文件汇编器as4、连接(Linking)连接目标代码,生成可执行程序链接器ld 4 GCC4 GCC编译器编译器四个相互关联的步骤四个相互关联的步骤源文件源文件.c.cq1 1、.c.c源文件源文件q2 2、生成、生成.i.i文件文件q3 3、生成文件、生成文件.s.sq4 4、生成、生成.o.o的文件的文件q5 5、生成可执行程序、生成可执行程序-E-E-S-S-c-c预处理编译汇编链接4 GCC4 GCC编译器编译器GNU C 的使用基本语法 gcc options filenames说明：q在gcc后面可以有多个编译选项，同时进行多个编译操作。当你不用任何选项编译一个程序时，GCC将会建立(假定编译成功)一个名为a.out的可执行文件。4 GCC4 GCC编译器编译器gcc选项-o选项 你能用-o 编译选项来为将产生的可执行文件指定一个文件名来代替 a.out。例：gcc o count count.c-c选项：告诉GCC仅把源代码编译为目标代码,而取消连接的步骤。缺省时GCC建立的目标代码文件有一个.o的扩展名。例：gcc c test2.c-E 只运行 C 预编译器。-S 编译选项告诉 gcc 在为 C 代码产生了汇编语言文件后停止编译。4 GCC4 GCC编译器编译器-include file-include file功能相当于在代码中使用#include例子用法:gcc-o example example.c-include/usr/include/stdio.h-I-I 用来指定头文件目录用来指定头文件目录./usr/include /usr/include目录目录一般是不用指定的一般是不用指定的,但是如果头文件不在但是如果头文件不在/usr/include/usr/include里我们就要用里我们就要用-I-I参数指定参数指定了了；比如头文件放在比如头文件放在/myinclude/myinclude目录，那编译命令行就要加上目录，那编译命令行就要加上 -Imyinclude-Imyinclude参数了，如果不加你会得到一个参数了，如果不加你会得到一个“xxxx.h:No xxxx.h:No such file or directory”such file or directory”的错误。的错误。4 GCC4 GCC编译器编译器Gdb（GNU debugger）是GNU开发组织发布的一个强大的Unix/Linux下的程序调试工具。是一个命令行的调试器，但gdb具有比很多图形化调试器更强大的功能。可以调试各种程序，包括C,C+,JAVA,PASCAL等具有远程调试功能对嵌入式非常有用5 Gdb5 Gdb调试器调试器Gdb主要可以完成下面任务：（1）启动程序，并可以指定某些参数控制程序的运行（2）可让被调试的程序在用户所指定的断点处停住（3）当程序停止时，检查程序的状态（4）动态地改变程序的参数，可以避过bug，继续查找其他的问题5 Gdb5 Gdb调试器调试器gdb gdb programprogram也就是你的执行文件，一般在当前目也就是你的执行文件，一般在当前目录下录下5 Gdb5 Gdb调试器调试器Gdb的命令可以使用help命令来查看，help命令只是列出gdb的命令种类。使用help命令，显示class种类中的所有命令。使用help命令，查看command命令的帮助。Gdb中输入命令时，可以不用输入命令的全称，只用输入命令的前几个字符就可以。在linux下，可以按两次TAB键来补齐命令的全称。Gdb中运行Linux的shell程序，如shell。5 Gdb5 Gdb调试器调试器5 Gdb5 Gdb调试器调试器加载要调试的执行文件加载要调试的执行文件file file 加载要调试的执行程序加载要调试的执行程序execexec。5 Gdb5 Gdb调试器调试器查看源代码查看源代码list list 显示程序第显示程序第linenumlinenum行的周围的源程序行的周围的源程序list list 显示函数名为显示函数名为functionfunction的函数周围的源程序的函数周围的源程序list list 显示当前行后面的源程序显示当前行后面的源程序list-list-显示当前行前面的源程序显示当前行前面的源程序set listsize nset listsize n设置一次显示源代码的行数设置一次显示源代码的行数show listsizeshow listsize查看当前查看当前listsizelistsize的设置的设置5 Gdb5 Gdb调试器调试器设置断点（设置断点（BreakPointBreakPoint）breakbreak-进入指定函数时停住。进入指定函数时停住。breakbreak-在指定行号停住在指定行号停住5 Gdb5 Gdb调试器调试器清除断点清除断点delete breakpoints rangedelete breakpoints range删除指定的断点，删除指定的断点，breakpointsbreakpoints为断点号，为断点号，rangerange表示断点号的范围（如：表示断点号的范围（如：2-42-4）。如果不指定）。如果不指定断点号，则表示删除所有的断点。其简写命令断点号，则表示删除所有的断点。其简写命令为为d d。比删除更好的一种方法是比删除更好的一种方法是disabledisable断点，断点，disabledisable了了断点，断点，gdbgdb不会删除，当还需要时，不会删除，当还需要时，enableenable即即可，就好像回收站一样。可，就好像回收站一样。5 Gdb5 Gdb调试器调试器设置观察点设置观察点观察点一般用来观察某个表达式的值是否变观察点一般用来观察某个表达式的值是否变化了。化了。watch watch 为表达式（变量）为表达式（变量）exprexpr设置一个观察点。一设置一个观察点。一旦表达式值有变化时，马上停住。旦表达式值有变化时，马上停住。info watchpointsinfo watchpoints列出当前设置的所有观察点列出当前设置的所有观察点5 Gdb5 Gdb调试器调试器run(r)run(r)从程序开始运行程序从程序开始运行程序continue (c)continue (c)恢复程序运行，直到程序结束，或是下一个断点到来。恢复程序运行，直到程序结束，或是下一个断点到来。step(s)step(s)单步执行，进入调用的函数的内部单步执行，进入调用的函数的内部next(n)next(n)单步执行，不会进入调用的函数内部单步执行，不会进入调用的函数内部finish(f)finish(f)如果已进入了某函数，而想退出该函数返回到它的调如果已进入了某函数，而想退出该函数返回到它的调用函数中用函数中 5 Gdb5 Gdb调试器调试器练习1（1）键入vi，编辑一个新文件exam.c。其内容如下：#include main()int a,i=0;a=0;while(i10)a=a+2;printf(the value of a=%d n,a);sleep(1);i=i+1;5 Gdb5 Gdb调试器调试器练习1（2）保存退出exam.c 编译exam.c。q使用 gcc -o examo exam.c q使用 gcc -g -o gexam exam.cq比较gexam 与 examo的大小，因为 gexam含有调试信息，所以gexam比 examo大。执行gexam与examo q执行examo 键入./examo。这里./表示当前目录q执行gexam 键入./gexam。练习1（3）使用gdb调试程序（1）启动gdb程序(gdb)gdb（2）读入调试程序(gdb)file gexam（3）列出相应于正在执行的程序的原文件内容(gdb)list（4）在程序a=0;处设置一个断点(gdb)break 4（注：这里4 为程序a=0;所在程序的行号）（5）在程序printf(“the value of a=%d n”,a);处设置一个断点（6）执行该程序(gdb)run（7）查看变量a的值(gdb)print a（8）查看变量a的类型(gdb)whatis a（9）执行下一个源程序行(gdb)next（10）从断点开始继续执行到下一个断点(gdb)continue（11）查看变量a的值(gdb)print a，看看a是否有变化（12）不停地执行（gdb）continue，直到程序结束。（13）退出gdb quit练习2：程序功能为先显示一个字符串，再反序显示，使用GDB找出其中的错误并改正#include void my_print(char*string)printf(The string is%sn,string);void my_print2(char*string)char*string2;int size,i;size=strlen(string);string2=(char*)malloc(size+1);for(i=0;i size;i+)string2size-i=stringi;string2size+1=0;printf(The string printed backward is%sn,string2);练习2：程序功能为先显示一个字符串，再反序显示，使用GDB找出其中的错误并改正int main()char my_string=hello there;my_print(my_string);my_print2(my_string);return;MakeMake工具及工具及makefilemakefile文件概述文件概述MakefileMakefile基本知识基本知识MakefileMakefile应用应用 1 1）为单个文件编写）为单个文件编写makefilemakefile 2 2）为多个文件编写）为多个文件编写makefilemakefile 3 3）使用不同目录的文件的）使用不同目录的文件的makefilemakefile的写法的写法6 Makefile6 Makefile工具工具MakeMake工具及工具及makefilemakefile文件概述文件概述GNU Make是程序自动维护工具在大型的开发项目中，通常有几十到上百个的源文件，如果每次均手工键入 gcc 命令进行编译的话，则会 非常不方便。因此，人们通常利用 make 工具来自动完成编译工作。这些工作包括：1）如果仅修改了某几个源文件，则只重新编译这几个源文件；2）如果某个头文件被修改了，则重新编译所有包含该头文件的源文件。MakefileMakefile基本知识基本知识基本makefile结构Makefile由一系列规则组成，规则格式如下：其中：target需要由 make 工具创建的项目，通常是目的文件和可执行文件。通常使用“目标（target）”一词来表示要创建的项目。prerequisites 要创建的项目依赖于哪些文件。command 创建每个项目时需要运行的命令。注：命令前面需要敲入tab键，而不是空格！target:prerequisites 依赖关系 command 命令MakeMake工具及工具及makefilemakefile文件概述文件概述Make及makefile原理GNU make的主要工作是读进文本文件makefile。这些文件主要是有关那些文件（目的文件）是从哪些别的文件（依靠文件）中产生的，用什么命令来进行这个产生的过程。有了这些信息，make会检查磁盘上的文件，如果目的文件的时间比至少它的一个依靠文件旧，Make将执行相应的命令，以便更新目的文件。目的文件不一定是最后的可执行文件，它可以是任何一个文件。MakefileMakefile基本知识基本知识Makefile实例：实例：makefile开始开始myprog:foo.obar.ogccfoo.obar.o-omyprogfoo.o:foo.cfoo.hbar.hgcc-cfoo.c-ofoo.obar.o:bar.cbar.hgcc-cbar.c-obar.oclean:-rm*.omyprogmakefile结束结束实例说明从上面的例子注意到，第一个字符为#的行为注释行。第一个非注释行指定 myprog为目标，并且依赖于 foo.o和bar.o 文件。foo.o和bar.o文件又各自有自己的依赖规则makefile中一般都有clean规则，在重新编译之前删除以前生成的各个文件，此条规则没有依赖文件使用make工具的执行makefile的命令为：make或make makefile缺省文件名为当前目录下的makefile或Makefile或 GNUmakefile，也可以使用命令行参数f指定文件名:例如 make f filenameMakefileMakefile基本知识基本知识实例说明如果没有“-f”参数，在Linux中，GNU make 工具在当前工作目录中按照GNUmakefile、makefile、Makefile的顺序搜索 makefile文件。通过命令行参数中的target，可指定make要编译的目标，并且允许同时定义编译多个目标，操作时按照从左向右的顺序依次编译target选项中指定的目标文件。如果命令行中没有指定目标，则系统默认target指向描述文件中第一个目标文件。如 make make cleanMakefileMakefile基本知识基本知识MakefileMakefile变量变量环境变量：环境变量：（1 1）存储文件名列表。）存储文件名列表。（2 2）存储可执行文件名。）存储可执行文件名。（3 3）存储编译器标识。）存储编译器标识。（4 4）存储参数列表。）存储参数列表。比如我们利用比如我们利用makefilemakefile变量把上面的变量把上面的makefilemakefile文文件重写一遍。件重写一遍。MakefileMakefile基本知识基本知识Makefile变量变量使用环境变量后的使用环境变量后的makefile实例实例=makefile开始开始=OBJS=foo.obar.oCC=gccCFLAGS=-WallOgEXEC=myprog$(EXEC):$(OBJS)$(CC)$(OBJS)o$(EXEC)foo.o:foo.cfoo.hbar.h$(CC)$(CFLAGS)cfoo.cofoo.obar.o:bar.cbar.h$(CC)$(CFLAGS)bar.cobar.o=makefile结束结束=Makefile变量内部变量：$-扩展成当前规则的目的文件名$-扩展成依靠列表中的第一个依靠文件$-扩展成整个依靠的列表利用这些变量，可以把上面的makefile写成：MakefileMakefile基本知识基本知识Makefile变量变量=makefile开始开始=OBJS=foo.obar.oCC=gccCFLAG=-WallOgmyprog:$(OBJS)$(CC)$-o$foo.o:foo.cfoo.hbar.h$(CC)$(CFLAG)c$-o$bar.o:bar.cbar.h$(CC)$(CFLAG)c$-o$=makefile结束结束=Makefile变量内部变量：$-扩展成当前规则的目的文件名$-扩展成依靠列表中的第一个依靠文件$-扩展成整个依靠的列表利用这些变量，可以把上面的makefile写成：为单个文件编写为单个文件编写makefile编写编写hello.c程序程序#include int main(void)printf(Hello world!n);return 0;执行：执行：$viMakefile=makefile开始开始=#This is a sampleCC=gccall:hello.o$(CC)o hello hello.ohello.o:hello.c$(CC)c o hello.o hello.cclean:rm*.o hello=makefile结束结束=为多个文件编写为多个文件编写makefilemakefile有四个文件有四个文件menu.cmenu.c，music.cmusic.c，picture.cpicture.c，menu.hmenu.h/*menu.c*/*menu.c*/#include#include“menu.h”int main(void)int choice;printf(-welcome you!-n);printf(*1 music!*n);printf(*2 picture!*n);printf(-have a choice!-n);scanf(d,&choice);switch(choice)case 1:music();break;case 2:picture();break;printf(Good Bye!n);return 0;MakefileMakefile应用应用为多个文件编写为多个文件编写makefilemakefile/*music.c*/*music.c*/#include#include#include#include void music(void)void music(void)printf(Listen to music!n);printf(Listen to music!n);MakefileMakefile应用应用为多个文件编写为多个文件编写makefilemakefile/*picture.c*/*picture.c*/#include#includevoid picture(void)void picture(void)printf(Have a look at picture!n);printf(Have a look at picture!n);MakefileMakefile应用应用为多个文件编写为多个文件编写makefilemakefile/*/*menu.hmenu.h*/*/void music(void);void music(void);void picture(void);void picture(void);MakefileMakefile应用应用为多个文件编写为多个文件编写makefilemakefile几个文件间的依赖关系几个文件间的依赖关系MakefileMakefile应用应用上面程序的上面程序的makefile：=makefile开始开始=CC=gccall:menu.o music.o picture.o$(CC)menu.o music.o picture.o-o menumenu.o:menu.c menu.h$(CC)-c menu.c-o menu.omusic.o:music.c$(CC)-c music.c-o music.opicture.o:picture.c$(CC)-c picture.c-o picture.oclean:rm*.o menu=makefile结束结束=MakefileMakefile应用应用上面程序的上面程序的makefile：实际上，可以实际上，可以用用$代表目标文代表目标文件，件，$代表源文件代表源文件，于是可以将，于是可以将makefile写成这样：写成这样：=makefile开始开始=CC=gccall:menu.o music.o picture.o$(CC)$-o menumenu.o:menu.c menu.h$(CC)-c$-o$music.o:music.c$(CC)-c$-o$picture.o:picture.c$(CC)-c$-o$clean:rm*.o menu=makefile结束结束=MakefileMakefile应用应用上面程序的上面程序的makefile：由于各个文件的编译命令几乎由于各个文件的编译命令几乎没有什么差别，可以使用没有什么差别，可以使用通配符通配符%或或*进一步简化进一步简化：=makefile开始开始=CC=gccall:menu.o music.o picture.o$(CC)$-o menu%.o:%.c$(CC)-c-o$clean:rm*.o menu=makefile结束结束=MakefileMakefile应用应用使用不同目录的文件的makefile的写法假设程序的目录结构如下：bin 存放生成的可执行文件(menu)obj 存放.o文件(menu.o,music.o,picture.o)include 存放.h文件(menu.h)src 存放源程序文件和makefile(menu.c,picture.c,music.c)MakefileMakefile应用应用=makefile开始开始=CC=gccall:./obj/menu.o./obj/music.o./obj/picture.o$(CC)-o./bin/menu$./obj/menu.o:./menu.c./include/menu.h$(CC)-o$-c$-I./include./obj/music.o:./music.c$(CC)-o$-c$./obj/picture.o:./picture.c$(CC)o$-c$clean:rm./bin/menu=makefile结束结束=makefile开始开始=CC=gccSRC_DIR=./OBJ_DIR=./obj/BIN_DIR=./bin/INC_DIR=./includeall:$(OBJ_DIR)menu.o$(OBJ_DIR)music.o$(OBJ_DIR)picture.o$(CC)$-o$(BIN_DIR)menu$(OBJ_DIR)menu.o:$(SRC_DIR)menu.c$(INC_DIR)/menu.h$(CC)-I$(INC_DIR)-c-o$(OBJ_DIR)music.o:$(SRC_DIR)music.c$(CC)-c$-o$(OBJ_DIR)picture.o:$(SRC_DIR)picture.c$(CC)-c$-o$clean:rm$(BIN_DIR)menu=makefile结束结束=MakefileMakefile应用应用多个子模块的文件的makefile写法以上面的文件（多个目录）为例，将menu.c、music.c和picture.c分别放入src目录下的三个子目录menu、music和picture中，创造多模块环境需要写四个makefile，分别为于src、menu、music目和picture目录下，分别管理各自目录下的文件src目录下的目录下的makefileCC=gccSRC_DIR=./OBJ_DIR=./obj/BIN_DIR=./bin/INC_DIR=./includeall:$(OBJ_DIR)menu.o$(OBJ_DIR)music.o$(OBJ_DIR)picture.o$(CC)$-o$(BIN_DIR)menuinclude$(SRC_DIR)menu/makefileinclude$(SRC_DIR)music/makefileinclude$(SRC_DIR)picture/makefilesrc/menu目录下的目录下的makefile$(OBJ_DIR)menu.o:$(SRC_DIR)menu/menu.c$(INC_DIR)/menu.h$(CC)-I$(INC_DIR)-c-o$src/music目录下的目录下的makefile$(OBJ_DIR)music.o:$(SRC_DIR)music/music.c$(CC)-c$-o$src/picture目录下的目录下的makefile$(OBJ_DIR)picture.o:$(SRC_DIR)picture/picture.c$(CC)-c$-o$作业作业本本节节课所有相关例子的测试课所有相关例子的测试1、GDB工具的使用工具的使用2、不同情况下的、不同情况下的Makefile的编写和测试的编写和测试谢谢谢谢2022/11/261结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！62