2014025692 《嵌入式系统程序设计》第三、四周学习总结

2014025692 《嵌入式系统程序设计》第三、四周学习总结

第三周和第四周我们主要学习了Linux交叉开发环境的搭建与bootloader的配置、移植和编译相关的知识，以及一些相关的技巧，另外还简单复习了C语言操作文件的函数。

一、Linux交叉开发环境的搭建

交叉开发：在主机环境下开发，在目标板上运行的开发模式叫作交叉开发。
交叉编译：在主机环境下生成目标板上的可执行代码的编译方式为交叉编译。
进行交叉开发前，需要对交叉开发环境进行一定的配置，包括交叉开发工具的安装、测试以及环境变量的配置。
搭建交叉开发环境需要有交叉开发工具arm-linux-gcc-3.4.6-glibc-2.3.6，以下便是交叉开发工具的安装、测试与配置的步骤：

1、交叉开发工具的安装

arm-linux-gcc-3.4.6-glibc-2.3.6的下载地址为：http://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/811/gcc-3.4.6-glibc-2.3.6.tar.bz2
有两种方法可以将该工具装入Linux中：
（1）可以将其下载入windows系统中，通过虚拟机软件将其传入Linux虚拟系统中。
（2）也可以在Linux系统中直接通过以上的网址将开发工具下载到Linux系统中，命令为：

# wget http://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/811/gcc-3.4.6-glibc-2.3.6.tar.bz2

总之，软件压缩包，把传入或下载的压缩包解压即可成功安装（类似Windows中的绿色软件，解压即可，不需要手动安装）。命令如下：

# tar jxvf gcc-3.4.6-glibc-2.3.6.tar.bz2

技巧&心得：
　　（1）wget+网址的命令格式十分实用，在联网的情况下，可以直接把软件下载到Linux中，省去了Windows与Linux共享的麻烦。
　　（2）个人认为VMware的共享功能相较于VirtualBox更加强大，不仅设置共享文件夹方便的多，而且可以直接脱宅共享。（也许我对VirtualBox了解不够深~~~）

2、交叉开发工具的运行测试

交叉开发工具运行需要一定的条件支持，需要尝试运行该工具，测试当前的环境是否符合要求。
进入gcc-3.4.6-glibc-2.3.6安装目录的bin目录下，输入以下代码进行测试：

# ./arm-linux-gcc -v          // 查看 arm-linux-gcc 的版本

若Linux系统为64位，则会出现以下错误提示：

这是因为安装的gcc-3.4.6-glibc-2.3.6是32位软件，与64位的Linux系统不兼容导致的。在联网的情况下，可以通过输入以下命令解决：

# sudo apt-get update                  // 同步最新的apt-get列表
# sudo apt-get install lsb-core        // 安装LSB标准，提高软件兼容性

安装LSB标准后，再次输入 ./arm-linux-gcc 会发现没有上面的提示了。

3、配置环境变量

arm-linux-gcc是一个文件，只能进入gcc-3.4.6-glibc-2.3.6下的bin目录运行。而这条语句的功能是编译，需要在其他目录像shell语句一样去执行，这样的话，必须将它所在的目录添加到环境变量PATH中，否则执行时会出现以下错误：

添加环境变量有临时添加和永久添加两种方式：
（一）临时添加
输入以下命令：

export PATH=$PATH:/home/shiyanlou/gcc-3.4.6-glibc-2.3.6/bin

这样，就将该目录临时加入了PATH中，但如果关闭了终端，该目录会从PATH中丢失，下次启动终端，必须用上面的命令重新添加。

（二）永久添加
可以通过修改 /etc/profile 文件来实现：

# sudo vim /etc/profile          // 打开 profile 文件

// 在文件末尾加入下面代码，保存并退出
export PATH="$PATH:/home/shiyanlou/gcc-3.4.6-glibc-2.3.6/bin"

# source /etc/profile          // 在当前bash环境下读取并执行 profile 中的命令

这样配置的PATH是永久性的，不会随着系统的关闭而丢失。

通过以上两种方式添加环境变量后，可以用 $PATH 查看配置结果：

这样 arm-linux-gcc 便可作为shell命令使用了。交叉开发环境也就搭建成功了。

二、bootloader的配置、移植和编译

在为新的开发板开发程序时，需要配置新开发板的配置文件，为了方便，可以采用“复制->粘贴->修改”的方式。

1、获得u-boot源码

u-boot源码的下载地址为：
http://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/811/u-boot-1.3.2.tar.bz2
这个压缩包可以用上面所说的两种方式导入Linux系统中，并用 tar 命令将之解压出来。

2、建立板级支持包

开发板的型号不同，其配置文件也不一样，在board目录下，每一块开发板都有一个对应的目录：

添加新的开发板，就需要为之建立与它名字一致的新目录，并存入它的配置文件。可以从相似的原有开发板目录复制并修改而来，以新开发板 eduk2410 和原有开发板 smdk2410 为例：

（1）创建新的目录

# mkdir eduk2410                    // 建立 eduk2410 对应的目录
# cp smdk2410/* eduk2410            // 将与 eduk2410 相似的 smkd2410 的配置文件复制入 eduk2410 的目录中

（2）修改 .c 源文件

首先，需要把 .c 源文件的名字改为新开发板的名字，命令如下：

# cd eduk2410                       // 进入 eduk2410 对应的目录
# mv smdk2410.c eduk2410.c          // 将源文件的名字修改为 eduk2410.c

接着，需要修改源文件中 eduk2410 的端口号，将gpio->GPBCON = 0x00044555改为gpio->GPBCON = 0x0004455A

（3）修改当前目录的 Makefile 文件

在编译时，要编译这个源文件，就需要将当前目录下的 Makefile 文件中的 COBJS 变量原来的值改为新的值： eduk2410.o：

（4）添加配置文件

每个开发板都有一个自己的配置文件，所以必须为新的开发板建立自己的配置文件。
首先，可以直接从原有的开发板的配置文件中修改而来，命令如下：

# cd ../../                                                     // 返回 u-boot 的顶级目录，利于下一条命令的实现
# cp include/configs/smdk2410.h include/configs/eduk2410.h   // 复制 smdk2410 的配置文件并改名为 eduk2410

然后，需要将新开发板的配置文件信息加入到 u-boot 的顶级目录的 Makefile 文件中：（可以复制其上两行或下两行的文字，粘贴后修改）

技巧&心得
　　（1）用 vim 修改文件时，可以在普通命令模式下用 /+关键字 的方式定位要修改的某一行。

3、配置和编译 U-Boot

在新开发板配置文件建立完成以后，就可以进行期待已久的正式配置和编译工作了。
首先，输入以下命令进行 U-boot 的配置：

# make eduk2410_config          // 配置 eduk2410 开发板

出现下面的提示，就说明配置完成，已经成功了一半：

接下来是最后一步，编译：

# make          // 执行 U-boot 顶级目录下的 Makefile 文件

编译成功后，就会在当前目录下生成一个 U-boot.bin 文件，这就是最终的二进制可执行文件，可以植入开发板运行。

三、C语言文件的操作

Linux下C语言十分灵活，对文件的管理与操作也十分方便，只需要简单的一些函数便可做到。

1、常用的文件操作函数

fopen()                  // 打开一个文件
fclose()                 // 关闭一个文件
fgetc()                  // 从文件中读取一个字符
fputc()                  // 向文件中写入一个字符
fgets()                  // 从文件中读取一个字符串
fputs()                  // 向文件中写入一个字符串
fprintf()                // 向文件中写入格式化数据
fscanf()                 // 从文件中读取格式化数据

2、open 和 fopen

Linux系统中，文件操作函数有两中，以 open 和 fopen 为例。
open() 的格式为：int open(const char *path, int access,int mode)，它的参数如下

path 要打开的文件路径和名称

access 访问模式，可选取值如下：                        
    O_RDONLY             只读打开                         
    O_WRONLY             只写打开                         
    O_RDWR               读写打开
    O_CREAT              创建一个文件并打开
    O_APPEND             追加打开文件

mode 设置权限，该参数仅在access=O_CREAT方式下使用，可选取值如下：
	S_IRUSR              本用户可读
	S_IWUSR              本用户可写
	S_IRGRP              用户组可读
	S_IROTH              其他用户可读

fopen() 的格式为：FILE *fopen(char *filename, char *mode)，它的参数如下：

mode 打开模式：                                            
    r                    只读方式打开一个文本文件
    w                    只写方式打开一个文本文件
    a                    追加方式打开一个文本文件
    r+                   可读可写方式打开一个文本文件
    w+                   可读可写方式创建一个文本文件
    a+                   可读可写追加方式打开一个文本文件

open() 与 fopen() 的区别：

open	fopen
低级IO	高级IO
返回一个文件描述符	返回一个文件指针
无缓冲	有缓冲
与 read, write 等配合使用	与 fread, fwrite等配合使用
fopen() 是在 open() 的基础上扩充而来的，在大多数情况下，用fopen()。

四、收获与感悟

　　（1）学会了交叉开发环境的搭建，知道了用LSB标准来解决软件的兼容问题。
　　（2）学会了两种添加PATH的方法，使某个文件可以像shell命令一样在任意一个目录下执行。
　　（3）掌握了 U-boot 的配置和编译过程，学会建立并配置新开发板，在这过程中深刻体会了vim命令的便捷性。
　　（4）通过上课和查询资料，对原来C语言比较薄弱的部分——文件操作有了较深的理解，可看懂相关的代码，并编写简单的文件操作程序。

五、学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	200/200	2/2	20/20
第二周	300/500	2/4	18/38
第三周	500/1000	3/7	22/60
第四周	300/1300	2/9	30/90

六、参考资料

• 《嵌入式应用程序设计》学习指导