2021年06月10日 | ARM/uClinux开发环境的建立

2021-06-10 来源：eefocus

先说两句废话为和我以前一样对操作系统（尤其是嵌入式操作系统）迷惑的弟兄解释些概念。因为总是有人在问是不是一定要用操作系统,我的CPU能不能移植操作系统,可以移植什么操作系统,有了操作系统可不可以运行某些程序。

从我的个人经历来讲,这其实就是许多硬件出身的弟兄对操作系统这个东西有神秘感（和我一年前一样）。说白了,操作系统就是一段设计非常巧妙的程序,和你自己的程序从本质讲没有区别,于是,以上问题转为,我是不是一定要用这段程序,我的CPU能不能运行这段程序,可以跑什么样的程序。这个程序可以跑,调用这个程序接口的另一个程序能不能跑！

答案也就变得简单,操作系统对任何一个CPU都不是必须的（对嵌入式系统更是如此）,你可以自己编些程序在没有操作系统的PC裸机上跑（BIOS就是这样的）,像玩C51一样,（虽然奢侈的让人有些心痛）,或者移植UCOS到上面。另一方面,现代操作系统大多需要一些硬件的支持,（像保护模式的实现）,反过来说,高端CPU中专门有针对支持操作系统的体系结构,这样,许多操作系统的实现是挑剔硬件平台的。其实其它程序也一样,你编的程序使用的片上外设另一CPU上没有,那这段程序就无法移植了。这就是话粗理不粗。书归正传,还是聊聊ARM＋uClinux开发模式下开发环境的建立（其实下面说到的东西不仅限于这种硬件平台和操作系统）

很久以前就在介绍嵌入式系统开发的书上见过“交叉编译环境”这词,当时觉得很玄,用了以后才知道,其实就是解决在谁的地盘上用谁的工具编谁的代码问题。

编译的最主要的工作就在将你的程序转化成运行该程序的CPU所能识别的机器代码,不同的CPU有相应的编译器,另一方面。编译器本身也是程序,当然也要在某一个CPU平台上运行。于是交叉编译的交叉点就在那个编译器本身是CPU1上的一个程序,却在为CPU2编译代码（整个一个吃里扒外！）。这么一想,以前用51和dsp的开发软件（大部分都是IDE－集成开发环境）开发程序时,都算是交叉编译啦。当然,假如在你的ARM系统上,操作系统已经正常运行,并且你的资源足够多,你可以把PC机上运行的ARM编译工具移植到ARM上,然后所有该系统的应用程序都直接在ARM系统上编译,这就不算交叉编译,但如果有条件这么作,程序的开发或者移植就方便多了,因为整个开发过程又回到在自己PC机上编应用程序的那种模式了,那就是在自己的地盘上用自己的编译器编自己的应用程序。

与不使用操作系统的开发模式不同（此处的操作系统尤其指提供了专门的接口函数库的操作系统,目前的UCOS就不算）,在目标板（就是实现系统的板子）使用操作系统的开发模式下,交叉编译环境中还需要该对应该操作系统的库。比如uClinux提供的uClibc。此时,开发用的主机上不光要有目标板CPU所需的编译工具,还要有对应操作系统的库,又因为一般库文件还要在开发机上拿目标CPU的编译器重新编译一下,所以还要把操作系统的原码也放到开发机上。（唉,跟目标板没什么关系,却要帮它背这么多东西,真是上辈子欠它的！！）。

虽然操作系统的接口库至关重要,但大家似乎已经淡忘了它的存在。这些多是因为大家已经远离了刀耕火种的年代（需要告诉编译器需要的include路径,lib路径,以及lib的名称）,集成的编译环境让我们编译链接的所有繁琐工作化作对BUILD按钮的潇洒一击。而且不论是windows环境,还是linux环境,都有环境变量去记录这些参数。。但尝试将/usr/lib目录改一个名字,你就会知道你不能无视他们的存在,因为操作系统的功能都是通过这些库来交给应用层程序使用的。当然如果你的系统不依靠任何操作系统,像最原始的那种完全自己实现所有代码,就只需要一个编译工具,少了这些罗嗦事。

以上的东西一般时候是没有必要仔细研究,但交叉环境下开发或移植比较大的程序时,你可能就需要了解编译器,链接器等开发工具的几乎所有重要参数。

我在开发时,主机完全使用的是linux,如果有条件,建议大家这样作,linux的使用没有想象的复杂（虽然我现在身边还要放一本关于linux使用的书籍）,而且开发程序可以先在主机上调通,然后用交叉编译工具为目标系统重新编译一遍,可以这样做是因为主机是linux,目标系统跑uClinux,两个操作系统提供的应用程序接口几乎是一样的,所以程序几乎不用修改。

在我的系统上,建立基本的开发环境过程如下。

(1) 安装gnu开发工具链（是GNU开发的针对ARM CPU的一组编译开发程序（是linux程序）。包括arm－elf－gcc,arm－elf－ld等

(2) 将uClinux源代码源代码解压到相应路径下,按照编译内核的步鄹编译一遍（此时使用的编译工具已经是上面提到的ARM编译工具了,因为它要在ARM CPU上运行,另外,和编译linux内核一样,此时可以通过menuconfig来对内核提供的功能进行裁减

(3) 将库（uClibc）解压到相应路径下,用以上工具编译一遍。

这样最基本的环境就算搭建好了。

ARM uClinux 开发环境

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