Linux开发环境的建立步骤

传统的嵌入式开发环境需要单片机的仿真器，包括C语言、汇编语言、调试工具等的集成开发环境IDE、实时操作系统等。

由于Flash技术的发展，仿真器已可以省去。随着BDM调试工具的标准化，BDM调试工具会变得越来越简单、越来越通用。

软件方面，Linux下的自由软件GNU gcc可以完成几乎所有知名CPU以及DSP的交叉C编译和调试，故IDE可以省去。

操作系统方面，uClinux、RTLinux、μC/OS等源码开放的、免费的嵌入式操作系统也都性能稳定可靠。

因此，全部使用自由软件开发嵌入式应用无疑是一种不错的选择。我们在32位MCU ColdFire上实现了上述全部开发过程。这一过程原则上也适合其它几乎所有的32位嵌入式应用系统的开发。

　　1 提倡使用自由软件开发嵌入式系统

　　自由软件有强大的网上技术支持是公认的，不断升级的新版本的推出表明了自由软件强大的生命力。然而，使用自由软件有一定的难度，首先要熟悉Linux的使用，学会看Linux下的帮助信息。然后是学会遇到问题如何解决。向高手请教是解决问题的办法之一。在清华大学，校园网中的BBS是研究生交流的极好方式。还有一个方法是在网上搜索，因为您遇到的问题其他人以前或许也遇到过，解决办法可能网上就有。再有一个办法就是直接给作者发电子邮件。自由软件有源码、大多都有作者的Email 地址。我们体会使用Linux下的GNU gcc 等软件的难点主要在使用环境的建立上，一旦使用环境建立起来了，仅仅是使用并不难。在国外，这部分工作有专门的系统管理员为你做好，而国内这部分工作往往要自己做，故增加了Linux系统的使用难度。以GNU gcc 为例，根据我们的研究生的经验，建立并熟悉使用的过程大约需要2个月的时间。而熟悉一个买来的商业软件也需要2周乃至1个月的时间。也就是说，买商业软件可以节省1个月的时间。

　　2 Linux开发环境的建立

　　一个人用Linux开发嵌入式应用，可以在自己的PC机上装一套Linux，例如，Red Hat Linux。可以使用Linux中的X windows(xterm)开若干个窗口用于编译、下载、调试等；可以使用Linux中的emacs作文本编译。Windows 中有的软件在Linux 中几乎都有。但由于多数人对Linux环境和Linux中的应用程序不熟悉，宁愿用PC上基于Windows的操作系统，此时可以在Windows环境下装上Cygwin软件。GNU中的Cygwin是在Windows下运行Linux的自由软件。但我们发现，Cygwin的兼容性似乎不太好，在有的PC机上能装得上，有的PC机上装不上。Cygwin的安装过程要两三个小时，有时装到一半出现错误很不好处理。据说VMWare的Windows版本也可以在Windows环境下开出Linux的窗口，但VMWare不是自由软件。

　　我们采用的办法是用1台PC机运行Linux作为服务器。开发小组中每个成员都可以通过局域网用Telnet登录到这台Linux服务器上去，被开发的目标板也挂在网上。在服务器的Linux环境下，用GNU gcc编译生成目标代码，再用FTP传回到自己的PC机上，然后通过串行口或网络下载到目标机上。BDM工具主要用于硬件调试。因为BDM工具的支持软件也是Linux下的自由软件，故BDM工具只能接在Linux服务器的并口上。硬件调试完成后，可以把Debug程序写入Flash，然后就不需要BDM工具了。
检验开发环境是否建立好了得有1块目标板。在开发环境建立起来之前，冒然设计自己的硬件，难度较大。可以用商家提供的评估板作为目标板先把开发环境建立起来。可以通过用GNU gcc 编译uClinux 然后下载到目标板上运行的办法来熟悉Linux下 GNU gcc的开发环境，检验开发环境是否已建立好。如果是购买第3方的硬件，则要特别小心。有些恶劣厂商的产品的确可以运行uClinux，但其是在软件或硬件中做了些陷阱，使用户只能用他的硬件。

　　3 GNU gcc交叉编译器

　　运行于Linux操作系统下的自由软件GNU gcc编译器，不仅可以编译Linux操作系统下运行的应用程序、编译Linux本身，还可以作交叉编译，编译运行于其它CPU上的程序。可以作交叉编译的CPU（或DSP）涵盖了几乎所有知名厂商的产品。用于嵌入式应用的、众所周知的CPU包括：Intel的i386、Intel960、AMD29K、ARM、M32、MIPS、M68K、ColdFare、PowerPC、68HC11/12、TI的TMS32等等。详细列表可查看http://gcc.gnu.org/reading网站。

　　GNU gcc编译器是一套完整的交叉C编译器，包括：
　　◇ C交叉编译器 gcc；
　　◇ 交叉汇编工具 as；
　　◇ 反汇编工具 objdump；
　　◇ 连接工具 Ld；
　　◇ 调试工具 gbd。

　　可以用批处理文件 makefile 将上述工具组合成方便的命令行形式。makefile 是用bash语言写的。bash语言是很像BASIC语言的一种命令解释语言，范例可以从网上获得。

　　4 嵌入式操作系统

　　嵌入式应用中的操作系统多为实时操作系统。μC /OS是一个免费的小实时操作系统内核，内核代码仅几K~十几K。已有10年的应用史，并已经被移植到了几乎所有的嵌入式应用类CPU上。它的实时性、稳定性已得到世人的公认。由于μC/OS的商业价值，后来的μC /OS-II不再是免费的，但仍是一个低价位的操作系统。带有文件系统、功能更强的嵌入式操作系统有uCLinux，它的内核需要至少512 KB存储空间。面向各种不同的商业硬件平台的、各种版本的uClinux的源码在网上都可以找到。我们是从www. uclinux.org上下载uClinux源代码的。用GNU gcc编译,通过编译运行uClinux熟悉了这一套开发环境。uClinux是一套很优秀的自由软件，很多掌上电脑都是基于uClinux开发的，今后PC机上有什么软件，掌上电脑（例如以ARM为CPU的掌上电脑）上就会有什么软件。这些软件都可以是基于uClinux的。uClinux不是实时的，而自由软件RTLinux是实时的。由于上述操作系统都是有源码的，其硬件相关部分可以通过定义一些函数移植上去。有 Linux的开发环境，有GNU gcc的C交叉编译器，有操作系统的源代码，就可以自如地设计自己的应用了。

　　经典的uClinux下载地址为http://www.uclinux.org，但对于某些平台（比如ARM），用GOOGLE搜索一下uClinux+ARM往往能找到比uClinux.org更好的网址。不过Coldfire还是推荐用http://www.uclinux.org/ports/coldfire/，上面的版本是uClinux目前最主要的维护者Greg Ungerer（gerg@snapgear.com）开发的，是uClinux最原始、最规范的版本。
我们用的是：

　　◇ 内核代码
　　（http://www.uclinux.org/ports/coldfire/source.html上的Full Source Distribution）
uClinux-dist-20020306.tar.gz

　　◇ 交叉编译器
　　（http://www.uclinux.org/ports/coldfire/source.html上的M68K/ColdFire Binary Tools (m68k-elf tool chain) ）
m68k-elf-tools-20020218.tar.gz