构建嵌入式交叉开发环境

第四章构建嵌入式交叉开发环境4.1交叉开发环境介绍

4.1.1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

〔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〔TrivialFileTransportProtocol〕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

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立工作目录。〔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至少有一台效劳器和一台〔或者更多〕客户机两个主要局部。客户机远程访问存放在效劳器上的数据。需要配置启动NFS等相关效劳。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

几个ARMLinux的免费站点：〔1〕://〔2〕://〔3〕://〔4〕://4.2.2主机安装工具链

对于RPM格式的工具链，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。以ARMLinux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，如：$tar–jxvf$./3.3.2/bin/arm-linux-gcc–v出现如下信息：…..–prefix=/usr/local/arm/3.3.2i686-pc-linux-gnu…….说明GCC的安装路径，是在GCC编译前通过prefix选项配置的。因此该工具链的安装路径为：/usr/local/arm/3.3.24.3主机开发环境配置

4.3.1主机环境配置主机端安装Linux操作系统〔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。通常可以在环境变量的配置文件有3个：①/etc/profile是系统启动过程执行的一个脚本，对所有用户都生效。②～/.bash_profile是用户的脚本，在用户登录时生效。③～/.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〕串口通讯工具；Linux/UNIX操作系统有minicom等串口通讯工具。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。图形见P774.3.3DHCP效劳

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〔DHCPDynamicHostConfigurationProtocol〕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那么是向后兼容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效劳。配置效劳的操作需要root用户的权限。配置文件为/etc/dhcpd.conf4.3.4TFTP效劳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效劳在Linux系统上有客户端和效劳器2个软件包。配置TFTP效劳，必须先安装好。TFTP效劳也可以通过图形化的配置窗口来启动。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。还可以手工修改TFTP配置文件，定制TFTP效劳。配置文件为/etc/xintd.d/tftp,修改好后需要执行：$/etc/init.d/xinetdrestart使xinetd重新启动TFTP效劳。4.3.5NFS效劳

NFS效劳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效劳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那么使用远程过程调用〔RPC，RemoteProcedureCall〕协议。NFS效劳通过一系列的工具来配置文件输出，配置文件为：/etc/exports修改好后需要执行：$/etc/rc.d/init.d/portmapstart$/etc/rc.d/init.d/nfsstart来启动效劳。如果希望每次系统引导时都启动NFS效劳，可以用以下命令：$/sbin/chkconfignfson4.4启动目标板

4.4.1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，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，挂接根文件系统。第三阶段是执行用户空间的init程序，完成系统初始化、启动相关效劳和管理用户登录等工作。4.4.2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。这局部主要是Linux内核的自引导程序，又叫作Linuxbootloader，包含在内核源代码中。这局部引导代码相对简单，不可能替代目标板上的Bootloader。4.4.3挂接根文件系统

Linux内核要挂接NFS根文件系统，需要以下两个工作：〔1〕在主机端配置相应的网络效劳；〔2〕配置目标板的内核选项，支持nfs效劳。另外还必须具备以下条件:〔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

1．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〔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

1、UP-NETARM2410-S嵌入式Linux开发平台简介：〔1〕硬件配置

4.6ARM9系统配置说明

〔2〕S3C2410芯片介绍S3C2410X芯片集成了大量的功能单元，包括：1、内部1.8V，存储器3.3V，外部IO3.3V，16KB数据CACHE，16KB指令CACHE，MMU。2、内置外部存储器控制器〔SDRAM控制和芯片选择逻辑〕。3、LCD控制器〔最高4K色STN和256K彩色TFT〕，一个LCD专用DMA。4、4个带外部请求线的DMA。5、三个通用异步串行端口〔IrDA1.0,16-ByteTxFIFO,and16-ByteRxFIFO〕,2通道SPI。

6、一个多主IIC总线，一个IIS总线控制器。7、SD主接口版本1.0和多媒体卡协议版本2.11兼容。8、2个USBHOST，一个USBDEVICE〔VER1.1〕。9、4个PWM定时器和一个内部定时器。10、看门狗定时器。11、117个通用IO。12、24个外部中断。13、电源控制模式：标准、慢速、休眠、掉电。14、8通道10位ADC和触摸屏接口。

15、带日历功能的实时时钟。16、芯片内置PLL。17、设计用于手持设备和通用嵌入式系统。18、16／32位RISC体系结构，使用ARM920TCPU核的强大指令集。19、ARM带MMU的先进的体系结构支持WINCE、EPOC32、LINUX。20、指令缓存〔cache〕、数据缓存、写缓冲和物理地址TAGRAM，减小了对主存储器带宽和性能的影响。21、ARM920TCPU核支持ARM调试的体系结构。22、内部先进的位控制器总线〔AMBA〕(AMBA2.0,AHB/APB)。

〔1〕嵌入式LINUX开发环境方案：①、基于PC机WINDOWS操作系统下的Cygwin;②、在WINDOWS下安装虚拟机Vmwareworkstation后，再在WINDOWS中安装LINXUX操作系统，指定链接即可。③、直接安装LINUX操作系统。2、建立嵌入式Linux开发环境

由于Redhat9.0安装后占用空间约为2.4G－5G之间，还要安装ARMLINUX开发软件〔大约800M左右〕，因此对开发计算机的硬盘空间要求较大。硬件要求：CPU：高于奔腾500M，推荐高于1.7G。内存：大于128M，推荐256M以上。硬盘：大于10G，推荐高于40G。〔2〕对开发PC机的性能要求

〔1〕配置网络，包括配置IP地址、NFS效劳、防火墙。网络配置主要是要安装好以太网卡，对于一般常见的RTL8139网卡，REDHAT9.0可以自动识别并自动安装好，完全不要用户参与，因此建议使用该网卡。然后配置宿主机IP为192.168.0.*。如果是在有多台计算机使用的局域网环境使用此开发设备，IP地址可以根据具体情况设置。如下图：3、配置嵌入式Linux开发环境

对于REDHAT9.0，它默认的是翻开了防火墙，因此对于外来的IP访问它全部拒绝，这样其它网络设备根本无法访问它，即无法用NFSmount它，许多网络功能都将无法使用。因此网络安装完毕后，应立即关闭防火墙。操作如下：点击红帽子开始菜单，选择平安级别设置，选中无防火墙。如下图：

在“系统设置〞菜单中选择效劳器设置菜单，再选中效劳菜单，将iptables效劳的勾去掉,并确保nfs选项选中。配置NFS：点击主菜单运行系统设置->效劳器设置->NFS效劳器〔英文为SETUP->SYSTEMSERVICE->NFS〕，点击“增加〞出现如下界面，在目录(Drictory)中填入需要共享的路径，在主机(Hosts)中填入允许进行连接的主机IP地址。并选择允许客户对共享目录的操作为只读〔Read－only〕或读写(Read/write)。如下图：

以下图是一些常规选项设置，可以保存默认值。

以下图是对客户端存取效劳器的一些其他设置，一般不需要设置，取默认值：

当将远程根用户当作本地根用户时,对于操作比较方便,但是平安性较差。最后退出时那么完成NFS配置。配置好后，界面应显示如以下图所示：

配置完成后，可用如下方法简单测试一下NFS是否配置好了：在宿主机上自己mount自己，看是否成功就可以判断NFS是否配好了。例如在宿主机/目录下执行：mount0:/arm2410/mnt其中0为主机的IP地址。然后到/mnt/目录下看是否可以列出/arm2410目录下的所有文件和目录，可以那么说明mount成功，NFS配置成功。

〔2〕配置串口控制台MINICOM:1、在linux操作系统Xwindow界面下建立终端〔在桌面上点击右键——>新建终端〕,在终端的命令行提示符后输入minicom，回车，就会看到minicom的启动画面〔见图〕。假设没有启动Xwindow，那么在命令行提示符#后直接输入minicom即可。

2、minicom启动后，先按Ctrl＋A键，再按Z键〔注意Ctrl+A松开后再按Z〕，进入主配置界面〔见图〕

按“O〞进入配置界面，如图配置界面

按上下键选择Serialportsetup，进入端口设置界面，这里有几个重要选项改为如下值〔见图〕：〔在Changewhichsetting后按哪个字母就进入哪项的配置，如按A进行端口号配置。〕A—SerialDevice：/dev/ttyS0〔端口号使用串口1〕E－BPS/par/bits：/1152008N1〔波特率〕F，E硬件流，软件流都改为NO，假设要使用PC机的串口2来接板子的串口1做监控，改为/dev/ttyS1即可。

3、选好后按ESC键退出到以下图所示画面，选择Savesetupasdf1保存退出，以后只要启动minicom就是该配置，无需再做改动。4、配置完成后，用串口线连接好pc机和2410－S,启动2410－S，即可在minicom上看到启动信息，并可以执行操作控制。

〔3〕、开发工具软件的安装

将开发工具光盘插入CDROM，然后执行以下命令[root@localhostroot]#mount/dev/cdrom/mnt假设系统不识别/dev/cdrom的话，可以用如下命令，假设CDROM为从盘，即为/dev/hdb，那么：[root@localhostroot]#mount–tiso9660/dev/hdb/mnt[root@localhostroot]#cd/mnt

如果CDROM已经在安装RedHat的时候已经默认安装，以上命令请不要执行，请直接进入CDROM所在目录〔一般为/mnt/cdrom〕：#cd/mnt/cdrom#./install.sh(运行安装脚本)安装脚本程序将自动建立/arm2410目录，并将所有开发软件包安装到/arm2410目录下，同时自动配置编译环境，建立适宜的符号连接。

安装完成后看一下主编译器Armv4l-unknown-linux-gcc是否在/opt/host/armv4l/bin/，如果不是这个路径，使用vi修改/root/.bash_profile

文件中PATH变量为

PATH=$PATH:$HOME/bin:/opt/host/armv4l/bin/

存盘后执行：source/root/.bash_profile

以后armv4l-unknown-linux-gcc会自动搜索到，可以在终端上输入armv，然后按tab键，会自动显示armv4l-unknown-linux-

〔4〕、Linux开发软件的安装目录结构下面表格均以/arm2410目录为起点：

编译器安装路径说明如表所示：上述诸多程序的源代码都在光盘中提供。在安装完成LINUX后，就是对LINUX的网络环境配置，最主要是配置NFS效劳器。

4、linux系统及应用程序的烧写根据烧写方式不同，分为使用JTAG烧写和使用串口下载。JTAG烧写，适用于flash空白或者vivi损坏无法引导的情况下，通过并口线和JTAG简易仿真器，用sjf2410-s.exe将vivi烧录到flash中作为引导启动程序。串口下载，这也是最常用的烧写方式，即在核心模块上已烧录有vivi的前提下，进入vivi，通过在SDRAM里运行的vivi格式化flash，烧写vivi、内核和根文件系统，最后还需要把应用程序压缩文件yaffs.tar.bz2解压缩到实验平台的/mnt/yaffs下。

在下文中简称UP-NETARM2410-S为2410-S。所需镜像文件等均在光盘\img目录中提供，

vivi----操作系统启动的bootloader；zImage----Linux操作系统内核；

root.cramfs----根文件系统；

应用程序压缩包。

〔1〕、超级终端设置①、运行Windows系统下开始→所有程序→附件→通讯→超级终〔HyperTerminal〕，新建一个通信终端。如果要求输入区号、号码等信息请随意输入，出现如下图对话框时，为所建超级终端取名为arm，可以为其选一个图标。单击“确定〞按钮。

②、在接下来的对话框中选择ARM开发平台实际连接的PC机串口〔如COM1〕，按确定后出现如下图的属性对话框，设置通信的格式和协议。这里波特率为115200，数据位8，无奇偶校验，停止位1，无数据流控制。按“确定〞完成设置。

③、完成新建超级终端的设置以后，可以选择超级终端文件菜单中的“另存为〞，把设置好的超级终端保存在桌面上，以备后用。用串口线将PC机串口和平台UART0正确连接后，就可以在超级终端上看到程序输出的信息了。

〔2〕、串口下载烧写在Windowsxp平台下通过超级终端烧vivi(bootloader)、内核〔Kernel〕、根文件系统〔root〕的步骤如下：1．复位2410-S开发板，按住pc机键盘的“BackSpace〞键，进入vivi>命令模式，格式化flash并重新分区；2．运行loadflash{vivi|kernel|root}x，此命令用于使用xmodem协议通过串口下载文件到开发板中，其中参数为vivi|kernel|root之一；3．启用FTP效劳，上传应用程序压缩包并解压缩；4．重新启动验证烧录是否成功。

1、格式化flash翻开超级终端，先按住PC机键盘的BackSpace键，然后启动2410-S，进入vivi，按照以下命令格式化flash，重新分区，如图。

2、烧写vivi这时已格式化flash，运行的是SDRAM中的vivi。(注意如果这时重启或断电会丧失所有数据，否那么必须用Jtag重新烧写vivi)。vivi>loadflashvivix回车此时终端提示：Readyfordownloadingusingxmodem...Waiting...

点击超级终端任务栏上“传送〞下拉菜单中的“发送文件〞，选择协议为Xmodem，选择镜像文件vivi，点击“发送〞，如图，10秒左右vivi就烧写到flash里了。这时要复位2410-S,重新进入vivi>来烧写kernel、root。

3、烧写内核映象zImagevivi>loadflashkernelx回车出现提示：Readyfordownloadingusingxmodem...Waiting...

点击超级终端任务栏上“传送〞下拉菜单中的“发送文件〞，选择镜像文件zImage，协议为Xmodem，点击“发送〞，如图，4分钟左右zImage传输完毕，zImage先传输到SDRAM中，再把数据从SDRAM复制到flash里，请等待这一过程结束到出现vivi>再烧写root,否那么会导致烧写kernel失败。

4、烧写根文件系统〔root)vivi>loadflashrootx回车Readyfordownloadingusingxmodem...Waiting...点击超级终端任务栏上“传送〞下拉菜单中的“发送文件〞，选择镜像文件root.cramfs，协议为Xmodem,点击“发送〞，如图，8分钟左右root.cramfs烧写完毕；

5、烧写应用程序

用2410-S实验箱配套网线连接好2410-S的NIC-1网口和PC机的网口，重启2410-S进入linux操作系统的[/mnt/yaffs]下，注意配置IP在同一网段，执行以下指令：[/mnt/yaffs]ifconfig－－查看IP[/mnt/yaffs]ifconfigeth011－－配置eth0IP[/mnt/yaffs]inetd－－启动ftp

翻开ftp〔FileTransferProtocol〕软件FlashFXP〔在光盘中/img/flashvivi目录中提供〕，点击界面中上部黄色闪电符号，建立快速连接，输入:地址，用户名：root，密码：无。连接进入ftp效劳,上传“yaffs.tar.bz2〞到2410-S的/var文件夹下，3分钟左右上传完毕。这时不能重启2410-S，否那么上传过程无效。

接下来在超级终端中输入：[/mnt/yaffs]cd..－－转换到/mnt下[/mnt]rm-rf/yaffs/*－－删除/yaffs下文件[/mnt]cd/var－－转到var目录下[/var]tarxjvfyaffs.tar.bz2–C/mnt/yaffs－解压yaffs.tar.bz2到mnt/yaffs目录