《嵌入式开发平台》-模块一：搭建嵌入式Ｌｉｎｕｘ开发平台

任务１：嵌入式系统概述子任务１：嵌入式系统架构嵌入式系统本身是一个外延极广的名词，凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统，很难给它下一个准确的定义。总体上嵌入式系统可以划分成硬件和软件两部分，硬件一般由高性能的微处理器和外围的接口电路组成，软件一般由嵌入式操作系统和其上运行的应用软件构成，软件和硬件之间由中间层连接，中间层一般包括板级支持包（ＢｏａｒｄＳｕｐｐｏｒｔＰａｃｋａｇｅ，ＢＳＰ）和硬件抽象层（ＨａｒｄｗａｒｅＡｂｓｔｒａｃｔｉｏｎＬａｙｅｒ，ＨＡＬ）。嵌入式系统架构如图１－１所示。下一页返回任务１：嵌入式系统概述子任务２：嵌入式系统特性１.系统内核小由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以嵌入式系统内核与ＰＣ的操作系统相比要小得多。２.专用性强嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件结合得非常紧密，一般要针对硬件进行系统移植。即使在同一品牌、同一系列的产品中，也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时，针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全不同的概念。上一页下一页返回任务１：嵌入式系统概述３.系统精简嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。４.高实时性这是嵌入式软件的基本要求，而且软件要求固化存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、高实时性。５.嵌入式软件开发走向标准化，必须使用多任务操作系统嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统，直接在芯片上运行。为了合理地调度多任务、利用系统资源、系统函数以及和专用库函数接口，用户必须自行选配ＲＴＯＳ（Ｒｅａｌ－ＴｉｍｅＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）开发平台，这样才能保证程序执行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。上一页下一页返回任务１：嵌入式系统概述子任务３：嵌入式开发模式———交叉编译开发时往往有主机和目标机的概念，主机用于程序的开发，目标机作为最后的执行机，开发时需要交替结合进行。嵌入式开发模式如图１－２所示。由于其本身不具备自主开发能力，即使设计完成以后，用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。什么是交叉编译呢？简单地说，就是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码。因为目的平台上不允许或不能够安装我们所需要的编译器，而我们又需要这个编译器的某些特征；有时是因为目的平台上的资源贫乏，无法运行我们所需要编译器；有时又是因为目的平台还没有建立，连操作系统都没有，根本谈不上运行什么编译器。上一页下一页返回任务１：嵌入式系统概述子任务４：嵌入式系统!单片机系统目前嵌入式系统的主流是以３２位嵌入式微处理器为核心的硬件设计和基于实时操作系统（ＲＴＯＳ）的软件设计。单片机系统多为４位、８位和１６位机，不适合运行操作系统，难以进行复杂的运算及处理功能。嵌入式系统强调基于平台的设计、软硬件协同设计，单片机大多采用软硬件流水设计。嵌入式系统设计的核心是软件设计（占７０％左右的工作量），单片机系统软硬件设计所占比例基本相同。上一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台子任务１：知道ＡＲＭＡＲＭ全称为ＡｄｖａｎｃｅｄＲＩＳＣＭａｃｈｉｎｅｓ（高级ＲＩＳＣ微处理器设计）。一、ＡＲＭ公司的业务模式ＡＲＭ公司不生产芯片，而是采取出售芯片ＩＰ（ＩｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌＰｒｏｐｅｒｔｙ）核授权的方式扩大其影响力。世界各大半导体生产厂商从ＡＲＭ公司购买芯片设计方案以及授权，然后根据各自不同的需要，针对不同的应用领域添加适当的外围电路，从而生产出自己的ＡＲＭ微处理器芯片。ＡＲＭ公司提供基于ＡＲＭ架构的开发设计技术（如图１－３所示）、软件工具、评估板、调试工具、应用软件、总线架构、外围设备单元等。下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台二、ＡＲＭ处理器的应用（１）当前主要应用于消费类电子领域。目前为止，基于ＡＲＭ技术的微处理器应用约占据了３２位嵌入式微处理器８０％以上的市场份额。（２）全球９０％的ＧＳＭ／３Ｇ手机、９９％的ＣＤＭＡ手机以及绝大多数ＰＤＡ产品均采用ＡＲＭ体系的嵌入式处理器。（３）“掌上计算”相关领域皆为ＡＲＭ所主宰。上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台三、ＡＲＭ处理器的特点（１）体积小、低功耗、低成本、高性能；（２）支持Ｔｈｕｍｂ（１６位）／ＡＲＭ（３２位）双指令集，能很好地兼容８位／１６位器件；（３）大量使用寄存器，指令执行速度更快；（４）大多数数据操作都在寄存器中完成；（５）指令长度固定；（６）寻址方式灵活简单，执行效率高。上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台四、ＡＲＭ芯片选择的一般原则从应用的角度，对在选择ＡＲＭ芯片时所应考虑的主要因素做详细的说明。１.ＡＲＭ核芯如果希望使用ＷｉｎＣＥ或Ｌｉｎｕｘ等操作系统以减少软件开发时间，就需要选择ＡＲＭ７２０Ｔ以上带有ＭＭＵ（ＭｅｍｏｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＵｎｉｔ）功能的ＡＲＭ芯片。２.系统时钟控制器系统时钟决定了ＡＲＭ芯片的处理速度。ＡＲＭ７的处理速度为０.９ＭＩＰＳ／ＭＨｚ，常见的ＡＲＭ７系统主时钟为２０～１３３ＭＨｚ；ＡＲＭ９的处理速度为１.１ＭＩＰＳ／ＭＨｚ，常见的ＡＲＭ９系统主时钟为１００～２３３ＭＨｚ；ＡＲＭ１０最高可以达到７００ＭＨｚ。上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台３.内部存储器容量在不需要大容量存储器时，可以考虑选用有内置存储器的ＡＲＭ芯片。４.ＵＳＢ接口许多ＡＲＭ芯片内置有ＵＳＢ控制器，有些芯片甚至同时有ＵＳＢＨｏｓｔ和ＵＳＢＳｌａｖｅ控制器。５.ＧＰＩＯ数量在某些芯片供应商提供的说明书中，往往申明的是最大可能的ＧＰＩＯ数量，但是有许多引脚是和地址线、数据线、串口线等引脚复用的。这样，在系统设计时，需要计算实际可以使用的ＧＰＩＯ数量。上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台６.中断控制器ＡＲＭ内核只提供快速中断（ＦＩＱ）和标准中断（ＩＲＱ）两个中断向量。但各个半导体厂家在设计芯片时加入了自己不同的中断控制器，以便支持诸如串行口、外部中断、时钟中断等硬件中断。外部中断控制是选择芯片必须考虑的重要因素，合理的外部中断设计可以很大程度上减少任务调度的工作量。７.ＬＣＤ控制器有些ＡＲＭ芯片内置ＬＣＤ控制器，有的甚至内置６４ＫＢ彩色ＴＦＴＬＣＤ控制器。在设计ＰＤＡ和手持式显示记录设备时，选用内置ＬＣＤ控制器的ＡＲＭ芯片较为适宜。上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台８.扩展总线大部分ＡＲＭ芯片具有外部ＳＤＲＡＭ和ＳＲＡＭ扩展接口，不同的ＡＲＭ芯片可以扩展的芯片数量即片选线数量不同，外部数据总线有８位、１６位或３２位。某些特殊应用的ＡＲＭ芯片如德国Ｍｉｃｒｏｎａｓ的ＰＵＣ３０３０Ａ没有外部扩展功能。９.ＤＳＰ协处理器ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ，数字信号处理器）是一种专门用来处理数字信号的处理器，据有独特的ＤＳＰ数字处理指令和硬件乘法器，可以加快数据处理速度。ＤＳＰ通常被用在一些需要做大量数据处理的应用场景中，例如音乐编解码、图像编解码、视频编解码。因此，ＤＳＰ数字处理器常见于音响、相机、录像机、视频播放、视频会议等产品中。上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台有些芯片厂商为了满足市场需求，将ＡＲＭ和ＤＳＰ两种核心集成在一个芯片中，制作出双核ＣＰＵ。因此，选择芯片的时候，需要考虑自己的产品中是否需要ＤＳＰ数字信号处理器。１０.封装主要的封装有ＱＦＰ、ＴＱＦＰ、ＰＱＦＰ、ＬＱＦＰ、ＢＧＡ、ＬＢＧＡ等形式。ＢＧＡ封装具有芯片面积小的特点，可以减小ＰＣＢ板的面积，但是需要专用的焊接设备，无法手工焊接。另外，一般ＢＧＡ封装的ＡＲＭ芯片无法用双面板完成ＰＣＢ布线，需要多层ＰＣＢ板布线。上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台子任务２：Ｓ３ｃ２４１０处理器概述韩国三星公司推出的基于ＡＲＭ９２０Ｔ内核和ＡＭＢＡ总线的Ｓ３ｃ２４１０处理器，使用０.１８μｍＣＭＯＳ标准宏单元和存储器单元工艺，集成ＬＣＤ、ＵＡＲＴ、ＩＩＣ、ＳＰＩ、ＩＩＳ、ＵＳＢ、ＳＤ控制器等片内外围设备，支持ＲＯＭ和ＮＡＮＤＦｌａｓｈ引导。其适合面向手持设备应用，功耗较低；适合成本低廉、应用环境较好的消费类电子产品。上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台一、Ｓ３ｃ２４１０内部模块———ＡＲＭ９２０Ｔ内核ＲＭ９２０Ｔ内核是ＡＲＭ公司的１６／３２位ＲＩＳＣ结构处理器，采用ＡＲＭＶ４指令集，体系结构为数据、地址总线分离的哈佛体系结构，１６ＫＢ指令缓存，１６ＫＢ数据缓存，支持ＭＭＵ，可运行ＷｉｎＣＥ、Ｌｉｎｕｘ等操作系统，外部总线采用ＡＭＢＡ总线，集成基于ＪＴＡＧ协议的片内调试（ＩＣＥ）单元。上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台二、Ｓ３ｃ２４１０内部模块———ＡＭＢＡ总线ＡＭＢＡ（ＡｄｖａｎｃｅｄＭｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＢｕｓＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）总线规范是ＡＲＭ公司设计的一种用于高性能嵌入式系统的总线标准。它是一个开放标准，可免费从ＡＲＭ获得；在基于ＡＲＭ处理器内核的ＳｏＣ设计中，其已经成为事实上的工业标准；ＡＭＢＡ总线是一个多总线系统。规范定义了三种可以组合使用的不同类型的总线：（１）ＡＨＢ（ＡｄｖａｎｃｅｄＨｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＢｕｓ）；（２）ＡＳＢ（ＡｄｖａｎｃｅｄＳｙｓｔｅｍＢｕｓ）；上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台（３）ＡＰＢ（ＡｄｖａｎｃｅｄＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＢｕｓ），该总线已经逐渐被废弃。ＡＨＢ主要用以满足ＣＰＵ和存储器之间的大带宽要求，而系统的大部分低速外部设备则连接在低带宽总线ＡＰＢ上。系统总线和外设总线之间用一个桥接器（ＡＨＢ－ＡＰＢ－Ｂｒｉｄｇｅ）进行连接。三、封装与电压、工作温度封装：２７２脚ＦＢＧＡ，焊盘中心间距０.８ｍｍ，如图１－４所示。电压：内核电压：１.８Ｖ；存储器和Ｉ／Ｏ电压：３.３Ｖ工作温度：商业级：０℃～７０℃；工业级：－４０℃～８５℃。上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台子任务３：ＵＰ－ＮＥＴＡＲＭ２４１０－Ｓ硬件平台一、ＵＰ－ＮＥＴＡＲＭ２４１０－Ｓ平台硬件环境架构ＵＰ－ＮＥＴＡＲＭ２４１０－Ｓ平台硬件环境架构如图１－５所示。ＵＰ－ＮＥＴＡＲＭ２４１０－Ｓ教学科研系统如图１－６所示。１.核心板（如图１－７所示）（１）ＣＰＵ：ＡＲＭ９２０Ｔ结构芯片，工作频率２０２ＭＨｚ，ＳＡＭＳＵＮＧ公司的Ｓ３ｃ２４１０Ｘ。（２）ＦＬＡＳＨ：６４ＭＢＮＡＮＤ型；ＳＡＭＳＵＮＧ的Ｋ９Ｆ１２０８。上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台（３）ＲＡＭ：６４ＭＢＳＤＲＡＭ型；ＨＹ５７Ｖ５６１６２０ＡＴ－Ｈ。（４）２００管脚精密插座。２.主板（１）ＵＳＢ口：包括１个ＵＳＢ从接口和４个ＵＳＢ主接口。前者直接来自处理器，后者是处理器的主接口经过由ＡＴ４３３０１构成的ＵＳＢＨＵＢ电路扩展出来的４个主接口。（２）ＪＴＡＧ调试口：２０针标准口，１４针简易口。（３）ＡＵＤＩＯ：４４.１ｋＨｚ音频，采用ＵＤＡ１３４１芯片构成，可放音和录音。通过ＩＩＳ总线连接到处理器，具有功放电路驱动喇叭、板载ＭＩＣ和音频ＩＯ插座。上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台（４）ＡＴＭＥＧＡ８单片机：２４１０－ｓ平台上通过一片ＡＴＭＥＧＡ８单片机作为控制器，驱动ＰＳ２接口、ＩＣ卡接口和板载ＫＥＹＰＡＤ。ＡＴＭＥＧＡ８单片机通过ＩＩＣ总线和ＡＲＭ处理器连接。（５）ＡＤ电位器：３个电位器控制输入，８个通道经过跳线设置可全部作为外部模拟电压输入，同时，在板上设模拟电压输入专用接口，由Ｓ３ｃ２４１０芯片管脚引出。（６）直流／步进电动机：直流电动机信号来自ＰＷＭ输出，步进电动机信号来自ＥＸＩＯ扩展，ＥＸＩＯ扩展电路由７４ＨＣ５７３构成，分配专用地址段，和ＩＤＥ接口在同一通道。上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台（７）ＩＤＥ接口：ＩＤＥ接口直接出自扩展总线，由软件完成驱动控制。（８）ＣＦ卡接口：ＰＣＭＣＩＡ模式的ＣＦ卡接口。（９）ＳＤ卡接口：直接来自Ｓ３ｃ２４１０的ＳＤ控制器。（１０）ＰＣＭＣＩＡ接口：ＰＣＭＣＩＡ接口挂在扩展总线上，通过ＥＰＭ３１２８Ａ１００ＣＰＬＤ和ＨＣ２４５芯片等实现总线隔离和控制，并需要配置专用的电源控制芯片ＴＰＳ２２１１。采用无线网卡的型号为ＤＷＬ－６５０。（１１）ＩｒＤＡ／ＲＳ４８５：用的是ＵＡＲＴ２，分别经过ＴＦＤＵ４１００收发器和ＭＡＸ４８５芯片完成。要做ＩｒＤＡ实验，必须将ＵＡＲＴ２设置到ＩｒＤＡ电路上。不能同时做ＲＳ４８５实验。上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台（１２）ＣＡＮ总线：由控制器ＭＣＰ２５１０和驱动器ＴＪＡ１０５０构成，ＳＰＩ总线接口。（１３）双ＤＡ电路：设置两个１０位ＤＡＣ端口，采用ＭＡＸ５０４接ＳＰＩ总线，输出两路模拟电压（预留一路）。（１４）串口：包括两个ＲＳ２３２接口，处理器的ＵＡＲＴ０和ＵＡＲＴ１经过ＭＡＸ３２３２芯片电压转换后用ＤＢ９插座输出。（１５）１６８Ｐｉｎ扩展插槽：该插槽和计算机的内存条插槽规格一致，用户可以据此设计合适的扩展板。扩展槽上包含扩展总线的所有信号、可复用的系统资源以及开发平台尚未使用的空置资源。（１６）以太网口：包括两个相同的网卡电路，芯片型号ＡＸ８８７９６，１０Ｍ／１００Ｍ自适应（预留一个）上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台３.显示装置（１）ＬＣＤ：８英寸１６ｂｉｔＴＦＴ，６４０×４８０像素分辨率，型号是ＬＱ０８０Ｖ３ＤＧ０１。Ｓ３ｃ２４１０的处理器内含ＬＣＤ控制器，这使得ＬＣＤ部分的电路非常简单。ＬＣＤ控制器的信号线经过驱动电路后即可连接ＬＣＤ模块。（２）触摸屏：采用２４１０ＣＰＵＡＤ单元的接口方案。４.２４１０－ｓ电源电压为５Ｖ，经ＬＭ１０８５－３.３Ｖ和ＡＳ１１１７－１.８Ｖ分别得到３.３Ｖ和１.８Ｖ的工作电压。５.开发板上的芯片多数使用了３.３Ｖ电压，而１.８Ｖ是供给Ｓ３ｃ２４１０内核使用的，５Ｖ电压供给音频功放芯片、ＬＣＤ、电动机、硬盘、ＣＡＮ总线等电路使用。上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台二、配置目标机１.Ｗｉｎｄｏｗｓ环境单击“开始”“附件”“通讯”“超级终端或安装超级终端”。配置：波特率１１５２００，数据位８位，停止位１，无奇偶校验，软硬件控制流为无。请大家注意：在ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ操作系统下，当初次建立超级终端的时候，会出现如图１－８所示对话框。在□中打上√，并单击“否”按钮，出现如图１－９所示的对话框，输入自定义的终端名称，选择一个图案，终端就创建成功了。上一页下一页返回任务２：熟悉ＵＰ－ＮＥＴ２４１０－Ｓ硬件开发平台２.Ｌｉｎｕｘ环境输入命令“ｍｉｎｉｃｏｍ”，按Ｃｔｒｌ＋Ａ＋Ｚ＋Ｏ组合键。新建超级终端，配置ＭＩＮＩＣＯＭ，设置波特率１１５２００ｂ／ｓ，数据位８，停止位１，奇偶检验；无，数据流控制：无，软硬件控制流为无，如图１－１０所示。ＭＩＮＩＣＯＭ的作用是作为调试嵌入式开发板信息输出的监视器和键盘输入的工具。上一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台子任务１：安装开发工具及配置一、挂载及安装１.附带开发工具光盘的挂载ＰＣｌｉｎｕｘ开发机：２.安装运行.／ｉｎｓｔａｌｌ.ｓｈ安装脚本。下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台二、编译器的配置确保交叉主编译器ａｒｍｖ４ｌ－ｕｎｋｎｏｗｎ－ｌｉｎｕｘ－ｇｃｃ在／ｏｐｔ／ｈｏｓｔ／ａｒｍｖ４ｌ／ｂｉｎ目录中，如果不在，用ｖｉ／ｒｏｏｔ／.ｂａｓｈ＿ｐｒｏｆｉｌｅ修改ＰＡＴＨ变量为：ＰＡＴＨ＝!ＰＡＴＨ；!ＨＯＭＥ／ｂｉｎ；／ｏｐｔ／ｈｏｓｔ／ａｒｍｖ４ｌ／ｂｉｎ存盘退出，执行ｓｏｕｒｃｅ／ｒｏｏｔ／.ｂａｓｈ＿ｐｒｏｆｉｌｅ即可。１.安装目录／ａｒｍ２４１０ｓ结构ｂｕｓｙｂｏｘ－１.００－ｐｒｅ１０：Ｂｕｓｙｂｏｘ－１.００源代码。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台ｄｏｃ：２４１０－ｓ使用说明、原理图以及芯片资料。ｍｉｃｒｏｗｉｎｄｏｗｓ－０.９ｍｉｃｒｏｗｉｎｄｏｗｓ：图形系统源代码。ｍｉｎｉｇｕｉｍｉｎｉｇｕｉ：应用程序和库的源代码。ｉｎｓｉｇｈｔ－６.０：Ｌｉｎｕｘ下源代码的查看器。ｒｏｏｔ２４１０－ｓ：根文件系统。ｋｅｒｎｅｌ－２４１０：２４１０－ｓ平台Ｌｉｎｕｘ内核源代码。ｄｅｍｏｓ：所有实验演示程序。ｉｍｇ：ｖｉｖｉｌｉｎｕｘ的ｂｏｏｔｌｏａｄｅｒ：系统引导程序。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台ｚＩｍａｇｅａｒｍｌｉｎｕｘ２.４：内核压缩映象文件。ｒｏｏｔ.ｃｒａｍｆｓ：根文件系统映象文件。ｅｘｐ：实验例程。ｓｈ：ｍｏｕｎｔ－ｄｏｓ.ｓｈ是Ｌｉｎｕｘ下挂载Ｗｉｎｄｏｗｓ的分区示例脚本。ｍｕｎｔ＿ｕｄｉｓｋ.ｓｈ：挂Ｕ盘。ｍｋｒｏｏｔ.ｓｈ：制作根文件系统的脚本。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台２.配置网络环境（１）配置ＩＰ。目标板：１９２.１６８.０.１１５。ＰＣＷｉｎｄｏｗｓ开发机：１９２.１６８.０.１００＋学号。ＰＣＬｉｎｕｘ开发机：１９２.１６８.０．学号。（２）配置ＮＦＳ服务。ＰＣＬｉｎｕｘ开发机／ａｒｍ２４１０ｓ目录可以被１９２.１６８.０.局域网主机共享。目标板ｍｏｕｎｔｔｎｆｓ１９２.１６８.０．学号：／ａｒｍ２４１０ｓ／ｍｎｔ。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台（３）配置ｓｍｂ服务。ＰＣＬｉｎｕｘ开发机／ｈｏｍｅ／ｂｃ目录可以被１９２.１６８.０.局域网不同操作系统的主机共享。ＰＣＷｉｎｄｏｗｓ开发机查看工作组计算机。子任务２：熟悉软件开发工具一、ｇｃｃ编译器ｇｃｃ是ＧＮＵ项目的编译器套件，能编译Ｃ、Ｃ＋＋、Ｆｏｒｔｒａｎ等程序，同时是一个交叉平台编译器。它的软件包包括ｃｐｐ（Ｃ预处理器）、ｇ＋＋：（Ｃ＋＋编译器）、ｇｃｃ（Ｃ编译器）、ｇｃｃｂｕｇ（创建ｂｕｇ报告的ｓｈｅｌｌ脚本）、ｌｉｂｇｃｃ（ｇｃｃ的运行库）、ｌｉｂｓｔｄｃ＋＋（标准Ｃ＋＋库），以及常用的函数。表１－１所示是ｇｃｃ支持编译源文件的后缀及其解释。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台编译过程分为四个阶段：预处理、编译、汇编、链接。１.ｇｃｃ的使用基本用法：ｇｃｃ［ｏｐｔｉｏｎ］［ｆｉｌｅｎａｍｅ］。主要选项：ｍａｎｇｃｃ－Ｗｅｒｒｏｒ把所有警告转换为错误，以便于在警告发生时中止编译过程。－ｗ关闭所有警告。（不建议使用）－Ｗ允许发出ｇｃｃ能提供的所有有用的警告，也可用－Ｗ（ｗａｒｎｉｎｇ）来标记指定的警告。－ｖ显示在编译过程中每一步用到的命令及版本。－ｓｔａｔｉｃ链接静态库。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台－ｐｅｄａｎｔｉｃ－ｅｒｒｏｒｓ允许发出标准Ｃ所列出的所有错误。－ｐｅｄａｎｔｉｃ允许发出标准Ｃ所列出的所有警告。－ＯＮ指定代码优化级别，０≤Ｎ≤３。－Ｏ优化编译过的代码。－ａｎｓｉ支持标准Ｃ的标准语法，取消ＧＮＵ的语法中与该标准冲突的部分。－Ｅ只对文件进行预处理，但不编译、汇编和链接。－Ｓ只对文件进行编译，但不汇编和链接。－ｃ只编译，不链接，生成目标文件.ｏ。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台－ｏｆｉｌｅｎａｍｅ指定输出文件名，在编译为目标代码时，该项不是必需的，缺省则文件名为ａ.ｏｕｔ。－ｌＦｏｏ链接名为ｌｉｂＦｏｏ.ｓｏ（动态库）或ｌｉｂＦｏｏ.ａ（静态库）的函数库。函数库分为静态库和动态库两种。静态库是指编译链接时，把库文件的代码全部加入可执行文件中，因此生成的文件比较大，但在运行时也就不再需要库文件了。动态库与之相反，在编译链接时，并没有把库文件的代码加入可执行文件中，而是在程序执行时由运行的链接文件加载库，这样可以节省系统的开销。ｇｃｃ在编译时默认使用动态库。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台－ＬＤｉｒｎａｍｅ将目录名加入库文件的搜索目录列表中，缺省情况下ｇｃｃ只链接共享库。－ＩＤｉｒｎａｍｅ将目录名加入头文件搜索目录列表中。－ｇ在可执行程序中包含标准调试信息。－ＤＦＯＯ＝ＢＡＲ在命令行定义预处理宏ＦＯＯ，其值为ＢＡＲ。二、ｇｄｂ调试器调试是所有程序员都会面对的问题。如何提高程序员的调试效率，更好、更快地定位程序中的问题，从而加快程序开发的进度，是大家共同面对的问题。ｇｄｂ调试器是一款ＧＮＵ开发并发布的ＵＮＩＸ／Ｌｉｎｕｘ下的程序调试工具。虽然它没有图形化的友好界面，但是它强大的功能也足以与微软的ＶｉｓｕａｌＣ＋＋工具等媲美。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台１.ｇｄｂ使用流程下面以一个程序ｔｅｓｔ.ｃ来熟悉ｇｄｂ的使用流程和方法。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台步骤：（１）ｇｃｃ－ｇｔｅｓｔ.ｃ－ｏｔｅｓｔ。首先使用ｇｃｃ对ｔｅｓｔ.ｃ进行编译，注意一定要加上选项－ｇ，这样编译出的可执行代码中才包含调试信息，否则之后ｇｄｂ无法载入该可执行文件。（２）ｇｄｂｔｅｓｔ。可以看出，在ｇｄｂ的启动画面中指出了ｇｄｂ的版本号、使用的库文件等信息，接下来进入了由（ｇｄｂ）开头的命令行界面。注意：ｇｄｂ进行调试的是可执行文件。（３）查看文件（ｇｄｂ）ｌ。输入ｌ（ｌｉｓｔ）就可以查看所载入的文件。列出的源码中给出了对应的行号，可以方便代码的定位。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台（４）设置断点（ｇｄｂ）ｂ６。设置断点可以使程序到一定的位置暂停它的运行，因此，程序员在该位置处可以方便地查看变量的值、堆栈情况等，从而找出代码的症结所在。在ｇｄｂ中，在ｂ后加入行号是最常用的方式，是指代码运行到对应行之前将停止，并没有运行相应行。（５）查看断点情况（ｇｄｂ）ｉｎｆｏｂ。在设置完断点之后，可以查看设置断点情况，在ｇｄｂ中可以设置多个断点。（６）运行代码（ｇｄｂ）ｒ。ｇｄｂ默认从首行开始运行代码，若想从程序指定行开始运行，可在ｒ后面加行号。可以看到，程序运行到断点处就停止了。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台（７）查看变量值（ｇｄｂ）ｐ＋变量值即可。在程序停止运行之后，程序中所要做的工作是查看断点处的相关变量值，分别查看断点处变量ｎ和ｉ的值。（８）单步运行（ｇｄｂ）ｎ或ｓ。它们之间的区别为：若有函数调用，ｓ会进入该函数，而ｎ不会进入该函数。（９）恢复程序运行（ｇｄｂ）ｃ。在查看完所需变量及堆栈情况后，就可以恢复程序的正常运行了。这时，它会把剩余还未执行的程序执行完，并显示剩余程序中的执行结果，可以看到，程序在运行完后退出，之后程序处于停止状态。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台２.ｇｄｂ基本命令ｇｄｂ的命令可以通过查看ｈｅｌｐ进行查找，由于ｇｄｂ的命令很多，因此ｇｄｂ的ｈｅｌｐ将其分成了很多种类，分为以下几类：工作环境相关命令、设置断点与恢复命令、源代码查看命令、查看运行数据相关命令及修改运行参数命令。用户可以通过进一步查看相关ｃｌａｓｓ找到相应命令。（ｇｄｂ）ｈｅｌｐ种类或（ｇｄｂ）ｈｅｌｐ命令名通过进一步查找命令得到。（１）工作环境相关命令。ｇｄｂ不仅可以调试所运行的程序，还可以对程序相关的工作环境进行相应的设定，甚至还可以使用ｓｈｅｌｌ中的命令进行相关的操作，其功能极其强大。表１－２为ｇｄｂ常见的工作环境相关命令。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台（２）设置断点与恢复命令。ｇｄｂ中常见的设置断点与恢复命令见表１－３。（３）ｇｄｂ中源码查看相关命令。ｇｄｂ中源码查看常见相关命令见表１－４。（４）ｇｄｂ中查看运行数据相关命令。ｇｄｂ中查看运行数据是指程序处于运行或暂停状态时，可以查看的变量及表达式的信息，其常见的命令见表１－５。（５）ｇｄｂ中修改运行参数相关命令。ｇｄｂ还可以修改运行时的参数，并使该变量按照用户当前输入的值继续运行。它的设置方法为：在单步执行的过程中，输入ｓｅｔ变量＝设定值，在此之后，程序就会按照该设定的值运行了。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台三、ｍａｋｅ管理工具１.ｍａｋｅ工具简介ｍａｋｅ作用：首先，包含多个源文件的项目在编译时都有长而复杂的命令行，使用ｍａｋｅ可以通过把这些命令保存在一个ｍａｋｅｆｉｌｅ文件中而简化这个工作。其次，使用ｍａｋｅ可以减少重新编译所需要的时间，因为它可以识别出那些被修改的文件，并且只编译这些文件。最后，ｍａｋｅ在一个数据库中维护了当前项目中各文件的相互关系，从而可以在编译前检查是否可以找到所需要的文件。２.ｍａｋｅｆｉｌｅ文件这是一个文本形式的数据库文件，其中包含的规则指明ｍａｋｅ编译哪些文件以及怎样编译这些文件。一条规则包含三个内容：ｍａｋｅ要创建的目标文件；编译目标文件所需的依赖文件列表；通过依赖文件创建目标文件所需要执行的命令。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台３.ｍａｋｅ命令建立ｍａｋｅｆｉｌｅ文件后，就可以ｍａｋｅ命令生成和维护和目标文件。格式如下：宏定义指定执行ｍａｋｅｆｉｌｅ文件时的宏值。目标文件列表是要更新的文件列表，参数之间用空格隔开。选项：－Ｃ目录：指出ｍａｋｅ开始运行之后的工作目录为指定目录。－ｆ文件：使用指定的文件为ｍａｋｅｆｉｌｅ。－ｉ忽略运行ｍａｋｅｆｉｌｅ文件时命令行产生的错误，不退出ｍａｋｅ。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台－Ｉ目录：指定搜索被包含的ｍａｋｅｆｉｌｅ的目录。－ｓ执行但不显示执行的命令。－ｔ修改每个目标文件的创建日期，但不真正重新创建文件。－ｖ输出ｍａｋｅ工具的版本号，然后正常执行。如果只输出版片号，不执行命令，可使用ｍａｋｅ－ｖ－ｆ／ｄｅｖ／ｎｕｌｌ。４.ｍａｋｅｆｉｌｅ文件的规则（１）伪目标。伪目标没有依赖文件存在。由于没有依赖文件，ｍａｋｅ命令伪目标就是最新版本，不需要创建，要想启动伪目标，必须使用命令：ｍａｋｅ伪目标。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台特殊的伪目标.ＰＨＯＮＹ，这个依赖文件含义与通常的一样，但ｍａｋｅ不会检查是否存在它的依赖文件，而会直接执行.ＰＨＯＮＹ所对应规则的命令。（２）变量。变量名一般大写。赋值：变量名＝变量值。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台引用：变量的分类：环境变量、自动变量、预定义变量。①环境变量，就是系统环境变量。ｍａｋｅ命令执行后，读取系统环境变量并创建与其同名的变量。但如果自定义与环境变量同名，则会覆盖环境变量。②自动变量，类似于系统特殊变量。③预定义变量，主要用于定义程序名，以及传给这些程序的参数及标志值。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台（３）隐式规则。每个名为ｆｉｌｅ.ｏ的目标文件，ｍａｋｅ后寻找对应的ｆｉｌｅ.ｃ文件，并用ｇｃｃ－ｃｆｉｌｅ.ｃ－ｏｆｉｌｅ.ｏ编译生成目标文件。上一页下一页返回任务３：搭建嵌入式应用程序开发平台（４）模式规则。模式规则是指用户自定义的隐式规则，与普通格式一致，但是目标和依赖文件必须带有符号％。上一页返回任务４：熟悉嵌入式Ｌｉｎｕｘ应用程序开发环境子任务１：嵌入式Ｌｉｎｕｘ开发环境的建立一、开发主机（宿主机ＰＣ）安装Ｌｉｎｕｘ操作系统此部分内容见附录三。二、开发工具软件的安装１.挂载目标板配套光盘