1、主要内容：,（1）嵌入式ARM-Linux平台的体系结构；,（2）交叉开发的相关概念与工具软件；,（3）嵌入式Linux开发的NFS配置；,北华航天工业学院 房好帅 ,第1部分 嵌入式交叉开发环境的搭建（1）,能够正确编译嵌入式ARM-Linux版本的“helloworld”程序并运行,能力目标：,1.1 嵌入式ARM-Linux平台的体系结构,嵌入式ARM-Linux系统的硬件构成以处理器为核心，扩展内存、外存、接口电路、电源电路、外部设备构成：,北华航天工业学院 房好帅 ,S3C2440处理器SoC芯片，包括ARM9 CPU、一些外设接口，通过芯片内部总线AHB、APB总线连接：,北华航天
2、工业学院 房好帅 ,比如实验室采用的开发板，主要硬件构成为：,（1）S3C2440片上SDRAM控制器接口连接2片内存芯片，H57V2562GTR-60C，共计128MB,（4）由于处理器芯片没有集成网卡接口，故需要扩展连接DM9000芯片，该芯片片选直接接在nGCS4，故可通过0x20000000和0x20000004地址访问其中的数据、命令寄存器；（处理器没有集成的接口需要扩展）,（2）S3C2440片上NandFlash控制器接口连接1片K9F2G08U0B作为外存，256MB容量；,（3）片上LCD、TS控制器接口连接4.3寸 TFT LCD，分辨率480272（外部设备）；,北华航天
3、工业学院 房好帅 ,S3C2440芯片集成了ARM920T核的CPU，需要关注其主要特性为：,（1）5级指令流水线，指令、数据高速缓存都为16KB；,（4）具备响应中断能力及其Tick时钟；,鉴于以上特点，该芯片支持现代操作系统的特性，故可以移植Linux操作系统在其硬件运行。,（2）具备MMU，支持页表及内存访问权限；,（3）不同的工作状态：用户模式、特权模式；,北华航天工业学院 房好帅 ,（5）具备相关指令实现多任务互斥；,对于ARM9系列的处理器：,（1）ARM公司负责设计CPU核心，不生产芯片，官方网站可以下载ARM920T Technical Reference Manual文档，详
4、细描述了ARM9 CPU的特征；,（2）S3C2440是SAMSUNG生产的ARM9处理器，购买了ARM9的设计，在CPU基础上增加了一些常见外设接口，集成在一个芯片上形成SoC，芯片的Data Sheet可以从SAMSUNG官网得到；,要想深入获取某个ARM芯片的详细信息，这两个文档是权威资料！,北华航天工业学院 房好帅 ,硬件平台上运行的软件系统存储在外存，包括3部分：,（1）bootloader（引导加载程序）,系统加电启动运行的一段程序，初始化设置处理器工作状态、系统时钟、内存、外存、串口、网口等必要的部件，将Linux内核从外存拷贝到内存，传递参数并启动内核；,u-boot是现阶段最
5、著名的开源bootloader，必须根据嵌入式硬件平台修改代码并编译才能运行，这个过程称为软件移植；,北华航天工业学院 房好帅 ,（2）linux kernel （内核）,内核实现了操作系统的核心功能，包括进程管理，存储管理，虚拟文件系统，网络协议等；,北华航天工业学院 房好帅 ,Linux内核源代码可以从www.kernel.org下载，不能直接应用于ARM平台，必须经过移植：,（1）与体系结构相关的代码，大多数是采用汇编语言编写，需要按照目标平台进行修改；,（2）内核中大量的代码为设备驱动程序，需要根据开发的系统进行修改与剪裁；,所幸的是，u-boot、kernel中已经有了目标平台的参照
6、，比如samsung官方的开发板相关的代码，对比其中的不同，可以进行修改。,北华航天工业学院 房好帅 ,（3）file system （文件系统）,Linux文件系统即用户可以操作的目录结构与文件，嵌入式系统需要根据具体情况进行文件系统的剪裁；,（2）内核模块：Linux内核为单体结构，但提供了加载内核模块的机制，一些设备驱动以模块的形式视具体情况添加到文件系统中；,文件系统中需要剪裁的项目：,（1）共享库：glibc库一般是必须的，比如系统需要用户界面，需要将Qt界面库加入进来；,北华航天工业学院 房好帅 ,开源项目busybox可以进行编译生成供嵌入式Linux使用的文件系统。,1.2 交
7、叉工具链与交叉开发环境,北华航天工业学院 房好帅 ,PC机软件开发从“源码程序”到“机器码文件”的过程，一般在本机编写代码，本机调试，本机运行；,北华航天工业学院 房好帅 ,嵌入式开发软件从“源码程序”到“机器码文件”的过程则明显不同，嵌入式平台由于资源所限一般不会安装开发调试环境，则需要在PC中进行编写代码与编译，在嵌入式平台上运行：,北华航天工业学院 房好帅 ,交叉开发环境,建立交叉开发环境（Cross Development Environment）是嵌入式软件开发时的显著特点，交叉开发环境是指编译、链接和调试嵌入式软件的环境，通常采用宿主机目标机模式。,1.2.1 交叉开发环境,北华航
8、天工业学院 房好帅 ,交叉开发环境的组成要素：,（1）宿主机（host）：普通的PC机，要求具备串口、并口、USB接口、网络接口；,（2）目标机（target）：ARM开发板，要求具备串口、USB接口、网络接口；,（3）交叉工具链（cross tools chain）：包括交叉编译器、交叉汇编器、交叉链接器，能够在宿主机上运行，并且能够生成在目标机上直接运行的二进制代码的编译器和链接器；,比如：ARM体系结构的gcc交叉开发工具链，至少要包括：arm-linux-gcc是交叉编译器，arm-linux-as是交叉汇编器，arm-linux-ld是交叉链接器；,北华航天工业学院 房好帅 ,1.2
9、.2 交叉调试,交叉调试（Cross Debug）又称为远程调试（Remote Debug），采用调试器控制目标机上被调试程序的运行，并具有查看和修改目标机上内存单元、寄存器以及被调试进程中变量值等各种调试功能的调试方法。,北华航天工业学院 房好帅 ,交叉调试一般具有如下特点：,（1）调试器连接在宿主机与目标机之间，宿主机中的调试软件可操作调试器，而被调试的程序则运行在开发板上（目标机）；,（2）调试器通过某种通信方式与被调试程序运行的开发板建立联系，如串口、并口、网络、JTAG接口等；,（3）在目标机上一般会具备某种形式的调试代理，它负责与调试器通信完成对目标机上运行着的程序的调试。调试代理
10、可能是硬件设备或软件；,在进行ARM-Linux开发中，gdbserver运行在目标机，arm-linux-gdb运行在宿主机，双方通过网络进行交叉调试通讯。,北华航天工业学院 房好帅 ,1.2.3 ARM-Linux交叉开发软件环境构建,1、PC机安装Linux,PC安装的Linux有多个发行版本，如Red Hat，Suse，Ubuntu，FreeBSD，选择任意都可以；,Linux可以直接安装在计算机上，推荐在Windows操作系统下通过Vmware虚拟机进行安装；,实验室的安装环境： Vmware + Ubuntu10.04；虚拟机中的Linux系统可以和Windows系统进行配置共享目
11、录来交换数据，安装了vmware tools也可以进行直接拷贝；,这样在windows系统下就可以使用Linux，在虚拟机的Linux系统中可以安装交叉开发工具,北华航天工业学院 房好帅 ,北华航天工业学院 房好帅 ,2、Linux系统中安装交叉工具链,开发板的厂商提供了EABI-4.3.3_EmbedSky_20100610.tar.bz2文件为已经制作好的4.3.3版本的工具链，拷贝到虚拟机Linux系统执行tar命令解压缩即可；,安装执行解压把编译器放在：/opt/EmbedSky/4.3.3目录；,可以使用开源项目Binutils制作交叉编译器，初学者不建议，直接使用厂商提供的交叉编译
12、器即可；,北华航天工业学院 房好帅 ,可以在/etc/bash.bashrc文件中加入：export PATH=$PATH:/opt/EmbedSky/4.3.3/bin即将交叉工具链加入到PATH，就可以直接使用arm-linux-gcc、arm-linux-g+ 等一些命令；,输入arm-linux-gcc v可查看编译器版本：,北华航天工业学院 房好帅 ,arm-linux交叉工具链包含了多种交叉编译工具：,交叉工具链多种工具组合可以生成目标平台的可执行文件,北华航天工业学院 房好帅 ,北华航天工业学院 房好帅 ,采用arm-linux-gcc编译示例：,helloworld.c#inc
13、lude int main()printf(helloworld, im running on arm_linux !);return 0;,命令：arm-linux-gcc -o helloworld helloworld.c生成名为helloworld的可执行文件,采用file命令可以查看文件类型，采用交叉编译器编译的helloworld：,北华航天工业学院 房好帅 ,采用gcc -o helloworld helloworld.c编译的helloworld：,1.3 串口工具在ARM-Linux平台开发中的使用,嵌入式Linux开发中，串口作为开发板的控制台，开发板将信息输出到串口，同时
14、也从串口读取命令，故通过宿主机PC与开发板串口连接，利用windows下的超级终端、或Linux的minicom软件即可操作开发板；,便携式笔记本计算机一般没有串口，USB转串口线，正确安装驱动后计算机中会发现此串口设备，和真实的串口使用起来一样；,北华航天工业学院 房好帅 ,1、超级终端的使用,Window XP菜单的附件通讯工具中，或是更改版本可拷贝超级终端软件，启动后出现新建连接：,北华航天工业学院 房好帅 ,选择使用的串口参数：,北华航天工业学院 房好帅 ,连接ARM开发板，启动开发板即可看到信息，开发板完全启动后即可看到开发linux命令行：,这样在超级终端中即可通过输入命令操作嵌入
15、式开发板,北华航天工业学院 房好帅 ,也可以使用虚拟机中的Linux的minicom操作串口，首先需要将串口加入到虚拟机设备中：,北华航天工业学院 房好帅 ,在虚拟机的命令行中输入minicom s，即可启动相关参数设置，设置参数完成后，启动开发板，即可看到同样效果：,北华航天工业学院 房好帅 ,1.4 搭建NFS调试环境,北华航天工业学院 房好帅 ,1、 NFS的作用,NFS Server,NFS Client,NFS Client,NFS Server中配置NFS主机分享的目录A；NFS Client将NFS主机分享的目录挂载到本机某目录B；则可以在NFS Client中访问目录B即可达到
16、访问NFS主机的目录A的目的，可对其进行任何操作；,北华航天工业学院 房好帅 ,2、NFS的配置,在嵌入式Linux开发中，宿主机PC安装的Linux可作为NFS Server， 开发板可作为NFS Client；,（1）PC机配置作为NFS Server,如把“/work/mynfs”作为分享目录，在/etc/exports文件中增加：/work/mynfs *(rw,sync,no_root_squash),之后使用以下两条命令重启NFS服务sudo /etc/init.d/portmap restartsudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart,
17、* ：允许所有的网段访问 rw ：读写权限sync：同步写入 no_root_squash：nfs客户端共享目录使用者权限,北华航天工业学院 房好帅 ,（2）开发板配置作为NFS Client,连接好串口、网线，启动超级终端软件，超级终端中待开发板命令行提示符出现后，输入命令：mount -t nfs -o nolock 192.168.0.201:/work/mynfs /mnt/mywork,NFS Server的IP地址,NFS Server的分享目录,挂载到开发板的目录,若挂载成功，则对于开发板访问“/mnt/mywork”即访问PC的“/work/mynfs” 目录的内容；,设置开发
18、板192.168.0.203，虚拟机的Linux192.168.0.201，windows 192.168.0.202，同一网段，虚拟机网卡为桥接模式,其中-o nolock 客户端不使用文件锁,若发现不稳定可使用TCP方式：,北华航天工业学院 房好帅 ,mount -t nfs -o nolock 192.168.0.201:/work/mynfs /mnt/mywork,mount -t nfs -o nolock -o proto=tcp 192.168.0.201:/work/mynfs /mnt/mywork,北华航天工业学院 房好帅 ,（3）测试,Linux中将之前编译helloworld.c生成名为helloworld的可执行文件拷贝到/work/mynfs中；,通过超级终端来操作开发板首先切换到/mnt/mywork目录： cd /mnt/mywork运行helloworld: ./helloworld即可在超级终端下看到输出：,
