ARM嵌入式第4章嵌入式交叉开发环境.ppt

第4章 交叉开发环境2本本章章内内容容包包括括嵌嵌入入式式交交叉叉开开发发环环境境的的概概念念和和配配置置，以以及及应应用用程程序序交交叉叉开开发发和和调调试试的的方方法法。交交叉叉开开发发环环境境是是嵌嵌入入式式Linux开开发发的的基基础础，后后续续的的开开发发过过程程几几乎乎都都是是基基于于交交叉叉开开发发环环境境的的。因因此此，理理解解和和掌掌握本章内容会大大方便嵌入式握本章内容会大大方便嵌入式Linux开发。开发。本章目标交叉开发环境介绍 建立交叉开发环境 交叉调试应用程序 4.1 交叉开发环境介绍4.1.1 交叉开发概念模型、交叉开发概念模型、TARGET就是目标板，HOST是开发主机。在开发主机上，可以安装开发工具，编辑、编译目标板的Linux引导程序、内核和文件系统，然后在目标板上运行。通常这种在主机环境下开发，在目标板上运行的开发模式叫作交叉开发。4.1.2 目标板与主机之间的连接目标板与主机之间的连接目标板和主机之间通常可以使用串口、以太网接口、USB接口以及JTAG接口等连接方式。（1）串行通讯接口（2）以太网接口（3）USB接口（4）JTAG等接口4.1.3 文件传输文件传输（1）串口传输方式主机端通过kermit、minicom或者windows超级终端等工具都可以通过串口发送文件。（2）网络传输方式网络传输方式一般采用TFTP（Trivial File Transport Protocol）协议。（3）USB接口传输方式通常分主从设备端，主机端为主设备端，目标板端为从设备端。（4）JTAG接口传输方式JTAG仿真器跟主机之间的连接通常是串口、并口、以太网接口或者USB接口。（5）移动存储设备如果目标板上有软盘、CDROM、USB盘等移动存储介质，就可以制作启动盘或者复制到目标板上，从而引导启动。4.1.4 网络文件系统网络文件系统NFS文件系统的优点如下。（1）本地工作站使用更少的磁盘空间，因为通常的数据可以存放在一台机器上而且可以通过网络访问到。（2）用户可以通过网络访问共享目录，而不必在计算机上为每个用户都创建工作目录。（3）软驱、CDROM等存储设备可以在网络上面共享使用。这可以减少整个网络上的移动介质设备的数量。（4）NFS至少有一台服务器和一台（或者更多）客户机两个主要部分。客户机远程访问存放在服务器上的数据。需要配置启动NFS等相关服务。4.2 安装交叉编译工具基于上述硬件环境配置的需求，接下来一步步构建这个交叉开发环境。首先要安装交叉编译工具链。4.2.1 获取交叉开发工具链获取交叉开发工具链这里介绍几个ARM Linux的免费站点。（1）http:/（2）http:/（3）http:/（4）http:/4.2.2 主机安装工具链主机安装工具链对于RPM的格式，可以通过rpm命令把软件包安装到主机上。对于tar包，可以使用tar命令解压的。以ARM Linux站点提供的包为例说明。解压后，查看GCC版本号，可以得到一些信息。4.3 主机开发环境配置4.3.1 主机环境配置主机环境配置主机端安装Linux操作系统的时候，只要磁盘有足够空间，最好是完全安装。接下来就是主机Linux环境配置。然后把交叉开发工具链的路径添加到环境变量PATH中，这样可以方便地在Bash或者Makefile中使用这些工具。/etc/profile是系统启动过程执行的一个脚本，对所有用户都生效。/.bash_profile是用户的脚本，在用户登录时生效。/.bashrc也是用户的脚本，在/.bash_profile中调用生效。把环境变量配置的命令添加到其中一个文件中即可。4.3.2 串口控制台工具串行通讯接口很适合作为控制台，在各种操作系统上一般都有现成的控制台程序可以使用。Windows操作系统有超级终端（Hyperterminal）工具；Linux/UNIX操作系统有minicom等工具。超级终端是Windows系统的串口通讯工具Linux系统通常使用minicom串口通讯工具。Minicom的配置界面是菜单方式。在Shell下执行“minicom s”命令，出现配置菜单。4.3.3 DHCP服务服务目标板的Bootloader或者内核都需要分配IP地址。这可以通过动态主机配置协议（DHCP Dynamic Host Configuration Protocol）或者BOOTP协议实现。BOOTP协议可以给计算机分配IP地址并且通过网络获取映像文件的路径；DHCP则是向后兼容BOOTP的协议拓展。Linux操作系统的主机一般包含dhcpd的软件包，可以配置DHCP服务。配置服务的操作需要root用户的权限。4.3.4 TFTP服务 TFTP协议是简单的文件传输协议，所以实现简单，使用方便，正好适合目标板Bootloader使用。但是文件传输是基于UDP的，文件传输（特别是大文件）是不可靠的。TFTP服务在Linux系统上有客户端和服务器2个软件包。配置TFTP服务，必须先安装好。TFTP服务也可以通过图形化的配置窗口来启动。当然操作过程需要root权限。缺省的情况下，把/tftpboot目录作为输出文件的根目录。4.3.5 NFS服务服务NFS服务的主要任务是把本地的一个目录通过网络输出，其他计算机可以远程地挂接这个目录并且访问文件。NFS服务有自己的协议和端口号，但是在文件传输或者其他相关信息传递的时候，NFS则使用远程过程调用（RPC，Remote Procedure Call）协议。4.4 启动目标板4.4.1 系统引导过程系统引导过程第一阶段是目标板硬件初始化，解压内核映像，第一阶段是目标板硬件初始化，解压内核映像，再跳转到内核映像入口。再跳转到内核映像入口。第二阶段是内核的初始化，初始化设备驱动，挂第二阶段是内核的初始化，初始化设备驱动，挂接根文件系统。接根文件系统。第三阶段是执行用户空间的第三阶段是执行用户空间的init程序，完成系统初程序，完成系统初始化、启动相关服务和管理用户登录等工作。始化、启动相关服务和管理用户登录等工作。4.4.2 内核解压启动内核解压启动目标板处理器上电或者复位后，首先执行引导程序（Bootloader），初始化内存等硬件，然后把压缩的内核映像加载到内存中，最后跳转到内核映像入口执行。这样就把控制权完全交给内核映像了。接下来内核映像继续执行，完成自解压或者重定位，然后跳转到解压后的内核代码入口。这部分主要是Linux内核的自引导程序，又叫作Linux bootloader，包含在内核源代码中。这部分引导代码相对简单，不可能替代目标板上的Bootloader。4.4.3 挂接根文件系统挂接根文件系统Linux内核要挂接NFS根文件系统，必须具备以下条件。（1）以太网接口驱动正常（2）配置内核启动命令行参数（3）配置内核挂接NFS根文件系统4.5 应用程序的远程交叉调试4.5.1 交叉调试的模型4.5.2 交叉调试程序实例交叉调试程序实例1交叉编译交叉编译（1）在主机上编辑hello.c程序（2）交叉编译（3）把可执行程序复制到NFS输出的目录下面（4）这时在目标板端也可以访问到同样的程序，执行程序2交叉调试交叉调试（1）编译程序的时候，需要添加-g编译选项（2）在目标板上，启动gdbserver，控制程序执行（3）在主机端，启动DDD和gdb调试程序（4）在DDD下窗口的GDB控制台下，建立连接（5）设置断点，执行到断点22Q&A23