基于ARM9和Linux嵌入式系統(tǒng)設(shè)計.ppt

第9章 基于ARM9和Linux嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,9.1 嵌入式Linux的開發(fā)環(huán)境 9.2 Linux開發(fā)工具的使用 9.3 GNU make命令和makefile 文件 9.4 嵌入式Linux引導(dǎo)程序 9.5 嵌入式Linux 下程序調(diào)試應(yīng)用舉例,9.1 嵌入式Linux的開發(fā)環(huán)境,9.1.1 嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境建立 嵌入式Linux 開發(fā)環(huán)境有幾個方案： （1）在WINDOWS 下安裝Linux虛擬機后，目前大多情況下使用VWare軟件； （2）直接安裝 Linux 操作系統(tǒng)。,9.1.2 嵌入式Linux開發(fā)的一般過程,1.了解硬件 ; 2.準備需要使用的Linux工具以及其他工具 ; 3.安排內(nèi)存地址 ; 4.編寫啟動代碼和機器相關(guān)代碼 ; 5.編寫驅(qū)動程序; 6.C庫、GUI和系統(tǒng)程序的移植； 7.調(diào)試 .,9.2 Linux開發(fā)工具的使用 9.2.1 Linux開發(fā)工具GNU gcc的使用,1. GCC簡介 GCC是GNU Compiler Collection的簡稱，GCC是Linux平臺下最常用的編譯程序，是Linux平臺編譯器的事實標準。 GCC支持的體系結(jié)構(gòu)有40余種，常見的有x86系列、Arm、PowerPC等。同時，GCC還能運行在不同的操作系統(tǒng)上，如Linux、Solaris、Windows等。 GCC除了支持C語言外，還支持多種其他語言，例如C+、Ada、Java、Objective-C、Fortram、Pascal等。,2. GCC常用模式及選項 gcc最基本的用法是： gcc options file. 其中option是以“-”開始的各種選項，file是相關(guān)的文件名。在使用gcc的時，必須給出必要的選項和文件名。gcc的整個編譯過程分別是：預(yù)處理、編譯，匯編和鏈接。,例如，$ gcc -o hello hello.c gcc編譯器就會生成一個hello的可執(zhí)行文件。在hello.c的當前目錄下執(zhí)行./hello。 gcc編譯器生成的目標文件默認格式為elf（executive linked file）格式，是Linux系統(tǒng)所采用的可執(zhí)行鏈接文件的通用文件格式。elf格式由若干個段（section）組成，由標準c源代碼生成的目標文件中包含以下段： .text（正文段）包含程序的指令代碼。 .data（數(shù)據(jù)段）包含固定的數(shù)據(jù)，如常量，字符串等。 .bss（未初始化數(shù)據(jù)段）包含未初始化的變量和數(shù)組等。 GCC常用兩種模式：編譯模式和編譯連接模式。,例：假設(shè)全部的源代碼都在一個文件test.c中。 $ gcc -o test 此命令是把源文件test.c直接編譯成可執(zhí)行程序test。 $ gcc -c test.c 此命令是把源文件test.c編譯成不可執(zhí)行目標文件test.o。默認情況下，生成的目標文件名為test.o，但也可以為輸出文件指定名稱，如下所示： $ gcc -c test.c o mytest.o 此命令是把源文件test.c編譯成不可執(zhí)行目標文件mytest.o。 下面的命令將同時編譯3個源文件，即first.c、second.c和 third.c，然后將它們連接成一個可執(zhí)行程序test。命令如下： $ gcc -o test first.c second.c third.c,3其他常用選項的使用 $ gcc test.c I/inc -o test 此命令告訴GCC包含文件存放在./inc 目錄下，在當前目錄的上一級。如果在編譯時需要的包含文件存放在多個目錄下，可使用多個-I 來指定各個目錄。如： $ gcc test.c I/inc I/inc2 -o test 此命令指出了另一個包含子目錄inc2，較之前目錄它還要在再上兩級才能找到。另外，還可在編譯命令行中定義符號常量。可簡單的在命令行中使用-D選項即可，如下例所示： $ gcc D TEST_CONFIGURATION test.c -o test 上面的命令與在源文件中加入下列命令是等效的： #define TEST_CONFIGURATION,3其他常用選項的使用 $ gcc test.c I/inc -o test 此命令告訴GCC包含文件存放在./inc 目錄下，在當前目錄的上一級。若在編譯時需要的包含文件存放在多個目錄下，可使用多個-I 來指定各個目錄： $ gcc test.c I/inc I/inc2 -o test 上面命令告訴GCC包含文件存放在./inc 目錄下，在當前目錄的上一級。若在編譯時需的包含文件存放在多個目錄下，可使用多個-I 來指定各個目錄： $ gcc test.c I/inc I/inc2 -o test 這里指出了另一個包含子目錄inc2，較之前目錄它還要在再上兩級才能找到. 另外，我們還可以在編譯命令行中定義符號常量。為此，我們可以簡單的 在命令行中使用-D選項即可，如下例所示： $ gcc -DTEST_CONFIGURATION test.c -o test 上面的命令與在源文件中加入下列命令是等效的： #define TEST_CONFIGURATION,4. 警告功能 當GCC在編譯過程中檢查出錯誤，則中止編譯；但檢測到警告時卻能繼續(xù)編譯生成可執(zhí)行程序。 在眾多的警告選項之中，最常用的是-Wall選項。該選項能發(fā)現(xiàn)程序中一系列的常見錯誤警告，舉例如下： $ gcc -Wall test.c -o test 該選項相當于同時使用了下列所有的選項： unused-function：遇到僅聲明過但尚未定義的靜態(tài)函數(shù)時發(fā)出警告。 unused-label：遇到聲明過但不使用的標號的警告。 unused-parameter：從未用過的函數(shù)參數(shù)的警告。 ,9.2.2 GDB調(diào)試器簡介 Linux系統(tǒng)中包含了GNU 調(diào)試程序gdb，用來調(diào)試C和 C+ 程序的調(diào)試器。gdb 提供如下功能： 運行程序，設(shè)置所有的能影響程序運行的參數(shù)和環(huán)境。 控制程序在指定的條件下停止運行。 當程序停止時，可以檢查程序的狀態(tài)。 修改程序的錯誤，并重新運行程序。 動態(tài)監(jiān)視程序中變量的值。 可以單步執(zhí)行代碼，觀察程序的運行狀態(tài)。,1gdb的啟動 在終端窗口中，有兩種方法運行g(shù)db，即在終端窗口的命令行中直接輸入gdb命令或gdb filename命令運行g(shù)db。 方法1： 先啟動gdb后執(zhí)行file filename命令。即 gdb file filename 執(zhí)行上述兩條命令就可啟動gdb，并裝入可執(zhí)行的程序filename。 方法2： 啟動gdb的同時裝入可執(zhí)行的程序。即 gdb filename 其中，filename是要調(diào)試的可執(zhí)行文件。這和啟動gdb后執(zhí)行file filename命令效果完全一樣。 啟動gdb后，就可以使用gdb的命令調(diào)試程序。,2gdb的基本命令 gdb中的命令分為以下幾類：工作環(huán)境相關(guān)命令、設(shè)置斷點與恢復(fù)命令、源代碼查看命令、查看運行數(shù)據(jù)相關(guān)命令及修改運行參數(shù)命令。gdb的命令可以通過help命令進行查找命令所屬的種類（class），可以從相關(guān)class找到相應(yīng)命令。如下所示： (gdb) help 此命令可列出命令的種類。 (gdb) help data 此命令查找data類種的命令，并列出data類種的所有命令。 (gdb) help call 此命令查找call命令。 直接鍵入“help command”來查看命令。,（1）工作環(huán)境相關(guān)命令,(2) 設(shè)置斷點與恢復(fù)命令,（3）gdb中源碼查看相關(guān)命令,(4) gdb中查看運行數(shù)據(jù)相關(guān)命令,（5）其他gdb命令 run命令：執(zhí)行當前被調(diào)試的程序。 kill命令：停止正在調(diào)試的應(yīng)用程序。 watch命令：設(shè)置監(jiān)視點，監(jiān)視表達式的變化。 awatch命令：設(shè)置讀寫監(jiān)視點。當要監(jiān)視的表達式被讀或?qū)憰r將應(yīng)用程序掛起。它的語法與watch命令相同。 rwatch命令：設(shè)置讀監(jiān)視點，當監(jiān)視表達式被讀時將程序掛起，等侍調(diào)試。此命令的語法與watch相同。, info break命令：顯示當前斷點列表，包括每個斷點到達的次數(shù)。 info files命令：顯示調(diào)試文件的信息。 info func命令：顯示所有的函數(shù)名。 info local命令：顯示當前函數(shù)的所有局部變量的信息。 info prog命令：顯示調(diào)試程序的執(zhí)行狀態(tài)。 Shell命令：執(zhí)行Linux Shell命令。 make命令：不退出gdb而重新編譯生成可執(zhí)行文件。 Quit命令：退出gdb。,(6) gdb中修改運行參數(shù)相關(guān)命令 gdb可修改運行時的參數(shù)，并使該變量按照用戶當前輸入的值繼續(xù)運行。 方法為：在單步執(zhí)行的過程中，鍵入命令： set 變量設(shè)定值 在此之后，程序就會按照該設(shè)定的值運行了。 特別注意，在gcc編譯選項中一定要加入”-g”。只有在代碼處于“運行”或“暫?！睜顟B(tài)時才能查看變量值，設(shè)置斷點后程序在指定行之前停止。,9.3 GNU make命令和makefile 文件 顯式規(guī)則 隱晦規(guī)則 文件指示。其包括3個部分，一個是在一個Makefile中引用另一個Makefile，就像C語言中的include一樣；另一個是指根據(jù)某些情況指定Makefile中的有效部分，就像C語言中的預(yù)編譯#if一樣；還有就是定義一個多行的命令。 注釋。Makefile中只有行注釋，用“#”字符 在Makefile中的命令，必須要以Tab鍵開始。,GNU的make工作時的執(zhí)行步驟如下： 1. 讀入所有的Makefile。 2. 讀入被include的其它Makefile。 3. 初始化文件中的變量。 4. 推導(dǎo)隱晦規(guī)則，并分析所有規(guī)則。 5. 為所有的目標文件創(chuàng)建依賴關(guān)系鏈。 6. 根據(jù)依賴關(guān)系，決定哪些目標要重新生成。 7. 執(zhí)行生成命令。,9.3.1 Makefile文件的規(guī)則 1Makefile書寫規(guī)則 Makefile文件含有一系列的規(guī)則，規(guī)則內(nèi)容： 一個目標（target），即make最終需要創(chuàng)建的文件，如可執(zhí)行文件和目標文件；目標也可以是要執(zhí)行的動作，如clean。 一個或多個依賴文件（dependency）列表，通常是編譯目標文件所需要的其他文件。 一系列命今(command)，是make執(zhí)行的動作，通常是把指定的相關(guān)文件編譯成目標文件的編譯命令，每個命令占一行，且每個命令行起始字符必須為TAB字符。,Makefile規(guī)則的一般形式如下： target：dependency dependency (tab) 例如：有以下的Makefile文件： test：prog.o code.o gcc o test prog.o code.o prog.o：prog.c prog.h code.h gcc c prog.c o prog.o code.o：code.c code.h gcc c code.c o code.o clean： rm f *.o,一般情況下，調(diào)用make命令可輸入： # make target target是Makefile文件中定義的目標之一，如果省略target，make就將生成Makefile文件中定義的第一個目標。對于上面Makefile的例子，單獨的一個make命令等價于： # make test 因為test是Makefile文件中定義的第一個目標，make首先將其讀入，然后從第一行開始執(zhí)行，把第一個目標test作為它的最終目標，所有后面的目標的更新都會影響到test的更新。,內(nèi)核源代碼中Makefile被分布在目錄樹中，與Makefile直接相關(guān)的文件有配置文件.config和規(guī)則文件Rules.make。頂層Makefile是整個內(nèi)核配置、編譯的總體控制文件。在頂層Makefile中的語句： include arch/$(ARCH)/Makefile 包含了特定CPU體系結(jié)構(gòu)下的Makefile，這個Makefile中包含了平臺相關(guān)的信息。配置文件.config包含由用戶選擇項，用來存放內(nèi)核配置后的結(jié)果（如make config）。位于各種CPU體系目錄下的Makefile，比如drivers/Makefile，負責所在子目錄下源代碼的管理。規(guī)則文件Rules.make，則被所有的Makefile使用。,用戶通過make config配置后，產(chǎn)生了.config。頂層Makefile讀入.config中的配置選擇。頂層Makefile有兩個主要的任務(wù)：產(chǎn)生壓縮的內(nèi)核鏡像vmlinux文件和內(nèi)核模塊module。為了達到此目的，頂層Makefile遞歸的進入到內(nèi)核的各個子目錄中，分別調(diào)用位于子目錄中的Makefile。至于到底進入哪些子目錄，取決于內(nèi)核的配置。位于各個子目錄下的Makefile同樣也根據(jù).config給出的配置信息，構(gòu)造出當前配置下需要的源文件列表，并在文件的最后有include $(TOPDIR)/ Rules.make。,2. 在規(guī)則中使用通配符 make支持3種通配符：“*”，“?”和“.”。 波浪號（“”）字符在文件名中有特殊的用途。如“test”表示當前用戶的$HOME目錄下的test目錄。而“hchen/test”則表示用戶hchen的宿主目錄下的 test目錄。通配符 “*.c”表示所有以后綴為c的文件。 例如： print: *.c lpr -p $? touch print 該例說明目標print依賴于所有的.c文件。其中的“$?”是一個自動化變量。,3.偽目標 偽目標又稱假想目標，如： clean: rm *.o temp 這里并不生成“clean”這個文件?！皞文繕恕辈⒉皇且粋€文件，只是一個標簽，由于“偽目標”不是文件，所以make無法生成它的依賴關(guān)系和決定它是否要執(zhí)行。 可使用“make clean”來使用該目標。 如果你的Makefile需要生成若干個可執(zhí)行文件，可把所有的目標文件都寫在一個Makefile中，可聲明了一個“all”的偽目標。,聲明了一個“all”的偽目標 例如： all : prog1 prog2 prog3 prog1 : prog1.o utils.o cc -o prog1 prog1.o utils.o prog2 : prog2.o cc -o prog2 prog2.o prog3 : prog3.o sort.o utils.o cc -o prog3 prog3.o sort.o utils.o,9.3.2 Makefile文件中隱含規(guī)則 1常用的隱含規(guī)則 編譯C程序的隱含規(guī)則：.o的目標的依賴目標會自動推導(dǎo)為.c，并且其生成命令是 $(CC) c $(CPPFLAGS) $(CFLAGS)。 編譯C+程序的隱含規(guī)則：.o的目標的依賴目標會自動推導(dǎo)為.cc或是.C，并且其生成命令是$(CXX) c $(CPPFLAGS) $(CFLAGS)。（建議使用.cc作為C+源文件的后綴，而不是.C）, 匯編和匯編預(yù)處理的隱含規(guī)則：.o的目標的依賴目標會自動推導(dǎo)為.s，默認使用編譯器as，并且其生成命令是：$(AS) $(ASFLAGS)。.s的目標的依賴目標會自動推導(dǎo)為.S，默認使用C預(yù)編譯器cpp，并且其生成命令是：$(AS) $(ASFLAGS)。 鏈接Object文件的隱含規(guī)則目標依賴于.o，通過運行C 的編譯器來運行鏈接程序生成（一般是ld），其生成命令是：$(CC) $(LDFLAGS) .o $(LOADLIBES) $(LDLIBS)。這個規(guī)則對于只有一個源文件的工程有效，同時也對多個Object文件（由不同的源文件生成）也有效。,2隱含規(guī)則使用的變量 （1）關(guān)于命令的變量。 AR ：函數(shù)庫打包程序。默認命令是ar。 AS ：匯編語言編譯程序。默認命令是as。 CC ：C語言編譯程序。默認命令是cc。 CXX ：C+語言編譯程序。默認命令是g+。 CPP ：C程序的預(yù)處理器（輸出是標準輸出設(shè)備）。默認命令是$(CC) E。 RM ：刪除文件命令。默認命令是rm f。,（2）關(guān)于命令參數(shù)的變量 以下變量都是相關(guān)上面的命令的參數(shù)。若沒有指明其默認值，則其默認值都是空。 ARFLAGS ：函數(shù)庫打包程序AR命令的參數(shù)。默認值是rv。 ASFLAGS ：匯編語言編譯器參數(shù)。（當明顯地調(diào)用“.s”或“.S”文件時）。 CFLAGS ：C語言編譯器參數(shù)。 CXXFLAGS ：C+語言編譯器參數(shù)。 CPPFLAGS ：C預(yù)處理器參數(shù)。（ C 和 Fortran 編譯器也會用到）。 FFLAGS ：Fortran語言編譯器參數(shù)。 GFLAGS ：SCCS get程序參數(shù)。 LDFLAGS ：鏈接器參數(shù)。（如：ld）,3自動化變量 常用的自動化變量如下。 $ ：表示規(guī)則中的目標文件集。在模式規(guī)則中，如果有多個目標，那么，“$“就是匹配于目標中模式定義的集合。 $% ：僅當目標在函數(shù)庫文件中，表示規(guī)則中的目標成員名。例如，如果一個目標是 foo.a (bar.o)，那么，$%就是bar.o，$就是foo.a。如果目標不是函數(shù)庫文件（Unix下是.a，Windows下是.lib），那么，其值為空。, $ ：依賴目標中的第一個目標名字。如果依賴目標是以模式（即“%“）定義的，那么“$“將是符合模式的一系列的文件集。注意，是一個一個取出來的。 $? ：所有比目標新的依賴目標的集合，以空格分隔。 $ ：所有的依賴目標的集合，以空格分隔。如果在依賴目標中有多個重復(fù)的，那個這個變量會去除重復(fù)的依賴目標，只保留一份。 $+ ：這個變量很像“$“，也是所有依賴目標的集合。只是它不去除重復(fù)的依賴目標。, $* ：表示不包含擴展名的目標文件名，即目標模式中“%”及其之前的部分。 例：目標是dir/a.foo.b，并且目標的模式是a.%.b，那么，$*的值就是dir/a.foo。 如果目標中沒有模式的定義，那么$*也就不能被推導(dǎo)出。 如果目標文件的后綴是make 所識別的，那么$*就是除了后綴的那一部分。 例如：如果目標是foo.c，因為.c是make所能識別的后綴名，所以，$*的值就是foo。,對于上面的七個變量都可以分別加上D或是F，表示取文件的目錄部分和文件部分。下面以$為例說明其含義： $(D) ：表示$的目錄部分（不以斜杠作為結(jié)尾），如果$值是dir/foo.o，那么$(D)就是dir，若$中沒有包含斜杠，其值是“.”（當前目錄）。 $(F) ：表示$的文件部分，如果$值是dir/foo.o，那么$(F) 就是foo.o，$(F)相當于函數(shù)$(notdir $)。,9.3.3 Makefile文件的命令 1顯示命令 echo 正在編譯XXX模塊 當make執(zhí)行時，會輸出“正在編譯XXX模塊”字符串，但不會輸出命令，如果沒有“”，那么，make將輸出： echo 正在編譯XXX模塊 正在編譯XXX模塊 如果make執(zhí)行時，帶入make參數(shù)-n或-just-print，則只是顯示命令，而不會執(zhí)行命令，這個功能很有利于調(diào)試Makefile文件。 而make參數(shù)-s或-slient則是全面禁止命令的顯示。,2命令執(zhí)行 當依賴目標新于目標時，也就是當規(guī)則的目標需要被更新時，make會一條一條的執(zhí)行其后的命令。如果要讓上一條命令的結(jié)果應(yīng)用到下一條命令時，應(yīng)該使用分號分隔這兩條命令。比如第一條命令是cd命令，希望第二條命令得在cd之后的基礎(chǔ)上運行，那么就不能把這兩條命令寫在兩行上，而應(yīng)該把這兩條命令寫在一行上，用分號分隔。如： exec: cd /home/hchen; pwd 當執(zhí)行“make exec”時，cd就起作用了，pwd會打印出“/home/hchen”。,3命令出錯 在Makefile命令行前加減號“-”（在Tab鍵之后），標記為不管命令出不出錯都認為是成功的。例如： clean: -rm -f *.o 若給make加上-i或是-ignore-errors參數(shù)，那么，Makefile中所有命令都會忽略錯誤。而如果一個規(guī)則是以.IGNORE作為目標的，那么這個規(guī)則中的所有命令將會忽略錯誤。 若make的參數(shù)的是-k或是-keep-going，如果某規(guī)則中的命令出錯了，那么就終止該規(guī)則的執(zhí)行，但繼續(xù)執(zhí)行其它規(guī)則。,9.3.4 Makefile文件的變量 1Makefile中的變量 頂層Makefile定義并向環(huán)境中輸出了許多變量，并為各個子目錄下的Makefile傳遞一些信息。常用的變量有以下幾類： （1）版本信息 版本信息有VERSION、PATCHLEVEL、SUBLEVEL、EXTRAVERSION和KERNELRE LEASE等變量，用來定義當前內(nèi)核的版本。比如，VERSION = 2，PATCHLEVEL = 4，SUBLEVEL = 18，EXTRAVERSION = -rmk7，共同構(gòu)成內(nèi)核的發(fā)行版本KERNELRELEASE：2.4.18-rmk7。,（2）CPU體系結(jié)構(gòu)ARCH 在頂層Makefile的開頭，用ARCH定義目標CPU的體系結(jié)構(gòu)，比如，ARCH:=arm。許多子目錄的Makefile中，要根據(jù)ARCH的定義選擇編譯源文件的列表。 （3）路徑信息TOPDIR和SUBDIRS TOPDIR定義了Linux內(nèi)核源代碼所在的根目錄。例如，各個子目錄下的Makefile通過$(TOPDIR)/Rules.make就可以找到Rules.make的位置。 SUBDIRS定義了一個目錄列表，在編譯內(nèi)核或模塊時，頂層Makefile根據(jù)SUBDIRS來決定進入哪些子目錄。SUBDIRS的值取決于內(nèi)核的配置，在頂層Makefile中SUBDIRS賦值為kernel drivers mm fs net ipc lib；根據(jù)內(nèi)核的配置情況，在arch/*/Makefile中擴充了SUBDIRS的值，可參考arch/arm/Makefile的例子。,（4）內(nèi)核組成信息HEAD，CORE_FILES，NETWORKS，DRIVERS，LIBS。 Linux內(nèi)核文件vmlinux是由以下規(guī)則產(chǎn)生的： vmlinux: $(CONFIGURATION) init/main.o init/version.o linuxsubdirs $(LD) $(LINKFLAGS) $(HEAD) init/main.o init/version.o -start-group $(CORE_FILES) $(DRIVERS) $(NETWORKS) $(LIBS) -end-group -o vmlinux 可以看出，vmlinux是由HEAD、main.o、version.o、CORE_FILES、DRIVERS、NETWORKS和LIBS組成的。,這些變量（如HEAD）都是用來定義鏈接生成vmlinux所需的目標文件和庫文件列表。其中，HEAD在arch/arm/Makefile中定義，用來確定最先鏈接進vmlinux的文件列表。比如，對于ARM系列HEAD的定義為： HEAD := arch/arm/kernel/head-$(PROCESSOR).o arch/arm/kernel/init_task.o 表明head-$(PROCESSOR).o和init_task.o需要最先被鏈接到vmlinux中。PROCESSOR為armv或armo，取決于目標CPU。,（5）編譯信息CPP，CC，AS，LD，AR，CFLAGS，LINKFLAGS 在Rules.make中定義的是編譯的通用規(guī)則，具體到特定的場合，需明確給出編譯環(huán)境，編譯環(huán)境是在以上的變量中定義的。針對交叉編譯的要求，定義了CROSS_COMPILE。比如： CROSS_COMPILE = arm-linux- CC = $(CROSS_COMPILE)gcc LD = $(CROSS_COMPILE)ld ,由于CROSS_COMPILE定義了交叉編譯器前綴arm-linux-，表明所有的交叉編譯工具都是以arm-linux-開頭的，所以在各個交叉編譯器工具之前，都加入了$(CROSS_COMPILE)，以組成一個完整的交叉編譯工具文件名，比如，arm-linux-gcc。 CFLAGS定義了傳遞給C編譯器的參數(shù)。 LINKFLAGS是鏈接生成vmlinux時，由鏈接器使用的參數(shù)。LINKFLAGS在arm/*/ Makefile中定義，比如： #arch/arm/Makefile LINKFLAGS:=-p-X-Tarch/arm/vmlinux.lds,（6）配置變量CONFIG_* .config文件中有許多的配置變量等式，用來說明用戶配置的結(jié)果。 例如，CONFIG_MODULES=y 表明用戶選擇了Linux內(nèi)核的模塊功能。 .config被頂層Makefile包含后，就形成許多的配置變量，每個配置變量具有確定的值：y表示本編譯選項對應(yīng)的內(nèi)核代碼被靜態(tài)編譯進Linux內(nèi)核；m表示本編譯選項對應(yīng)的內(nèi)核代碼被編譯成模塊；n表示不選擇此編譯選項；如果沒有賦值，那么配置變量的值為空。,2Rules.make變量 Rules.make定義了所有Makefile共用的編譯規(guī)則。 Rules.make文件定義了許多編譯、鏈接列表變量。 O_OBJS、L_OBJS、OX_OBJS和LX_OBJS：這些變量代表的是本級目錄下需要編譯進Linux內(nèi)核vmlinux的目標文件列表，其中OX_OBJS和LX_OBJS中的“X”表明目標文件使用了EXPORT_SYMBOL輸出符號。 M_OBJS和MX_OBJS：定義本級目錄下需要被編譯成可裝載模塊的目標文件列表。同樣，MX_OBJS中的“X”表明目標文件使用了EXPORT_SYMBOL輸出符號。 O_TARGET和L_TARGET：每個子目錄下都有一個O_TARGET或L_TARGET，Rules.make首先從源代碼編譯生成O_OBJS和OX_OBJS中所有的目標文件，然后使用$(LD) -r把它們鏈接成一個O_TARGET或L_TARGET。O_TARGET以.o結(jié)尾，而L_TARGET以.a結(jié)尾。,3. 追加變量值 可以使用“+=”操作符給變量追加值，例如： objects = main.o foo.o bar.o utils.o objects += another.o 于是，$(objects)值變成：“main.o foo.o bar.o utils.o another.o”，等價于： objects = main.o foo.o bar.o utils.o objects := $(objects) another.o 若變量之前沒有定義過，那么“+=”會自動變成“=”；若前面有變量定義，那么“+=”會繼承于前次操作的賦值符；若前一次的是“:=”，那么“+=”會以“:=”作為其賦值符。,4目標變量 其語法是： : 可以是各種賦值表達式，如“=”、“:=”、“+=”或是“？=”。 第二個語法是針對于make命令行帶入的變量，或是系統(tǒng)環(huán)境變量。這個特性非常的有用，當設(shè)置了這樣一個變量，這個變量會作用到由這個目標所引發(fā)的所有的規(guī)則中去。,如：prog : CFLAGS = -g prog : prog.o foo.o bar.o $(CC) $(CFLAGS) prog.o foo.o bar.o prog.o : prog.c $(CC) $(CFLAGS) prog.c foo.o : foo.c $(CC) $(CFLAGS) foo.c bar.o : bar.c $(CC) $(CFLAGS) bar.c 在這個示例中，不管全局的$(CFLAGS)的值是什么，在prog目標以及其所引發(fā)的所有規(guī)則中（prog.o foo.o bar.o的規(guī)則），$(CFLAGS)的值都是“-g”。,9.3.5 Makefile文件的條件判斷 條件表達式的語法1： Endif 條件表達式的語法2： Else Endif,9.3.5 Makefile文件的條件判斷 例如： bar = foo = $(bar) ifdef foo frobozz = yes else frobozz = no endif 這個例子中，條件為真，“$(frobozz)”值是“yes”。,9.3.6 Makefile文件中常用函數(shù) 函數(shù)的調(diào)用語法 函數(shù)調(diào)用，很像變量的使用，也是以“$”來標識的，其語法如下： $( ) 或是: $ 其中：就是函數(shù)名；是函數(shù)的參數(shù)，參數(shù)間以逗號“,”分隔，而函數(shù)名和參數(shù)之間以“空格”分隔。函數(shù)調(diào)用以“$”開頭，以圓括號或花括號把函數(shù)名和參數(shù)括起。如：$(subst a,b,$(x)。,2字符串函數(shù) （1） 字符串處理函數(shù) $(subst , ) 名稱：字符串替換函數(shù)subst。 功能：把字串中的字符串替換成。 返回：函數(shù)返回被替換過后的字符串。 （2）查找字符串函數(shù)findstring $(findstring , ) 功能：在字串中查找字串。 返回：若找到，那么返回，否則返回空字符串。,（3）過濾函數(shù)filter $(filter , ) 功能：以模式過濾字符串中的單詞，保留符合模式的單詞?？梢杂卸鄠€模式。 返回：返回符合模式的字串。 例如： sources := foo.c bar.c baz.s ugh.h foo: $(sources) cc $(filter %.c %.s,$(sources) -o foo $(filter %.c %.s,$(sources)返回的值是“foo.c bar.c baz.s”。,（4）反過濾函數(shù)filter-out $(filter-out , ) 功能：以模式過濾字符串中的單詞，去除符合模式的單詞?？梢杂卸鄠€模式。 返回：返回不符合模式的字串。 示例： objects=main1.o foo.o main2.o bar.o mains=main1.o main2.o $(filter-out $(mains),$(objects) 返回值是“foo.o bar.o”。,（5）排序函數(shù)sort $(sort ) 功能：給字符串中的單詞排序（升序）。 返回：返回排序后的字符串。 例如：$(sort foo bar lose)返回“bar foo lose”。,9.3.7 子目錄Makefile 子目錄Makefile用來控制本級目錄下源代碼編譯規(guī)則。下面是一個子目錄Makefile文件。 # Makefile for the linux kernel. # All of the (potential) objects that export symbols. # This list comes from grep l EXPORT_SYMBOL *.hc. export-objs := tc.o # Object file lists. obj-y := obj-m := obj-n := obj- :=,obj-$(CONFIG_TC) += tc.o obj-$(CONFIG_ZS) += zs.o obj-$(CONFIG_VT) += lk201.o lk201-map.o lk201-remap.o # Files that are both resident and modular: remove from modular. obj-m := $(filter-out $(obj-y), $(obj-m) # Translate to Rules.make lists. L_TARGET := tc.a L_OBJS := $(sort $(filter-out $(export-objs), $(obj-y) LX_OBJS := $(sort $(filter $(export-objs), $(obj-y) M_OBJS := $(sort $(filter-out $(export-objs), $(obj-m) MX_OBJS := $(sort $(filter $(export-objs), $(obj-m) Include $(TOPDIR)/Rules.make,9.4 嵌入式Linux引導(dǎo)程序 9.4.1 Bootloader引導(dǎo)程序 1Bootloader的架構(gòu)和功能 Bootloader的主要功能有： 初始化CPU 的主頻、SDRAM、中斷、串口等硬件； 啟動Linux內(nèi)核并提供一個RAMDISK； 通過串口下載內(nèi)核或RAMDISK到目標板上； 將修改過的內(nèi)核或RAMDISK寫入到Flash內(nèi)； 為用戶提供一個命令接口。,Bootloader引導(dǎo)程序分為stagel和stage2兩個階段。 （1）Bootloader的stage1 包括以下步驟： 屏蔽所有的中斷 。為中斷提供服務(wù)的通常是操作系統(tǒng),因此在執(zhí)行Bootloader的過程中可以不響應(yīng)任何中斷。中斷屏蔽通過寫CPU的中斷屏蔽寄存器來完成。 設(shè)置CPU的時鐘頻率和速度。 初始化RAM設(shè)置系統(tǒng)內(nèi)存控制器的功能寄存器和各內(nèi)存庫控制寄存器等。 為加載stage2準備RAM空間。 拷貝stage2到RAM中。 跳轉(zhuǎn)到stage2的入口點。,（2）Bootloader的stage2 stage2的功能是通過串口下載Linux內(nèi)核到目標板上。 包括以下幾個步驟： 初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備。通常包括：初始化至少一個串口，以便和終端用戶進行I/O輸出信息；初始化計時器等。 檢測系統(tǒng)的內(nèi)存映射。所謂內(nèi)存映射就是指在整個4GB物理地址空間中有哪些地址范圍被分配用來尋址系統(tǒng)的RAM單元。 加載內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)從Flash讀入到RAM中。包括兩個方面：第一方面是內(nèi)核映像所占用的內(nèi)存范圍；第二方面是根文件系統(tǒng)所占用的內(nèi)存范圍。在規(guī)劃內(nèi)存占用布局時，主要考慮基地址和映像的大小兩個方面。 設(shè)置內(nèi)核的啟動參數(shù)。 調(diào)用內(nèi)核。Bootloader調(diào)用Linux內(nèi)核的方法是直接跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的第一條指令處。,2BootLoader代碼分析 下面對引導(dǎo)程序2410INIT.S進行分析，以加深對BootLoader的理解。在第一階段完成依賴于體系結(jié)構(gòu)硬件初始化的代碼，包括禁止看門狗、禁止中斷、初始化各控制寄存器拷貝自身到RAM等。, IMPORT Main AREA Init,CODE,READONLY ENTRY b ResetHandler ResetHandler ldr r0,=WTCON ldr r1,=0x0 str r1,r0 ldr r0,=INTMSK ldr r1,=0xffffffff str r1,r0 ldr r0,=INTSUBMSK ldr r1,=0x7ff,str r1,r0 ldr r0,=LOCKTIME ldr r1,=0xffffff str r1,r0 ldr r0,=SMRDATA ldr r1,=BWSCON add r2, r0, #52 0 ldr r3, r0, #4 str r3, r1, #4 cmp r2, r0 bne %B0 ,第二階段通常用C語言實現(xiàn)，包括內(nèi)存管理單元初始化、時鐘設(shè)置、端口設(shè)置和串口初始化等。 void Isr_Init(void) rINTMOD = 0x0; /工作在IRQ模式 rINTMSK = BIT_ALLMSK; /屏蔽中斷 rINTSUBMSK = BIT_SUB_ALLMSK; /屏蔽子中斷 ,void Main(void) MMU_Init(); /MMU初始化 ChangeClockDivider(1,1); / 設(shè)置時鐘除法器-1：2：4 ChangeMPllValue(0xa1,0x3,0x1); / 時鐘值FCLK=202.8MHz Port_Init(); Isr_Init(); Uart_Init(0,115200); Uart_Select(0);,while(1) Uart_Printf(“nnSMDK2410 Board (MCU S3C2410) Example Program Ver 1.0(20020521) FCLK = %d Hznn“, FCLK); ,9.4.2 VIVI簡介 VIVI是韓國Mizi公司開發(fā)的BootLoader，可用于ARM9處理器的引導(dǎo)。VIVI利用串行通信為用戶提供接口。它有如下作用： 把內(nèi)核(kernel)從flash復(fù)制到RAM，然后啟動它； 初始化硬件； 下載程序并寫入flash（通常由串口或者網(wǎng)口先把內(nèi)核下載到RAM中，然后寫入flash）； 檢測目標板（bootloader會有一些簡單的代碼用以測試目標板硬件的好壞）。,1. VIVI的命令 （1）load命令 將二進制文件載入到Flash或者RAM，命令格式： load | 其中：描述裝載位置，有flash和ram兩種選項； 或 描述裝載的地址，如果有提前定義的mtd分區(qū)信息，可以只輸入分區(qū)名稱，否則需要指定地址和大??；參數(shù) 確定文件的傳輸協(xié)議，常采用的選項“x”用來指定采用xmodem協(xié)議。 例如：vivi load flash kernel x，裝載壓縮映像文件zImage到flash存儲器中，地址是kernel分區(qū)，并采用xmodem傳輸協(xié)議。 例如：vivi load flash 0x80000 0xc0000 x。,（2）part命令 part命令用來操作MTD分區(qū)信息，比如顯示、增加、刪除、復(fù)位、保存MTD分區(qū)等。 part show：顯示mtd分區(qū)信息。 part add ：增加新的mtd分區(qū)，其中為新mtd分區(qū)名稱，是mtd器件的偏移，表示mtd分區(qū)的大小，表示分區(qū)類型，可選項有JFFS2、LOCKED和BONFS。 part del ：刪除一個mtd分區(qū)。 part reset：恢復(fù)mtd 分區(qū)為默認值。 part save：在flash中永久保存參數(shù)值和分區(qū)信息。,（3）param命令 param命令用來設(shè)置或者查看參數(shù)。 例如：改變linux command line，使用 vivi param set linux_cmd_line “you wish.”。 也可以改變引導(dǎo)程序啟動的時間，使用 vivi param set boot_delay 100000實現(xiàn)。,（4）boot命令 boot命令用來引導(dǎo)存儲在flash存儲器或者ram中的linux內(nèi)核。命令格式： boot | 參數(shù) 設(shè)定存儲linux內(nèi)核映像的位置，可選項有ram、nor和smc。 參數(shù) 或 描述存儲內(nèi)核的地址，如果有提前定義的mtd分區(qū)信息，可以只輸入分區(qū)名稱，否則需要指定地址和大小。 例如：vivi boot nor 0x80000表示從flash存儲器中讀出linux內(nèi)核，偏移是0x80000。,（5）flash命令 flash命令是存儲器管理命令， 例如： flash erase | 表示擦除flash存儲器。,2VIVI的目錄樹 VIVI的目錄如圖9.1所示,2VIVI的目錄樹 VIVI包括的目錄具體如下： arch：包括所有VIVI支持的目標板的子目錄。 Documentation：存放了許多文檔，包括VIVI使用指南。 drivers：其中包括了引導(dǎo)內(nèi)核所需的MTD設(shè)備和串口驅(qū)動程序。MTD目錄下分maps、nand和nor三個目錄，實現(xiàn)對Nand Flash和Nor Flash的讀寫控制。Serial目錄下的文件實現(xiàn)對串口的控制，并支持xmodem和ymodem協(xié)議。, include：頭文件的公共目錄，其中有S3C2410.h。Platform/smdk2410.h定義了與目標板相關(guān)的資源配置參數(shù)，修改波特率、引導(dǎo)參數(shù)和物理內(nèi)存映射等參數(shù)即可配置目標板。 init：此目錄只有main.c和version.c兩個文件。與普通的C程序一樣，VIVI將從main函數(shù)開始執(zhí)行。 lib：一些平臺公共的接口代碼，比如，time.c里的udelay()和mdelay()。 scripts：此目錄存放了配置所需的腳本文件，如Menuconfig和Configure文件，以方便對VIVI的配置。,9.5 嵌入式Linux 下程序調(diào)試應(yīng)用舉例 9.5.1 Linux宿主機下的應(yīng)用程序調(diào)試 下面用一個例子來介紹Linux開發(fā)工具GNU gcc的編譯和GNU gdb調(diào)試器的使用。 1 gcc編譯器的使用 假定例中有4個文件，分別是hello.h、starfun.h、hello.c和star.c。使用Vi編輯器完成hello.h、starfun.h、hello.c和star.c 4個文件的內(nèi)容輸入。,Starfun.h 文件內(nèi)容如下： /*starfun.h*/ #ifndef STARFUN_H #define STARFUN_H #define NUM 4 #define NUMBER 3 int star1() int i,j,k; for(k=1;k=NUM;+k) for(i=1;i=(NUM-k);+i) printf(“ “); for(j=1;j=(2*k-1);+j) printf(“*“); printf(“n“); return 0; ,int star2() int i,j,k; for(k=NUMBER;k=0;-k) for(i=1;i=(NUMBER-k+1);+i) printf(“ “); for(j=1;j=(2*k-1);+j) printf(“*“); printf(“n“); return 0; #endif,hello.h文件內(nèi)容如下： /*hello.h*/ #ifndef HELLO_H #define HELLO_H void hello() star1(); printf(“hello,my friendsn“); #endif hello.c 文件內(nèi)容如下： void showhello() hello(); ,star.c文件內(nèi)容如下： #include “starfun.h“ #include “hello.h“ #include int main() star1(); star2(); showhello(); return 0; ,分析上述4個程序，