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  • 嵌入式系統開發:Arm與Linux的完美結合

    [來源] 達內    [編輯] 達內   [時間]2012-06-19

     嵌入式系統的定義應當是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。

       嵌入式系統的定義應當是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。

      比如現在ATM取款機就是一個典型RTOS,embedded os主要包括兩部分,一部分是處理器,比如Arm,POWERPC,MIPC,一部分是OS,比如Linux,wince,vxworks,us/os,etc.我現在主要學習的路線是arm+linux,選擇arm主要是因為arm技術已經比較成熟,選擇linux是因為linux是開源的,免費的,另外如果學好了linux就算將來不搞嵌入式系統開發這塊,也可以專供linux服務器這一方面。

      學習嵌入式linux,主要做的就是四點,一點就是寫bootloader,并移植到到nand flash上,第二點,編譯kernel,并通過bootloader下載到nand flash上,第三點,在基于nand flash上建立文件系統,第四點,把寫好的應用程序下載到target上。基本流程就是這么下來的,具體到開發板上時可能就有所差別了,下邊就以深圳優龍公司的fs2410為目標板具體的上述一下開發的流程,以及在開發中應注意的問題。

      第一步:交叉編譯環境的建立

      A: 基于linux操作系統的應用開發環境一般是由目標系統硬件(開發板)和宿主pc機所構成。目標硬件開發板用于運行操作系統和系統應用軟件。而目標板所用到的操作系統的內核編譯、應用程序的開發和調試則需要通過宿主pc機來完成(所以稱為交叉編譯)。雙方之間一般通過串口,并口或以太網接口建立連接關系。安裝linux os,比如redhao linux 9.0,可以采用默認安裝(但要包含ftp服務),將該linux服務器接入局域網,其他的pc機可以用windows,需要的軟件工具包括。

      (1)ftp客戶端程序

      (2)telnet工具

      (3)移植到某一特定arm平臺的linux操作系統內核源碼

      (4)gnu編譯工具,可由相關網站下載

      在某工作站pc上安裝ftp客戶端程序和telnet工具,linux os kernel的編譯一般有一個比較固定的步驟,會根據Makefiel文件的不同而略有差異,可參考相關文檔,按固定的步驟編譯內核完成以后,會在相應目錄生成可執行的二進制文件,通過ftp傳到pc機上,熱后通過串口或網絡下載到開發板上。

      B:(1) 創建編譯環境,在這個過程中,將設置一些環境變量,創建安裝目錄,安裝內核源代碼和頭文件等。

      (2) 創建binutils.在這個過程結束后,會創建類似arm-linux-ld等工具。

      (3) 創建一個交叉編譯版本的gcc,注意:在這個過程中,只能編譯c程序,而不能編譯c++程序。

      (4) 創建一個交叉編譯版本的glibc,這里最容易出問題。

      (5) 創建一個交叉編譯版本的gdb。這個過程結束后,會創建arm-linux_gdb

      (6) 重新創建gcc。前面創建gcc的過程沒有編譯c++編譯器,現在glibc已經準備好了,所以這個步驟將完善gcc的交叉編譯。

      (7) 重新創建glibc.

      如果在交叉編譯過程中出現錯誤,那么請檢查:

      版本選擇是否正確,以及是否安裝了相應的補丁;

      庫文件路徑設置是否正確;

      系統環境變量是否設置正確。

      第二步:編寫bootloader并移植到開發板上

      A:bootloader(引導加載程序)是系統加電后運行的第一段代碼。嵌入式系統中的bootloader相當于pc機中的bios。大多數bootloader都包含兩種不同的操作模式,一種是啟動加載(bootloading)模式,在這種模式下,bootloader從目標機上的某個固態存儲器設備上將操作系統加載到RAM中運行,整個過程并沒有用戶的介入。這種模式是bootloader的正常工作模式,另一種是下載(downloading)模式。在這種模式下,目標機上的bootloader將通過串口或網絡等通信手段從開發主機(host)上下載內核映像和根文件系統映像等到RAM中。然后可以再被bootloader寫到目標機上的固態存儲介質上。

      B:bootloader啟動大多數都分為兩個階段

      (1):基本的硬件初始化(屏蔽所有的中斷,關閉處理器內部指令/數據cache等)。

      為第二階段準備RAM空間,如果是從某個固態存儲媒質中,則復制bootlodaer的第二階段代碼到RAM。

      設置堆棧。

      跳轉到第二階段的C程序入口點。

      (2):初始化本階段要使用的硬件設備。

      檢查系統內存映射。

      將內核映像和根文件系統映像從flash讀到RAM。

     

      為內核設置啟動參數調用內核。

    資源下載

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