【E問E答】嵌入式項目中使用Linux有哪些技巧？

　　步驟2：引導(dǎo)序列、時鐘系統(tǒng)、存儲器和串行接口

　　典型的嵌入式Linux啟動順序執(zhí)行如下：

　　1)引導(dǎo)加載程序固件(示例項目里的U-Boot)運行于目標(biāo)MCU內(nèi)置閃存(無需外部存儲器)，并在上電/復(fù)位后，執(zhí)行所有必需的初始化工作，包括設(shè)置串口和用于外部存儲器(RAM)訪問的存儲器控制器。

　　2)U-Boot可將Linux映像從外部Flash轉(zhuǎn)移到外部RAM，并將控制交接到RAM中的內(nèi)核入口點?？蓧嚎sLinux映像以節(jié)省閃存空間，代價是在啟動時要付出解壓縮時間。

　　3)Linux進(jìn)行引導(dǎo)并安裝基于RAM的文件系統(tǒng)(initramfs)作為根文件系統(tǒng)。在項目構(gòu)建時，Initramfs被填充以所需的文件和目錄，然后被簡單地鏈接到內(nèi)核。

　　4)在Linux內(nèi)核下，執(zhí)行/sbin/init。/sbin/init程序按照/etc/inittab中配置文件的描述對系統(tǒng)進(jìn)行初始化。

　　5)一旦初始化進(jìn)程完成運行級執(zhí)行和/sbin/init里的命令，它會啟動一個登錄進(jìn)程。

　　6)殼初始化文件/etc/profile的執(zhí)行，標(biāo)志著啟動過程的完成。

　　通過使能就地執(zhí)行(ExecuteInPlace——XIP)可以顯著縮短啟動時間、提升整體性能，XIP是從閃存執(zhí)行代碼的方法。通常，Linux代碼是從閃存加載到外部存儲器，然后從外部存儲器執(zhí)行。通過從閃存執(zhí)行，因不再需復(fù)制這步，從而只需較少的存儲器，且只讀存儲器不再占程序空間。

　　本文的示例項目基于STM32F429MCU。事實上，用戶可能會發(fā)現(xiàn)，開始時，STM32F4系列MCU的外設(shè)初始化不容易掌握。幸運的是，意法半導(dǎo)體開發(fā)了一些工具來幫助解決這一問題。STM32CubeMX初始化代碼生成器(部件編號UM1718)屬于最新的。該工具包括外設(shè)初始化的每一個細(xì)節(jié)，在配置外設(shè)時，會顯示警告和錯誤、并警告硬件沖突。

　　對小型嵌入式Linux項目來說，STM32F429MCU內(nèi)部閃存足夠用。重要的是要記住：嵌入式Linux項目中使用多個二進(jìn)制映像(引導(dǎo)加載程序、Linux內(nèi)核和根文件系統(tǒng))：這些都需要閃存扇區(qū)邊界對齊。這就避免了在裝載一個圖像時，另一圖像被部分刪除或損壞的風(fēng)險。

　　步驟3：在主機上安裝Linux

　　要構(gòu)建一個嵌入式Linux項目，一臺Linux主機是必需的。對于WindowsPC，最好是安裝OracleVirtualBox，以創(chuàng)建“一臺”512MbyteRAM和16Gbyte硬盤的新虛擬機。

　　有許多Linux版本可用;據(jù)筆者的經(jīng)驗，Debian就是與VirtualBox環(huán)境相匹配的一款。這款Linux主機必須能夠訪問互聯(lián)網(wǎng)，以便下載針對這款A(yù)RMCortex-M目標(biāo)MCU的GNU交叉編譯工具。設(shè)計師將創(chuàng)建一個類似于圖1所示的樹形結(jié)構(gòu)，并將交叉構(gòu)建工具提存到/tools文件夾。

　　在這點上，有必要建立一個ACTIVATE.sh腳本。只需使用下列代碼就可實現(xiàn)。(......>是提取到的GNU工具文件夾路徑)：

　　exportINSTALL_ROOT=.......>

　　exportPATH=$INSTALL_ROOT/bin:$PATH

　　exportCROSS_COMPILE=arm-uclinuxeabiexport

　　CROSS_COMPILE_APPS=arm-uclinuxeabiexport

　　MCU=STMDISCO

　　exportARCH=arm

　　在干凈的Linux系統(tǒng)中安裝GNU工具，但其使用并非自給自足，實際上還需要其它系統(tǒng)的配合。其運行實際上依賴于若干其它系統(tǒng)組件(如主機C/C++ 編譯器、標(biāo)準(zhǔn)C函數(shù)庫頭文件，以及一些系統(tǒng)工具)。獲得這些必要組件的一種方法是安裝用于C的Eclipse集成開發(fā)環(huán)境(IDE)。除解決這個迫在眉睫的問題外，EclipseIDE還可在開發(fā)過程中的許多其它方面提供幫助，當(dāng)然，詳述EclipseIDE的特性不是本文目的。

　　現(xiàn)在，是時候啟用Linux終端工具了：點擊“應(yīng)用程序(Applications)”，然后“附件(Accessories)”和“終端(Terminal)”(見圖2)。

　　圖2：Linux包含的“終端(Terminal)”工具和“文件(Files)”、一種類似Windows資源管理器的圖形化工具。

　　終端是用于配置Linux主機和構(gòu)建嵌入式Linux應(yīng)用程序的主要工具。鍵入以下命令來安裝Eclipse和其它所需工具：

　　su[輸入根用戶密碼]

　　apt-getinstalleclipse-cdt

　　apt-getinstallgenromfs

　　apt-getinstalllibncurses5-dev

　　apt-getinstallgit

　　apt-getinstallmc

　　準(zhǔn)備該Linux項目的最后一步是下載STM32F429DiscoveryBuildroot，并解壓到/uclinux文件夾。

　　步驟4：用Buildroot構(gòu)建μClinux

　　現(xiàn)在有必要關(guān)閉先前使用根用戶配置文件的終端，并啟動一個新終端。在命令行中輸入“mc”，并使用導(dǎo)航器導(dǎo)航到“Documents”，然后輸入 “uClinux”命令。按Ctrl+O并激活LinuxARMCortex-M開發(fā)部分，并運行“.ACTIVATE.sh”命令。再次按下 Ctrl+O并進(jìn)入“stm32f429-linux-builder-master”文件夾。

　　用戶現(xiàn)在有兩個選擇。如果使用VirtualBox中的示例項目，請遵循“makeclean”和“makeall”命令序列。如果準(zhǔn)備一個全新環(huán)境，使用“make”命令。約30分鐘后，新的μClinux映像將可用，如下所示：

　　outubootu-boot.bin

　　outkernelarcharmbootxipuImage.bin

　　outromfs.bin

　　將這些新映像寫入閃存。如果使用Windows和ST-LINK工具，下面的代碼將工作：

　　ST-LINK_CLI.exe-ME

　　ST-LINK_CLI.exe-P“u-boot.bin”0x08000000

　　ST-LINK_CLI.exe-P“xipuImage.bin”0x08020000

　　ST-LINK_CLI.exe-P“romfs.bin”0x08120000

　　將串行調(diào)試器(serialconsole)連接到目標(biāo)電路板(外部RX=>PC10、外部TX=>PC11、115200bits/s、8個數(shù)據(jù)位、無奇偶校驗、1個停止位模式)，然后按下復(fù)位按鈕，該μClinux項目將啟動運行。開機輸出將顯示在串行調(diào)試器上，顯示屏將出現(xiàn)Linux的企鵝標(biāo)識。

　　步驟5：創(chuàng)建“你好，世界”應(yīng)用

　　現(xiàn)在，按照代碼示例和下面的說明，將一個用戶應(yīng)用添加到μClinux項目中。

　　創(chuàng)建：“stm32f429-linux-builder-master/user/src/hello.c”文件:

　　#include

　　intmain(){

　　printf(“Hello,worldn”);

　　return0;

　　}

　　必要時使用Tab鍵，創(chuàng)建：“stm32f429-linux-builder-master/user/Makefile”文件：

　　CC=$(CROSS_COMPILE)gcc

　　LDFLAGS?=$(CFLAGS)

　　target_out?=out

　　all:checkdirs

　　[Tab]$(CC)$(LDFLAGS)src/hello/hello.c-o$(target_out)/bin/

　　hello$(LDLIBS)

　　[Tab]-rm-rf$(target_out)/bin/*.gdb

　　checkdirs:

　　[Tab]mkdir-p$(target_out)/bin

　　clean:

　　[Tab]-rm-rf$(target_out)

　　通過activate.sh腳本，在不激活交叉編譯環(huán)境下，在主機測試“Hello,world”這個應(yīng)用。

　　在/user文件夾下，輸入：

　　makeall

　　./out/bin/hello

　　為將hello.c嵌入到LinuxBuildroot里的腳本，修改mk/rootf.mak文件，必要時，使用Tab鍵。(粗體字表示新行開始處)：

　　...

　　user_hello:

　　[Tab]make-C$(user_dir)CROSS_COMPILE=$(CROSS_

　　COMPILE)CFLAGS=$(ROOTFS_CFLAGS)target_

　　out=$(target_out_user)

　　$(rootfs_target):$(rootfs_dir)$(target_out_busybox)/.config

　　user_hello

　　[Tab]cp-af$(rootfs_dir)/*$(target_out_romfs)

　　[Tab]cp-f$(target_out_kernel)/fs/ext2/ext2.ko$(target_out_romfs)/lib/modules

　　[Tab]cp-f$(target_out_kernel)/fs/mbcache.ko$(target_out_romfs)/lib/modules

　　[Tab]cp-f$(target_out_user)/bin/*$(target_out_romfs)/usr/bin

　　需對mk/defs.mak文件做最后修改。加入以下幾行：

　　...

　　user_dir:=$(root_dir)/user

　　target_out_user:=$(target_out)/user

　　user_dir:=$(root_dir)/user

　　target_out_user:=$(target_out)/user

　　一旦在目標(biāo)MCU上建成、下載并運行映像，就可在/usr/bin目錄中找到該應(yīng)用程序以及其它已有的應(yīng)用程序。在連接到Discovery板的終端上鍵入“hello[回車]”，可對該應(yīng)用進(jìn)行測試。