第5章嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立ppt課件

1、第第5章嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立章嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立Page 2本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)n 主機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立主機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立n 嵌入式嵌入式Linux系統(tǒng)內(nèi)核的裁剪、編譯系統(tǒng)內(nèi)核的裁剪、編譯n 嵌入式嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)板的燒寫系統(tǒng)開(kāi)發(fā)板的燒寫Page 3建立主機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境建立主機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境n 1、交叉編譯n 什么是交叉工具鏈？n 為什么要使用交叉工具鏈?n 所謂交叉編譯就是在一個(gè)平臺(tái)上生成可以在另一個(gè)平臺(tái)上執(zhí)行的代碼。Page 4裝置裝置n 進(jìn)行嵌入式開(kāi)發(fā)前，首先需安裝交叉工具鏈，步驟如下：進(jìn)行嵌入式開(kāi)發(fā)前，首先需安裝交叉工具鏈，步驟如下：n 1. 解壓工具鏈到某一目錄下解壓工具鏈到某一目

2、錄下n 例：例：tar xvzf arm-linux-gcc-4.3.2.tar.gz C /n 2. 修改修改/etc/profile ,添加添加n pathmunge /usr/local/arm/4.3.2/binn 3. 執(zhí)行執(zhí)行source /etc/profilePage 5使用使用n 編譯器：編譯器：arm-linux-gccn arm-linux-gcc hello.c o hellon 反匯編工具：反匯編工具：arm-linux-objdumpn arm-linux-objdump D S hellon ELF文件查看工具：文件查看工具：arm-linux-readelfn

3、arm-linux-readelf a hellon arm-linux-readelf d hello 查看查看hello使用的動(dòng)態(tài)庫(kù)使用的動(dòng)態(tài)庫(kù)Page 6編譯嵌入式編譯嵌入式Linux內(nèi)核內(nèi)核嵌入式嵌入式Linux系統(tǒng)由系統(tǒng)由Linux內(nèi)核與根文件系統(tǒng)兩內(nèi)核與根文件系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，兩者缺一不可。部分構(gòu)成，兩者缺一不可。Page 7內(nèi)核制作內(nèi)核制作n 制作嵌入式平臺(tái)使用的制作嵌入式平臺(tái)使用的Linux內(nèi)核，方法和制作內(nèi)核，方法和制作PC平臺(tái)的平臺(tái)的Linux內(nèi)核內(nèi)核基本一致，下面使用對(duì)比的方式介紹如何制作用于嵌入式開(kāi)發(fā)板的內(nèi)基本一致，下面使用對(duì)比的方式介紹如何制作用于嵌入式開(kāi)發(fā)板的內(nèi)核。核

4、。n 1、清除原有配置與中間文件、清除原有配置與中間文件n x86: make distcleann arm: make distcleann 2、配置內(nèi)核、配置內(nèi)核n x86: make menuconfign arm: make menuconfig ARCH=armn 3、編譯內(nèi)核、編譯內(nèi)核n x86: make bzImagen arm: make uImage ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linuxPage 8根文件系統(tǒng)根文件系統(tǒng)n 根文件系統(tǒng)是根文件系統(tǒng)是Linux啟動(dòng)時(shí)使用的第一個(gè)文件系統(tǒng)。沒(méi)有根文件系統(tǒng)，啟動(dòng)時(shí)使用的第一個(gè)文件系統(tǒng)。沒(méi)有根文件系統(tǒng)，Li

5、nux將無(wú)法正常啟動(dòng)。將無(wú)法正常啟動(dòng)。n 根文件系統(tǒng)由一系列目錄組成，目錄中包含了應(yīng)用程序、根文件系統(tǒng)由一系列目錄組成，目錄中包含了應(yīng)用程序、C庫(kù)、以及庫(kù)、以及相關(guān)的配置文件。相關(guān)的配置文件。Page 9根文件系統(tǒng)根文件系統(tǒng)n 1、創(chuàng)建根文件系統(tǒng)的目錄、創(chuàng)建根文件系統(tǒng)的目錄n mkdir rootfsn cd rootfsn mkdir bin dev etc lib proc sbin sys usr mnt tmp varn mkdir usr/bin usr/lib usr/sbin lib/modulesn 2、創(chuàng)建設(shè)備文件、創(chuàng)建設(shè)備文件n cd dev/n mknod -m 666

6、console c 5 1n mknod -m 666 null c 1 3n cd .n 3、裝置、裝置/etcn tar etc.tar.gz C /xxx/rootfsPage 10根文件系統(tǒng)根文件系統(tǒng)n 4、編譯內(nèi)核模塊、編譯內(nèi)核模塊n 進(jìn)入進(jìn)入Linux內(nèi)核目錄內(nèi)核目錄linux 2.6.29）n make modules ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-n 5、安裝內(nèi)核模塊、安裝內(nèi)核模塊n make modules_install ARCH=arm INSTALL_MOD_PATH=/xxx/rootfsPage 11根文件系統(tǒng)根文件系統(tǒng)Busyb

7、ox: 嵌入式開(kāi)發(fā)中的瑞士軍刀嵌入式開(kāi)發(fā)中的瑞士軍刀n 6、配置、配置busyboxn 進(jìn)入進(jìn)入busybox目錄執(zhí)行目錄執(zhí)行n make menuconfign a.進(jìn)入進(jìn)入Busybox Settings n build Options-n 選中選中“Build busybox as a static binary”, 靜態(tài)鏈接靜態(tài)鏈接n Cross Compiler prefix (arm-linux-)n Installation Options-n 選中選中“Dont use /usr”, 選中該項(xiàng)可以避免選中該項(xiàng)可以避免busybox 被安裝到宿被安裝到宿主系統(tǒng)的主系統(tǒng)的/usr目

8、錄下，破壞宿主系統(tǒng)目錄下，破壞宿主系統(tǒng)n Busybox Installation Prefix (/xxx/rootfs)n 該選項(xiàng)表明編譯后的該選項(xiàng)表明編譯后的busybox的安裝位置的安裝位置Page 12根文件系統(tǒng)根文件系統(tǒng)n 7、編譯、安裝、編譯、安裝busyboxn make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-n make installPage 13Ramdiskn 基于前面步驟制作好的根文件系統(tǒng)，可進(jìn)基于前面步驟制作好的根文件系統(tǒng)，可進(jìn)n 一步制作一步制作ramdisk，步驟如下：，步驟如下：n 1、genext2fs -b 8192 -d /x

9、xx/rootfs ramdiskn * genext2fs 為產(chǎn)生為產(chǎn)生ramdisk的工具的工具*n 2、gzip -9 -f ramdiskPage 14BootLoadern 什么是什么是BootLoader？Page 15軟件層次軟件層次n 一個(gè)嵌入式系統(tǒng)從軟件角度來(lái)看分為三個(gè)層次：一個(gè)嵌入式系統(tǒng)從軟件角度來(lái)看分為三個(gè)層次：n 1. 引導(dǎo)加載程序引導(dǎo)加載程序n 包括固化在固件包括固化在固件(firmware)中的中的boot 程序程序(可選可選)，和，和BootLoader 兩兩大部分。大部分。n 2. Linux 內(nèi)核內(nèi)核n 特定于嵌入式平臺(tái)的定制內(nèi)核。特定于嵌入式平臺(tái)的定制內(nèi)核。

10、n 3. 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)n 包括了系統(tǒng)命令和應(yīng)用程序。包括了系統(tǒng)命令和應(yīng)用程序。Page 16n 一個(gè)同時(shí)裝有BootLoader、內(nèi)核的啟動(dòng)參數(shù)、內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像的固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備的典型空間分配結(jié)構(gòu)圖：軟件層次軟件層次Page 17回憶回憶PCn PC機(jī)中的引導(dǎo)加載程序由機(jī)中的引導(dǎo)加載程序由BIOS其本質(zhì)是一段固件程序和其本質(zhì)是一段固件程序和GRUB或或LILO一起組成。一起組成。BIOS在完成硬件檢測(cè)和資源分配后，將硬盤中的在完成硬件檢測(cè)和資源分配后，將硬盤中的引導(dǎo)程序讀到系統(tǒng)內(nèi)存中然后將控制權(quán)交給引導(dǎo)程序。引導(dǎo)程序的主引導(dǎo)程序讀到系統(tǒng)內(nèi)存中然后將控制權(quán)交給引導(dǎo)程序。引導(dǎo)程序的主要任

11、務(wù)是將內(nèi)核從硬盤上讀到內(nèi)存中要任務(wù)是將內(nèi)核從硬盤上讀到內(nèi)存中,然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的入口點(diǎn)去運(yùn)然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的入口點(diǎn)去運(yùn)行，即啟動(dòng)操作系統(tǒng)。行，即啟動(dòng)操作系統(tǒng)。Page 18定義定義n 在嵌入式系統(tǒng)中，通常沒(méi)有像在嵌入式系統(tǒng)中，通常沒(méi)有像BIOS那樣的固件程序，因此整個(gè)系統(tǒng)那樣的固件程序，因此整個(gè)系統(tǒng)的加載啟動(dòng)任務(wù)就完全由的加載啟動(dòng)任務(wù)就完全由BootLoader來(lái)完成。比如在一個(gè)基于來(lái)完成。比如在一個(gè)基于ARM7TDMI core的嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)在上電或復(fù)位時(shí)都從地址的嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)在上電或復(fù)位時(shí)都從地址0 x00000000開(kāi)始執(zhí)行。而在這個(gè)地址處安排的通常就是系統(tǒng)的開(kāi)始執(zhí)行。而在這個(gè)地

12、址處安排的通常就是系統(tǒng)的BootLoader程序。程序。Page 19定義定義n 簡(jiǎn)單地說(shuō)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，BootLoader就是在操作系統(tǒng)運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序。就是在操作系統(tǒng)運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序。通過(guò)這段小程序，可以初始化硬件設(shè)備，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶通過(guò)這段小程序，可以初始化硬件設(shè)備，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)做好準(zhǔn)備。到一個(gè)合適的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)做好準(zhǔn)備。Page 20裝置裝置n 系統(tǒng)加電或復(fù)位后，所有的系統(tǒng)加電或復(fù)位后，所有的CPU通常都從通常都從CPU制造商預(yù)先安排地址制造商預(yù)先安排地址開(kāi)始執(zhí)行。比如，開(kāi)始執(zhí)行。比如，S3C2

13、410在復(fù)位后從地址在復(fù)位后從地址0 x00000000起開(kāi)始執(zhí)行。起開(kāi)始執(zhí)行。而嵌入式系統(tǒng)則將固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備比如：而嵌入式系統(tǒng)則將固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備比如：FLASH安排在這個(gè)地址安排在這個(gè)地址上，而上，而bootloader程序又安排在固態(tài)存儲(chǔ)器的最前端，這樣就能保證程序又安排在固態(tài)存儲(chǔ)器的最前端，這樣就能保證在系統(tǒng)加電后，在系統(tǒng)加電后，CPU首先執(zhí)行首先執(zhí)行BootLoader程序。程序。Page 21移植移植n 為什么需要進(jìn)行為什么需要進(jìn)行bootloader移植？移植？Page 22移植移植n 每種不同的每種不同的CPU體系結(jié)構(gòu)都有不同的體系結(jié)構(gòu)都有不同的BootLoader。除了依賴于。除了

14、依賴于CPU的體系結(jié)構(gòu)外，的體系結(jié)構(gòu)外，BootLoader 還依賴于具體的嵌入式板級(jí)設(shè)備的配置，還依賴于具體的嵌入式板級(jí)設(shè)備的配置，比如板卡的硬件地址分配，外設(shè)芯片的類型等。這也就是說(shuō)，對(duì)于兩比如板卡的硬件地址分配，外設(shè)芯片的類型等。這也就是說(shuō)，對(duì)于兩塊不同的開(kāi)發(fā)板而言，即使它們是基于同一種塊不同的開(kāi)發(fā)板而言，即使它們是基于同一種CPU而構(gòu)建的，但如果而構(gòu)建的，但如果他們的硬件資源或配置不一致的話，要想在一塊開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行的他們的硬件資源或配置不一致的話，要想在一塊開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行的BootLoader程序也能在另一塊板子上運(yùn)行，還是需要作修改。程序也能在另一塊板子上運(yùn)行，還是需要作修改。Page

15、 23流程流程n BootLoader 的啟動(dòng)過(guò)程可分為單階段的啟動(dòng)過(guò)程可分為單階段Single-Stage和多階段和多階段Multi-Stage兩種，通常多階段的兩種，通常多階段的BootLoader 具有更復(fù)雜的功具有更復(fù)雜的功能，更好的可移植性。從固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備上啟動(dòng)的能，更好的可移植性。從固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備上啟動(dòng)的BootLoader 大多采大多采用兩階段，即啟動(dòng)過(guò)程可以分為用兩階段，即啟動(dòng)過(guò)程可以分為stage 1和和stage2：stage1完成初始完成初始化硬件，為化硬件，為stage2準(zhǔn)備內(nèi)存空間，并將準(zhǔn)備內(nèi)存空間，并將stage2復(fù)制到內(nèi)存中，設(shè)置復(fù)制到內(nèi)存中，設(shè)置堆棧，然后跳轉(zhuǎn)到堆

16、棧，然后跳轉(zhuǎn)到stage2。Page 24流程流程n BootLoader 的的stage1 通常包括以下步驟：通常包括以下步驟：n 硬件設(shè)備初始化硬件設(shè)備初始化n 為加載為加載BootLoader 的的stage2 準(zhǔn)備準(zhǔn)備RAM 空間空間n 拷貝拷貝BootLoader 的的stage2 到到RAM 空間中空間中n 設(shè)置好堆棧設(shè)置好堆棧why?）n 跳轉(zhuǎn)到跳轉(zhuǎn)到stage2 的的C 入口點(diǎn)入口點(diǎn)Page 25流程流程n BootLoader 的的stage2 通常包括以下步驟：通常包括以下步驟：n 初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備n 將內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像從

17、將內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像從flash 上讀到上讀到RAM 中中n 調(diào)用內(nèi)核調(diào)用內(nèi)核Page 26內(nèi)存分布內(nèi)存分布Page 27Uboot介紹介紹n Uboot是德國(guó)是德國(guó)DENX小組開(kāi)發(fā)的用于多種嵌入式小組開(kāi)發(fā)的用于多種嵌入式CPU（ MIPS、x86、ARM、XScale等的等的bootloader程序程序,UBoot不僅支持嵌入式不僅支持嵌入式Linux系統(tǒng)的引導(dǎo)，還支持系統(tǒng)的引導(dǎo)，還支持VxWorks, QNX等多種嵌入式操作系統(tǒng)。等多種嵌入式操作系統(tǒng)。n 從下面地址可以下載到從下面地址可以下載到uboot的源代碼：的源代碼：n ftpftp.denx.de/pub/u-boot/Pa

18、ge 28目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)n 進(jìn)入到進(jìn)入到UBOOT目錄，可以得到如下的目錄結(jié)構(gòu)：目錄，可以得到如下的目錄結(jié)構(gòu)：n boardn commonn cpun diskn docn driversn dttn examplesn fsn includePage 29目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)n lib_armn lib_genericn lib_i386n lib_m68kn lib_microblazen lib_mipsn lib_niosn lib_nios2n lib_ppcn netn postn rtcn toolsPage 30目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)n Boardn 和開(kāi)發(fā)板有關(guān)的文件。每一個(gè)開(kāi)發(fā)板

19、都以一個(gè)子目錄出現(xiàn)在當(dāng)前目錄和開(kāi)發(fā)板有關(guān)的文件。每一個(gè)開(kāi)發(fā)板都以一個(gè)子目錄出現(xiàn)在當(dāng)前目錄中，比如中，比如:SMDK2410,子目錄中存放與開(kāi)發(fā)板相關(guān)的文件。子目錄中存放與開(kāi)發(fā)板相關(guān)的文件。n Commonn 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)Uboot支持的命令。支持的命令。n Cpun 與特定與特定CPU架構(gòu)相關(guān)的代碼，每一款架構(gòu)相關(guān)的代碼，每一款Uboot下支持的下支持的CPU在該目錄下在該目錄下對(duì)應(yīng)一個(gè)子目錄，比如有子目錄對(duì)應(yīng)一個(gè)子目錄，比如有子目錄arm920t等。等。Page 31目錄結(jié)構(gòu)目錄結(jié)構(gòu)n Diskn 對(duì)磁盤的支持。對(duì)磁盤的支持。n Docn 文檔目錄。文檔目錄。Uboot有非常完善的文檔，推薦大家參考閱讀。有非常完善的文檔，推薦大家參考閱讀。n Driversn Uboot支持的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序都放在該目錄，比如各種網(wǎng)卡、支