基于ARM和Linux交叉開發(fā)環(huán)境的搭建

摘要：交叉開發(fā)環(huán)境是嵌入式Linux開發(fā)的基礎(chǔ)．后續(xù)的開發(fā)過程幾乎都是基于此環(huán)境的。而ARM作為一種高性能、低成本的嵌入式RISC微處理器。已成為應(yīng)用最廣泛的嵌入式處理器。本文內(nèi)容包括基于32位ARM920T核“GEC2410”開發(fā)板的硬件結(jié)構(gòu)和嵌入式Linux交叉開發(fā)環(huán)境的概念和配置．開發(fā)工具的使用以及交叉調(diào)試器制作的方法。利用虛擬機(jī)在Windows操作系統(tǒng)下，為“GEC2410”開發(fā)板搭建了一個嵌入式Linux的運(yùn)行平臺。

關(guān)鍵詞：交叉開發(fā)環(huán)境；ARM；Linux

0 引言

目前，隨著ARM技術(shù)的日益成熟和廣泛應(yīng)用，基于ARM核的微處理器已經(jīng)成為嵌入式市場的主流。而建立面向ARM構(gòu)架的嵌入式操作系統(tǒng)也就成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題．在眾多的嵌入式操作系統(tǒng)中，許多開發(fā)人員都選擇Hnux，主要是因?yàn)樗窃创a公開而且是免費(fèi)的，可以讓任何人將其修改移植到自己的目標(biāo)平臺系統(tǒng)里使用。系統(tǒng)可以通過配置內(nèi)核，動態(tài)地加載和卸載內(nèi)核模塊機(jī)制，可以方便地在內(nèi)核中添加新的組件或卸載不再需要的內(nèi)核組件。

本文介紹了如何在Windows操作系統(tǒng)下利用Linux虛擬機(jī)、針對32位ARM920T內(nèi)核的$3C2410微處理器實(shí)現(xiàn)嵌入式LintLx應(yīng)用軟件的交叉開發(fā)環(huán)境，提出了一個比較完整的解決方案，并成功地為GEC2410開發(fā)板搭建了一個嵌入式應(yīng)用軟件開發(fā)環(huán)境。

1 GECMlO開發(fā)板硬件構(gòu)成

ARM處理器是一種支持16／32位雙指令集的高性能、低成本、低功耗的R ISC微處理器，目前已經(jīng)占領(lǐng)了75％以I：的32位RISC嵌入式產(chǎn)品f仃場。本文所選用的ARM920T微處理器屬于中端產(chǎn)品，應(yīng)用也十分廣泛。$3C2410是32位低功耗RISC宏單元，其工作頻率為203 MHz，同時支持Thumbl6位精。簡指令集，從而能以較小的存儲空間需求，獲得32位的系統(tǒng)性能。64M字節(jié)的SDRAM，由兩片K4S561632組成，工作在32位模式下；64M字節(jié)NAND Flash，采用的是K9F1208，可以兼容16M，32M或128M字節(jié)；10M以太網(wǎng)接口，采用的是CS8900Q3，帶傳輸和連接指示燈；2路UART串行口，波特率可高達(dá)115200bps，并具有RS232電乎轉(zhuǎn)換電路Embedded·ICE(20腳標(biāo)準(zhǔn)JTAG)接口和并口式j(luò)TAG接口，支持ADS，SDT軟件的卜．載和調(diào)試以及FLASH的燒寫。

2 嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境的搭建及開發(fā)工具的使用

2．1宿主機(jī)——目標(biāo)機(jī)模式

進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)前，先要做的是搭建一套基于Linux操作系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)環(huán)境，一般由目標(biāo)板(GEC2410開發(fā)板)和宿主機(jī)(LiUUX虛擬機(jī))所構(gòu)成。如圖1所示。嵌入式系統(tǒng)通常是一個資源受限的系統(tǒng)，因此直接在嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺上編寫軟件比較困難，有時候甚拿是不可能的．目前一般采用的解決辦法是首先在通用計(jì)算機(jī)上編寫程序，然后通過交叉編譯生成目標(biāo)平臺七可以運(yùn)行的二進(jìn)制代碼格式，最后再下載到目標(biāo)平臺上的特定位置．卜運(yùn)行．用來編譯這種程序的編譯器就叫交叉編譯器。為了不跟本地編譯器混淆，交叉編澤器的名字一般都有前綴。例如：arm．1inux—gcc。交叉開發(fā)環(huán)境是指編譯、鏈接和調(diào)試嵌入式應(yīng)用軟件的環(huán)境，它與運(yùn)行嵌入式應(yīng)用軟件的環(huán)境有所不同，通常采用宿主機(jī)／目標(biāo)機(jī)模式。

2．2 Linux服務(wù)器交叉編譯環(huán)境的建立

Linux服務(wù)器是嵌入式Linux內(nèi)核編譯、應(yīng)用程序開發(fā)、編譯等的公共平臺，在一個嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程中，有許多工作需要通過它來完成。交叉編譯工具用于編譯在目標(biāo)系統(tǒng)上運(yùn)行的嵌入式Linux內(nèi)核及應(yīng)用程序，包括編譯器、連接器、調(diào)試器以及代碼轉(zhuǎn)換J二具等實(shí)用程序，一般以瓜縮軟件包的方式提供給我們，稱為開發(fā)工具鏈(Toolchain)．目前基于ARM架構(gòu)的交叉編澤工具鏈為：allll-liuux．gcc-2．95．3。

1)GNU交叉工具鏈的下載

從ARM官方網(wǎng)站F載刪．a(chǎn)rm．tinux．org．a(chǎn)k，可以從該站點(diǎn)下載2．95．3工具鏈：

ftp：／／tip．a(chǎn)rm．Iinux．org．uk／pub／armlinux／toolehain／cross-2．95．3．tar．bz2

2)cross-2．95．3．tar．bz2包的安裝步驟

a．#mkdir／mr／local／arm；

b．#cp CROSS一2．95．3．tar．bz2／usr／local／ann；

C．#tar jxvf crog$一2．95．3．tar．bz2；

d．添加環(huán)境變量：在文{牛／ete／bashrc文件最后添加：

export PATH=／usr／local／arm／2．95．3／bin：$PATH：

e．工具鏈安裝完成。

2．3配置NFS服務(wù)的步驟

NFS服務(wù)就是將宿主機(jī)的一個目錄通過網(wǎng)絡(luò)可以被掛載到其他計(jì)算機(jī)上。并且作為其他計(jì)算機(jī)的一個目錄，其目的就是讓不同的機(jī)器、不同的操作系統(tǒng)之間可以彼此共享文件。

NFS的使用分服務(wù)器端和客戶端，其中服務(wù)器端提供要共享的文件，客戶端通過掛載“mount”這一動作實(shí)現(xiàn)對共享文件的訪問操作。下面主要介紹GEC24 10開發(fā)板的Linux系統(tǒng)與虛擬機(jī)的LintLx通過NFS實(shí)現(xiàn)文件共享的方法與步驟：

1)在虛擬機(jī)linux配置nfs服務(wù)，編輯nfs配置文件／etdexports，設(shè)置共享目錄如：vi／etc／exports，添加：／root／nfs—share·(rw，sync，no—root—squash)。rW表示允許下位機(jī)讀寫該目錄，no_root_squash允許下位機(jī)以主機(jī)root用戶身份掛載根文件系統(tǒng)。

2)在虛擬機(jī)linux啟動NFS服務(wù)：(修改配置文件后就需要蕈新啟動施服務(wù))#／etc／init．d／nfs reSTart或者用命令：#service nfs restarto.

3)防火墻的關(guān)閉。選擇系統(tǒng)設(shè)置一>安全級別，將安全級別改為“無防火墻”。

4)用交叉網(wǎng)線連接PC機(jī)(虛擬機(jī))與開發(fā)板，目的讓兩個linux處在同一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。

開發(fā)板的ip地址是：192．168．2．223，因此配置虛擬機(jī)ip為192．168．2開頭的ip地址，如可用下列命令配置：#ifcONfigethO 192．168．2．23。

5)在開發(fā)板linux系統(tǒng)中掛載虛擬機(jī)linux的NFS共享目錄，執(zhí)行下列命令：#mkdir／tmp／nfs#mount—t nfs一0 nolock192．168．2．23：／root／nfs—share／trap／nfs。

2．4交叉調(diào)試器的制作

2．4．1交叉調(diào)試器的結(jié)構(gòu)

程序的調(diào)試足檢杏程序正確性、可靠性、穩(wěn)定性的重要手段，也是應(yīng)用程序開發(fā)必不可少的組成部分。嵌入式軟件開發(fā)過程中的交叉調(diào)試與本地軟件開發(fā)過程中的調(diào)試方式有所差別。本地軟件開發(fā)調(diào)試器與被調(diào)試的程序往往運(yùn)行在同一臺計(jì)算機(jī)}：。而嵌入式軟件開發(fā)過程中，調(diào)試時采用的是在宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間進(jìn)行的交叉調(diào)試。調(diào)試器運(yùn)行在宿主機(jī)，但被調(diào)試的進(jìn)程卻是運(yùn)行在目標(biāo)板。調(diào)試器和被調(diào)試進(jìn)程通過串口或者網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，調(diào)試器可以控制、訪問被調(diào)試進(jìn)程，讀取被調(diào)試進(jìn)程的當(dāng)前狀態(tài)，并能夠改變被調(diào)試進(jìn)程的運(yùn)行狀態(tài)。

2．4．2制作交叉調(diào)試器的方法

1)解壓源碼包：tar zxf gdb一6．0．tar．gz

2)配置：cd gdb一6．0

mkdir build．．a(chǎn)rm．．1inux

cd build．．a(chǎn)rm．．1inux

．．／configure--target=arm·linux一一prefix=／usr／local／arm／2．95．3／

3)編譯：make

4)安裝：make install

在／usr／locaL／arm／2．95．3／bin／目錄下生成alTfl-linuxgdb工具

5)編譯生成針對f1．Eln處理器的gdbserver

a．進(jìn)入sdb源代碼包中的gdb$erver目錄

cd sdb-6．0

cd gdb／gdbserver

b．配置生成gdbserver

chmod U+X configure

CC=arnl—linux—gcc．／configure一一host=arm-linux

6)通過凼，將gdbserver／gdbreplay到目標(biāo)板中

7)啟動目標(biāo)板上的gdbserversabserver 192．168．1．88：2345 cross-teat其中192．168．1．88是目標(biāo)板的IP地址。2345是任意指定的端口，也可以是其他端口。

8)啟動宿主機(jī)端arm．1inux-gdb調(diào)試器在宿主機(jī)的工作目錄中有對應(yīng)的程序和源文件

#arm·hnux-柚CI'OS8一teat

(gdb)target remote 192．168．1．88：2345

連接遠(yuǎn)程gdbserver

(sab)b main

設(shè)置斷點(diǎn)

(Sdb)C運(yùn)行

3 結(jié)束語

本文在分析了GEC2410開發(fā)板和Linux的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，介紹了嵌入式Linux開發(fā)平臺的搭建過程，并詳細(xì)介紹了配置NFS服務(wù)和制作交叉調(diào)試器的方法和步驟。這樣就可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行各種驅(qū)動程序和應(yīng)用程序的開發(fā)。