嵌入式系统开发:Arm与Linux的完美结合

[来源] 达内    [编辑] 达内   [时间]2012-06-19

 嵌入式系统的定义应当是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

   嵌入式系统的定义应当是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

  比如现在ATM取款机就是一个典型RTOS,embedded os主要包括两部分,一部分是处理器,比如Arm,POWERPC,MIPC,一部分是OS,比如Linux,wince,vxworks,us/os,etc.我现在主要学习的路线是arm+linux,选择arm主要是因为arm技术已经比较成熟,选择linux是因为linux是开源的,免费的,另外如果学好了linux就算将来不搞嵌入式系统开发这块,也可以专供linux服务器这一方面。

  学习嵌入式linux,主要做的就是四点,一点就是写bootloader,并移植到到nand flash上,第二点,编译kernel,并通过bootloader下载到nand flash上,第三点,在基于nand flash上建立文件系统,第四点,把写好的应用程序下载到target上。基本流程就是这么下来的,具体到开发板上时可能就有所差别了,下边就以深圳优龙公司的fs2410为目标板具体的上述一下开发的流程,以及在开发中应注意的问题。

  第一步:交叉编译环境的建立

  A: 基于linux操作系统的应用开发环境一般是由目标系统硬件(开发板)和宿主pc机所构成。目标硬件开发板用于运行操作系统和系统应用软件。而目标板所用到的操作系统的内核编译、应 程序的开发和调试则需要通过宿主pc机来完成(所以称为交叉编译)。双方之间一般通过串口,并口或以太网接口建立连接关系。安装linux os,比如redhao linux 9.0,可以采用默认安装(但要包含ftp服务),将该linux服务器接入局域网,其他的pc机可以用windows,需要的软件工具包括。

  (1)ftp客户端程序

  (2)telnet工具

  (3)移植到某一特定arm平台的linux操作系统内核源码

  (4)gnu编译工具,可由相关网站下载

  在某工作站pc上安装ftp客户端程序和telnet工具,linux os kernel的编译一般有一个比较固定的步骤,会根据Makefiel文件的不同而略有差异,可参考相关文档,按固定的步骤编译内核完成以后,会在相应目录生成可执行的二进制文件,通过ftp传到pc机上,热后通过串口或网络下载到开发板上。

  B:(1) 创建编译环境,在这个过程中,将设置一些环境变量,创建安装目录,安装内核源代码和头文件等。

  (2) 创建binutils.在这个过程结束后,会创建类似arm-linux-ld等工具。

  (3) 创建一个交叉编译版本的gcc,注意:在这个过程中,只能编译c程序,而不能编译c++程序。

  (4) 创建一个交叉编译版本的glibc,这里最容易出问题。

  (5) 创建一个交叉编译版本的gdb。这个过程结束后,会创建arm-linux_gdb

  (6) 重新创建gcc。前面创建gcc的过程没有编译c++编译器,现在glibc已经准备好了,所以这个步骤将完善gcc的交叉编译。

  (7) 重新创建glibc.

  如果在交叉编译过程中出现错误,那么请检查:

  版本选择是否正确,以及是否安装了相应的补丁;

  库文件路径设置是否正确;

  系统环境变量是否设置正确。

  第二步:编写bootloader并移植到开发板上

  A:bootloader(引导加载程序)是系统加电后运行的第一段代码。嵌入式系统中的bootloader相当于pc机中的bios。大多数bootloader都包含两种不同的操作模式,一种是启动加载(bootloading)模式, 这种模式下,bootloader从目标机上的某个固态存储器设备上将操作系统加载到RAM中运行,整个过程并没有用户的介入。这种模式是bootloader的正常工作模式,另一种是下载(downloading)模式。在这种模式下,目标机上的bootloader将通过串口或网络等通信手段从开发主机(host)上下载内核映像和根文件系统映像等到RAM中。然后可以再被bootloader写到目标机上的固态存储介质上。

  B:bootloader启动大多数都分为两个阶段

  (1):基本的硬件初始化(屏蔽所有的中断,关闭处理器内部指令/数据cache等)。

  为第二阶段准备RAM空间,如果是从某个固态存储媒质中,则复制bootlodaer的第二阶段代码到RAM。

  设置堆栈。

  跳转到第二阶段的C程序入口点。

  (2):初始化本阶段要使用的硬件设备。

  检查系统内存映射。

  将内核映像和根文件系统映像从flash读到RAM。

 

  为内核设置启动参数调用内核。

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