嵌入式系统设计实验一

嵌入式系统设计实验一 搭建嵌入式开发环境 designed by 卢坤

试验一 目标：在开发板上运行helloworld • 嵌入式开发环境 • GCC编译器 • Makefile • bootloader

一、嵌入式开发环境 • 开发工具 • 交叉编译工具链的安装 • gcc • binutils • glibc • 等等 • 开发环境 • 宿主机和目标机的互联 • 互联手段：JTAG，RS232，网线

二、开发工具--交叉编译环境 编辑、编译和链接工具头文件交叉编译环境库文件帮助文档

二、开发工具--交叉编译环境 • 为什么要交叉编译环境？ • 指令集（ARM,X86）

交叉编译工具链的安装 开发工具的安装脚本已经写好，只需要执行。 ./install.sh 该命令会自动创建一个名为 /opt/host/armv4l的目录

交叉编译工具链

PATH环境变量 • PATH环境变量 • PATH中保存的是一些目录信息，这些目录中的命令(可执行文件)可以直接使用，不需要输入全路径。 • 查看PATH环境变量 • echo $PATH • PATH环境变量的格式 • PATH的作用 • 使用户使用linux命令更方便

PATH环境变量--实例 • 在/bin下面，有名为ls的可执行文件。这就是我们平时所用的ls命令。 • 为什么平时使用时不需要使用/bin/ls这样的全路径？ • 执行ls命令时，现在PATH环境变量中指定的目录中的可执行程序，都是可以直接使用的。

一、嵌入式开发环境 • 开发工具 • 交叉编译工具链的安装 • gcc • binutils • glibc • 等等 • 开发环境 • 宿主机和目标机的互联 • 互联手段：JTAG，RS232，网线

两种互联方式 网络拓扑很简单，连接手段的区别

两种连接方式 • JTAG • 开发板中没有bootloader时使用 • 一般情况下可以用来调试程序。 • 工具：厂家带的JTAG工具 • RS232 • 开发板中bootloader可用，或者 • 开发版中linux内核是好的，但是网络还没不能用。 • 工具：minicom(linux)或超级终端(windows) • 网线

串口线

其他的连接方式 • NFS • C/S模型 • 一般情况下 • 宿主机：服务器 • 目标机：客户端 • FTP • C/S模型 • 一般情况下 • 宿主机：服务器 • 目标机：客户端 • 等等 • 本质上，只要能传输文件即可。

三、NFS服务 • NFS服务可以使网络上的Linux（Unix）系统之间共享文件系统。 • NFS可以将远程文件系统挂载在本地文件系统下。远程的硬盘、目录和光驱都可以变成本地主机目录树中的一个子目录。挂载成功之后，就可以像使用本机文件系统一样使用远程文件。不只是方便，同时也节省了重复保存文件的空间、传输文件的时间和网络带宽。

三、NFS服务 • NFS配置步骤 • 前提：两台主机已经连接 • 以能ping到对方作为标准 • PC和开发板使用的是网线直连，所以要把他们的IP地址配置成一个网段。 • 确认网口已经启动，通过ifconfig命令 • 确认防火墙已经关闭 • 安装NFS服务(RedHat系统上默认安装) • 配置NFS服务 • redhat提供了图形界面

三、NFS原理 • linux目录树 • 在linux启动之初，整个目录树中只有根文件系统，启动的后期会加载一些其他的文件系统(devfs,sysfs,nfs等等) • 只有在目录树中的文件或目录才是能够访问的。 • 所以要通过mount命令把光盘，U盘等mount到目录树中。 • NFS也是一种文件系统(网络文件系统network file system)

配置NFS服务 • 主菜单 • 系统设置 • 服务器设置 • NFS服务器 • 参数含义 • 目录：指定共享目录 • 主机IP：选择能访问本地的IP地址范围 • 读写权限

GCC介绍--一个小例子 文件名：hello.c #include <stdio.h> int main() { printf("hello world\n"); } 编译： gcc hello.c 运行： ./a.out

GCC介绍--交叉编译 文件名：hello.c #include <stdio.h> int main() { printf("hello world\n"); } 编译： armv4l-unknown-linux-gcc hello.c 拷贝a.out到开发板然后运行： ./a.out

动态链接的概念 • printf库函数由谁提供？ • 共享库 • 编译时是否把printf的机器码编译到可执行文件中？ • 动态编译时：否 • 静态编译时：是 • gcc默认是动态编译

进一步理解hello.c 文件名：hello.c #include <stdio.h> int main() { printf("hello world\n"); } std标准库： 1.printf是库函数，那么编译时使用的库函数，和运行时使用的库函数是同一个吗？

Makefile • 一个自动化编译工具 • Makefile规则 • 一个简单的例子： target : prerequisites command first: hello.c gcc hello.c -o a.out clean: rm a.out

Makefile 一个稍微复杂点的例子 pc: hello.c gcc hello.c -o a.out arm: hello.c armv4l-unknown-linux-gcc hello.c clean: rm a.out 使用： make pc 编译出来的可执行文件可以再PC上执行 make arm 编译出来的可执行文件能在开发板上执行 make clean 删除a.out可执行文件。

bootloader • 在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。 • 在嵌入式世界里，bootloader严重依赖于硬件。一个通用的bootloader不现实也没必要。 • 在试验中bootloader的名字叫vivi

bootloader原理 • 系统加电复位 • 所有CPU同行都从某个预定的地址上取指令。 • ARM7TDMI从0x00000000取第一条地址 • x86从0x7C00取第一条指令 • bootloader的第一条指令放在这个预定地址 • bootloader启动： • 初始化内存，串口，网口和其他必要的外设 • bootloader启动后才能实现和宿主机之间用串口通讯。

通过bootloader烧写内核的过程 • 启动开发板 • 进入到bootloader界面 • 从宿主机下载内核到目标板上 • 把内核烧写到目标板上的存储器中 • 第3,4步，在我们的试验指导中，实际上是一步操作完成的。

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