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第4章交叉开发环境本章内容包括嵌入式交叉开发环境的概念和配置，以及应用程序交叉开发和调试的方法。交叉开发环境是嵌入式Linux开发的基础，后续的开发过程几乎都是基于交叉开发环境的。因此，理解和掌握本章内容会大大方便嵌入式Linux开发。本章目标交叉开发环境介绍建立交叉开发环境交叉调试应用程序4.1交叉开发环境介绍4.1.1交叉开发概念模型、内核映像根文件系统内核映像HOSTTARGET下载内核映像各种连接方式挂接NFS文件系统TARGET就是目标板，HOST是开发主机。在开发主机上，可以安装开发工具，编辑、编译目标板的Linux引导程序、内核和文件系统，然后在目标板上运行。通常这种在主机环境下开发，在目标板上运行的开发模式叫作交叉开发。4.1.2目标板与主机之间的连接目标板和主机之间通常可以使用串口、以太网接口、USB接口以及JTAG接口等连接方式。（1）串行通讯接口（2）以太网接口（3）USB接口（4）JTAG等接口4.1.3文件传输（1）串口传输方式主机端通过kermit、minicom或者windows超级终端等工具都可以通过串口发送文件。（2）网络传输方式网络传输方式一般采用TFTP（TrivialFileTransportProtocol）协议。（3）USB接口传输方式通常分主从设备端，主机端为主设备端，目标板端为从设备端。（4）JTAG接口传输方式JTAG仿真器跟主机之间的连接通常是串口、并口、以太网接口或者USB接口。（5）移动存储设备如果目标板上有软盘、CDROM、USB盘等移动存储介质，就可以制作启动盘或者复制到目标板上，从而引导启动。4.1.4网络文件系统NFS文件系统的优点如下。（1）本地工作站使用更少的磁盘空间，因为通常的数据可以存放在一台机器上而且可以通过网络访问到。（2）用户可以通过网络访问共享目录，而不必在计算机上为每个用户都创建工作目录。（3）软驱、CDROM等存储设备可以在网络上面共享使用。这可以减少整个网络上的移动介质设备的数量。（4）NFS至少有一台服务器和一台（或者更多）客户机两个主要部分。客户机远程访问存放在服务器上的数据。需要配置启动NFS等相关服务。4.2安装交叉编译工具基于上述硬件环境配置的需求，接下来一步步构建这个交叉开发环境。首先要安装交叉编译工具链。4.2.1获取交叉开发工具链这里介绍几个ARMLinux的免费站点。（1）（2）（3）（4）的格式，可以通过rpm命令把软件包安装到主机上。对于tar包，可以使用tar命令解压的。以ARMLinux站点提供的cross-3.3.2.tar.bz2包为例说明。解压cross-3.3.2.tar.bz2后，查看GCC版本号，可以得到一些信息。4.3主机开发环境配置4.3.1主机环境配置主机端安装Linux操作系统的时候，只要磁盘有足够空间，最好是完全安装。接下来就是主机Linux环境配置。然后把交叉开发工具链的路径添加到环境变量PATH中，这样可以方便地在Bash或者Makefile中使用这些工具。/etc/profile是系统启动过程执行的一个脚本，对所有用户都生效。～/.bash_profile是用户的脚本，在用户登录时生效。～/.bashrc也是用户的脚本，在～/.bash_profile中调用生效。把环境变量配置的命令添加到其中一个文件中即可。4.3.2串口控制台工具串行通讯接口很适合作为控制台，在各种操作系统上一般都有现成的控制台程序可以使用。Windows操作系统有超级终端（Hyperterminal）工具；Linux/UNIX操作系统有minicom等工具。超级终端是Windows系统的串口通讯工具Linux系统通常使用minicom串口通讯工具。Minicom的配置界面是菜单方式。在Shell下执行“minicom–s”命令，出现配置菜单。4.3.3DHCP服务目标板的Bootloader或者内核都需要分配IP地址。这可以通过动态主机配置协议（DHCPDynamicHostConfigurationProtocol）或者BOOTP协议实现。BOOTP协议可以给计算机分配IP地址并且通过网络获取映像文件的路径；DHCP则是向后兼容BOOTP的协议拓展。Linux操作系统的主机一般包含dhcpd的软件包，可以配置DHCP服务。配置服务的操作需要root用户的权限。4.3.4TFTP服务TFTP协议是简单的文件传输协议，所以实现简单，使用方便，正好适合目标板Bootloader使用。但是文件传输是基于UDP的，文件传输（特别是大文件）是不可靠的。TFTP服务在Linux系统上有客户端和服务器2个软件包。配置TFTP服务，必须先安装好。TFTP服务也可以通过图形化的配置窗口来启动。当然操作过程需要root权限。缺省的情况下，把/tftpboot目录作为输出文件的根目录。4.3.5NFS服务NFS服务的主要任务是把本地的一个目录通过网络输出，其他计算机可以远程地挂接这个目录并且访问文件。NFS服务有自己的协议和端口号，但是在文件传输或者其他相关信息传递的时候，NFS则使用远程过程调用（RPC，RemoteProcedureCall）协议。4.4启动目标板4.4.1系统引导过程第一阶段是目标板硬件初始化，解压内核映像，再跳转到内核映像入口。第二阶段是内核的初始化，初始化设备驱动，挂接根文件系统。第三阶段是执行用户空间的init程序，完成系统初始化、启动相关服务和管理用户登录等工作。4.4.2内核解压启动目标板处理器上电或者复位后，首先执行引导程序（Bootloader），初始化内存等硬件，然后把压缩的内核映像加载到内存中，最后跳转到内核映像入口执行。这样就把控制权完全交给内核映像了。接下来内核映像继续执行，完成自解压或者重定位，然后跳转到解压后的内核代码入口。这部分主要是Linux内核的自引导程序，又叫作Linuxbootloader，包含在内核源代码中。这部分引导代码相对简单，不可能替代目标板上的Bootloader。4.4.3挂接根文件系统Linux内核要挂接NFS根文件系统，必须具备以下条件。（1）以太网接口驱动正常（2）配置内核启动命令行参数（3）配置内核挂接NFS根文件系统4.5应用程序的远程交叉调试4.5.1交叉调试的模型HOSTTARGET以太网连接NFSgdbgdbserver应用程序和源码应用程序4.5.2交叉调试程序实例1．交叉编译（1）在主机上编辑hello.c程序（2）交叉编译（3）把可执行程序复制到NFS输出的目录下面（4）这时在目标板端也可以访问到同样的程序，执行程序2．交叉调试（1）编译程序的时候，需要添加-g编译选项（2）在目标板上，启动gdbserver，控制程序执行（3）在主机端，启动DDD和gdb调试程序（4）在DDD下窗口的GDB控制台下，建立连接（5）设置断点，执行到断点