嵌入式系統(tǒng)開發(fā)：Arm與Linux的完美結合

嵌入式系統(tǒng)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(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。

比如現(xiàn)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(xiàn)在主要學習的路線是arm+linux，選擇arm主要是因為arm技術已經(jīng)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(tǒng)開發(fā)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(tǒng)，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(fā)板上時可能就有所差別了，下邊就以深圳優(yōu)龍公司的fs2410為目標板具體的上述一下開發(fā)的流程，以及在開發(fā)中應注意的問題。

第一步：交叉編譯環(huán)境的建立

A: 基于linux操作系統(tǒng)的應用開發(fā)環(huán)境一般是由目標系統(tǒng)硬件（開發(fā)板）和宿主pc機所構成。目標硬件開發(fā)板用于運行操作系統(tǒng)和系統(tǒng)應用軟件。而目標板所用到的操作系統(tǒng)的內核編譯、應用程序的開發(fā)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(wǎng)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(wǎng)，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(tǒng)內核源碼

（4）gnu編譯工具，可由相關網(wǎng)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(jù)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(zhí)行的二進制文件,通過ftp傳到pc機上，熱后通過串口或網(wǎng)絡下載到開發(fā)板上。

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

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

（3） 創(chuàng)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(chuàng)建一個交叉編譯版本的glibc，這里最容易出問題。

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

（6） 重新創(chuàng)建gcc。前面創(chuàng)建gcc的過程沒有編譯c++編譯器，現(xiàn)在glibc已經(jīng)準備好了，所以這個步驟將完善gcc的交叉編譯。

（7） 重新創(chuàng)建glibc.

如果在交叉編譯過程中出現(xiàn)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(tǒng)環(huán)境變量是否設置正確。

第二步：編寫bootloader并移植到開發(fā)板上

A：bootloader（引導加載程序）是系統(tǒng)加電后運行的第一段代碼。嵌入式系統(tǒng)中的bootloader相當于pc機中的bios。大多數(shù)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(tài)存儲器設備上將操作系統(tǒng)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(wǎng)絡等通信手段從開發(fā)主機（host）上下載內核映像和根文件系統(tǒng)映像等到RAM中。然后可以再被bootloader寫到目標機上的固態(tài)存儲介質上。

B：bootloader啟動大多數(shù)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(shù)據(jù)cache等）。

為第二階段準備RAM空間，如果是從某個固態(tài)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(tǒng)內存映射。

將內核映像和根文件系統(tǒng)映像從flash讀到RAM。

為內核設置啟動參數(shù)調用內核。