嵌入式交叉开发环境的搭建课案.ppt

* 主要内容： （1）嵌入式ARM-Linux平台的体系结构； （2）交叉开发的相关概念与工具软件； （3）嵌入式Linux开发的NFS配置； 北华航天工业学院 房好帅 fanghaoshuai@ 第1部分 嵌入式交叉开发环境的搭建（1） 能够正确编译嵌入式ARM-Linux版本的“helloworld”程序并运行 能力目标： 1.1 嵌入式ARM-Linux平台的体系结构 嵌入式ARM-Linux系统的硬件构成以处理器为核心，扩展内存、外存、接口电路、电源电路、外部设备构成： 北华航天工业学院 房好帅 fanghaoshuai@ S3C2440处理器SoC芯片，包括ARM9 CPU、一些外设接口，通过芯片内部总线AHB、APB总线连接： 北华航天工业学院 房好帅 fanghaoshuai@ 比如实验室采用的开发板，主要硬件构成为： （1）S3C2440片上SDRAM控制器接口连接2片内存芯片，H57V2562GTR-60C，共计128MB （4）由于处理器芯片没有集成网卡接口，故需要扩展连接DM9000芯片，该芯片片选直接接在nGCS4，故可通过00址访问其中的数据、命令寄存器；（处理器没有集成的接口需要扩展） （2）S3C2440片上NandFlash控制器接口连接1片K9F2G08U0B作为外存，256MB容量； （3）片上LCD、TS控制器接口连接4.3寸 TFT LCD，分辨率480×272（外部设备）； 北华航天工业学院 房好帅 fanghaoshuai@ S3C2440芯片集成了ARM920T核的CPU，需要关注其主要特性为： （1）5级指令流水线，指令、数据高速缓存都为16KB； （4）具备响应中断能力及其Tick时钟； 鉴于以上特点，该芯片支持现代操作系统的特性，故可以移植Linux操作系统在其硬件运行。 （2）具备MMU，支持页表及内存访问权限； （3）不同的工作状态：用户模式、特权模式； 北华航天工业学院 房好帅 fanghaoshuai@ （5）具备相关指令实现多任务互斥； 对于ARM9系列的处理器： （1）ARM公司负责设计CPU核心，不生产芯片，官方网站可以下载ARM920T Technical Reference Manual文档，详细描述了ARM9 CPU的特征； （2）S3C2440是SAMSUNG生产的ARM9处理器，购买了ARM9的设计，在CPU基础上增加了一些常见外设接口，集成在一个芯片上形成SoC，芯片的Data Sheet可以从SAMSUNG官网得到； 要想深入获取某个ARM芯片的详细信息，这两个文档是权威资料！ 北华航天工业学院 房好帅 fanghaoshuai@ 硬件平台上运行的软件系统存储在外存，包括3部分： （1）bootloader（引导加载程序） 系统加电启动运行的一段程序，初始化设置处理器工作状态、系统时钟、内存、外存、串口、网口等必要的部件，将Linux内核从外存拷贝到内存，传递参数并启动内核； u-boot是现阶段最著名的开源bootloader，必须根据嵌入式硬件平台修改代码并编译才能运行，这个过程称为软件移植； 北华航天工业学院 房好帅 fanghaoshuai@ （2）linux kernel （内核） 内核实现了操作系统的核心功能，包括进程管理，存储管理，虚拟文件系统，网络协议等； 北华航天工业学院 房好帅 fanghaoshuai@ Linux内核源代码可以从下载，不能直接应用于ARM平台，必须经过移植： （1）与体系结构相关的代码，大多数是采用汇编语言编写，需要按照目标平台进行修改； （2）内核中大量的代码为设备驱动程序，需要根据开发的系统进行修改与剪裁； 所幸的是，u-boot、kernel中已经有了目标平台的参照，比如samsung官方的开发板相关的代码，对比其中的不同，可以进行修改。 北华航天工业学院 房好帅 fanghaoshuai@ （3）file system （文件系统） Linux文件系统即用户可以操作的目录结构与文件，嵌入式系统需要根据具体情况进行文件系统的剪裁； （2）内核模块：Linux内核为单体结构，但提供了加载内核模块的机制，一些设备驱动以模块的形式视具体情况添加到文件系统中； 文件系统中需要剪裁的项目： （1）共享库：glibc库一般是必须的，比如系统需要用户界面，需要将Qt界面库加入进来； 北华航天工业学院 房好帅 fanghaoshuai@ 开源项目busybox可以进行编译生成供嵌入式Linux使用的文件系统。 1.2 交叉工具链与交叉开发环境 北华航天工业学院 房好帅 fanghaoshuai@ PC机软件开发从“源码程序”到“机器码文件”的过程，一般在本机编写代码，本机调试，本