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1、基于ARM和linux的开发,2018/9/20,华中科技大学 武汉创维特,2,提纲,1,3,2,4,5,Linux简介,Linux驱动程序设计,Linux内核移植,Linux开发过程,6,7,第八章 基于ARM和Linux的开发,Linux上的图形系统,Linux开发环境建立,Linux应用程序设计,3,Linux,Linux简介,Linux与UNIX系统兼容，开放源代码。,Linux原本被设计为桌面系统，现在广泛应用于服务器领域。而更大的影响在于它正逐渐应用于嵌入式设备。Linux可以说是最早的嵌入式Linux发行版本。它是为没有MMU的处理器而设计的，进而发展了一个完整的开发平台，包括编
2、译、调试等工具。,4,Linux,Linux简介,Linux具有如下特性： 开源 免费 高度可裁剪：通常内核小于 512KBytes，文件系统可从几十KBytes到几Mbytes不等，视应用程序大小而定。,具有大量的开源的linux应用程序和驱动程序，并可以方便地移植到各种平台，包括ARM平台,5,Linux与uC/OS-II的区别 功能性,Linux简介,Linux包含一整套的编译、调试等开发工具、内核源代码、各种文件系统、图形接口、各种协议、驱动程序以及丰富的应用程序。,而uC/OS-II确切的来说只是一个微内核，仅仅包含多任务调度、简单内存管理等基本的多任务操作系统元素，且多任务调度算法
3、和内存管理等都比较简单。对于想实现GUI、FS、协议等都必须另外购买或者移植，对于设备驱动程序没有提供专门统一的接口。,6,Linux与uC/OS-II的区别 开发工具,Linux简介,Linux发布中包含了编译器和调试器等工具，它们都采用GCC编译器，汇编语法一致。,uC/OS-II没有指定编译器，在不同的平台下使用该平台下的编译器，而各个编译器，其汇编语法不同，因此，在不同类型平台下，汇编程序不一致。,7,Linux与uC/OS-II的区别 开发资源,Linux简介,在开发上，Linux采用统一的API调用，接口文档齐全，书籍、网上资源也比较多。,uC/OS-II虽没有标准的API接口，但
4、是其内核非常简单、简洁，且书籍、网上资源也非常丰富。,8,Linux与uC/OS-II的区别 移植性,Linux简介,Linux发布中包含了多种平台下的移植，可以通过配置内核选择体系结构和裁剪内核。,uC/OS-II的不同平台下的移植通过不同的移植代码独立发布，没有一个统一的界面，通过宏定义进行内核裁剪。,9,Linux与uC/OS-II的区别 实时性,Linux简介,Linux内核不关心实时性问题，可以通过和RTLinux配合来实现实时。 RTLinux处理实时任务，非实时任务由linux完成 RTLinux是为linux提供实时性的方法，同样也适用于Linux。通过RTLinux的patc
5、h，可以满足Linux对实时性的需求,uC/OS-II采用占先式内核，实时性好,10,Linux映像(image)文件结构,Linux开发过程,Linux映像由内核(kernel)和文件系统(fs)组成。,可以将kernel和fs统一编译到一个映像(image)文件中，也可以将kernel和fs独立地放置于不同的映像文件中（烧写到FLASH的不同区域），这需要通过修改Makefile文件和内核中的文件系统加载代码实现。,本系统中kernel和fs分别位于不同的映像文件中。分别为（ramdisk.gz和zImage）,Linux支持压缩核心(zImage)，它是对原核心映像文件(linux.bi
6、n)进行压缩，并在压缩后的文件头部添加一段解压缩代码。在该程序运行时，先运行这段解压缩代码将程序解压缩到Linux核心运行地址，完成后，跳转到核心运行。,11,Linux内核组成,Linux开发过程,初始化程序段(init段) 约32KBytes。,数据段(data) 50100KBytes左右。,代码段(text) 300KBytes左右,如果kernel和fs编译在一起，内核映像还包含文件系统(romfs) 80KBytes,未初始化数据段(bss) 100150KBytes左右。,12,Linux开发步骤,Linux开发过程,BOOTLOADER开发,Linux开发环境建立,Linux内
7、核移植,应用程序开发,13,支持Linux开发的BOOTLOADER,Linux开发过程,引导Linux,烧写Linux内核映像和文件系统,初始化硬件,14,GNU交叉编译,Linux开发环境建立,Linux采用GNU交叉编译器,GNU的交叉编译器，包括以下组件： 1. Gcc交叉编译器，即在宿主机上开发编译目标上可运行的二进制文件； 2. Binutils辅助工具，包括objdump、objcopy等； 3. Gdb调试器。,对于ARM可以采用如下两个版本的编译器： arm-elf- arm-linux-,15,arm-elf- 交叉编译器,Linux开发环境建立,arm-elf-gcc,a
8、rm-elf-ld,arm-elf-as,arm-elf-objdump,arm-elf-objcopy,arm-elf-gdb,16,arm-linux- 交叉编译器(推荐使用),Linux开发环境建立,arm-linux-gcc,arm-linux-ld,arm-linux-as,arm-linux-objdump,arm-linux-objcopy,arm-linux-gdb,17,选择Linux开发环境,Linux开发环境建立,Windows环境 + Cygwin,Windows环境 + VMWare虚拟机（安装RedHat 9.0）,Linux环境，推荐RedHat 9.0,单机模式
9、（一台计算机）,双机模式（两台计算机）,Windows + Linux,18,在linux环境下进行Linux开发,Linux开发环境建立,必须采用支持GDB的调试器（如ADT1000A）才能进行调试，否则只能通过BOOTLOADER进行简单的程序烧写运行等,调试信息的打印可以通过串口完成，使用linux下的minicom超级终端程序（类似于Windows上的超级终端工具）接收并显示目标板传送的打印信息,Linux的程序编辑、编译、调试都在Linux环境进行,Linux串口驱动完成后，可以通过内核打印函数printk向串口打印信息，这是Linux内核调试过程中最有效的手段,19,在Window
10、s + Cygwin环境下进行Linux开发,Linux开发环境建立,Linux内核配置和编译等在Cygwin环境下运行，程序编辑和调试都在Windows环境下进行，必须采用支持Windows下进行linux调试的调试器（如ADT1000A）才能进行调试，否则只能通过BOOTLOADER进行简单的程序烧写运行等,调试信息的打印可以通过串口完成，使用Windows上的超级终端工具接收并显示目标板传送的打印信息,Cygwin是运行于Windows中的一个应用程序，它可以使得Linux环境下的应用程序可以在Cygwin环境下进行编译，即可以在Windows进行编译。,20,在Windows + VM
11、Ware虚拟机环境下进行Linux开发,Linux开发环境建立,如果需要使用只支持Windows环境下调试的调试器，可以通过在VMWare中安装linux虚拟机，在该虚拟机中进行编辑、编译Linux，然后通过网络（ftp、nfs、ssh）等手段传送到Windows中，进行调试，这样编译和调试可以分别在linux和windows环境下但是是在一台电脑中完成，它的缺点是系统要求较高，运行速度慢。,也可以在两台电脑中分别安装linux和windows，分别实现编译和调试。,VMWare是运行于Windows中的一个应用程序，是一个虚拟机，可以在其上安装多个操作系统，相当于在Windows上安装一个虚
12、拟的操作系统。,21,Linux内核移植,Linux内核移植,Linux内核的移植可以分为板级移植和片级移植。,对于Linux发行版本中已经支持的CPU通常只需要针对板级硬件进行适当的修改即可，这种移植叫做板级移植。,而对于Linux发行版本中没有支持的CPU则需要添加相应CPU的内核移植，这种移植叫做片级移植。,片级移植相对板级移植来说要复杂许多，本系统采用的Linux 发行版本中已经包含S3C2410X ARM920T处理器的移植包，因此，只需要在其上进行Linux板级移植的基本过程和方法。,22,Linux内核的目录结构,Linux内核移植,23,Linux内核的arch目录,Linux
13、内核移植,与架构和平台相关的源代码都放在arch目录下，对于ARM的Linux，包含于arch目录下的arm子目录中。,24,Linux内核的arch目录,Linux内核移植,当使用压缩核心时，boot目录下包含压缩和解压核心的源代码和Makefile文件。,kernel目录的entry-armv.S中为未压缩内核的起始执行文件，内核从其第一条指令处执行。,vmlinux.lds文件为核心的连接脚本文件，压缩核心解压后必须解压缩到该文件指定的地址。,25,Linux内核移植,Linux内核移植,配置内核,编译内核,下载、运行、调试内核,26,配置Linux内核,Linux内核移植,make c
14、onfig,make menuconfig,make xconfig,27,make config,Linux内核移植,28,make menuconfig,Linux内核移植,29,make xconfig,Linux内核移植,30,Linux常用配置选项,Linux内核移植,系统及其存储器配置,网络支持,显示器支持,触摸屏支持,31,系统及其存储器配置,Linux内核移植,在System Type菜单中中进行配置,选择系统类型 处理器型号,选择处理器其它特性（USB支持等）,32,网络支持,Linux内核移植,在Networking options以及Network device supp
15、ort中进行配置,选择支持TCP/IP协议,33,网络支持,Linux内核移植,在Network device support配置中，添加选项Network device support，并在Ethernet(10 or 100Mbit)中选择Other ISA cards，如下图所示选择NE2000/NE1000 support,采用RTL8019网卡芯片，为NE2000兼容网卡芯片，因此，选择该网卡,34,显示器支持,Linux内核移植,在Character devices以及Console drivers中进行配置。 在Character devices配置中，添加选项Virtual t
16、erminal配置，如下图所示。,Virtual terminal支持,35,显示器支持,Linux内核移植,在Console drivers中添加Support Frame buffer devices配置,采用256色STN显示器，因此必须选择8bpp支持,36,触摸屏支持,Linux内核移植,在Character devices的Support S3C2410 TouchScreen子菜单中进行配置,选择s3c2410触摸屏支持,37,编译Linux内核,Linux内核移植,建立依赖关系 make dep,编译内核,make 编译内核 make zImage 编译压缩核心（zImage） 编译生成地Linux映像文件zImage通常保存在arch/arm/boot/目录下,
