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【E问E答】嵌入式项目中使用Linux有哪些技巧?

作者:时间:2017-09-27来源:网络

  微控制器制造商的开发板,以及他们与开发板一起提供的软件项目例程,在工程师着手一个新设计时可以提供很大帮助。但在设计项目完成其早期阶段后,进一步设计时,制造商提供的软件也可能会导致一些问题。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201709/364890.htm

  使用实时操作系统作为应用程序代码平台的设计还面临着许多挑战,比如如何将功能分配给不同的并行任务、如何设计高可靠的进程间通信、以及如何在硬件上测试整个软件包等问题。

  越来越多的OEM厂商发现,避免上述两个问题的最好方式,是使用基于开源、经过验证、可扩展、可运行在不同硬件平台的操作系统开始新的设计。就已经被移植到各种计算机硬件平台的操作系统的数量来说,首屈一指。的衍生版本已运行在非常广泛的系统中,包括:网络路由器、移动电话、建筑自动化控制、电视机和视频游戏控制台。

  虽然Linux被成功使用,但并不意味着它很容易使用。Linux包含的代码超过一百万行,其运作带有鲜明的Linux方法论味道,初学者可能难以迅速掌握。

  因此,本文的主旨是为使用Linux的操作系统版本——μClinux,开始一个新的设计项目,该指南共分为五个步骤。为了说明该指南,本文介绍了在意法半导体的STM32F429微控制器(ARMCortex-M4内核,最高180MHz)上的一个μClinux项目实现,使用了Emcraft 的STM32F429DiscoveryLinux板支持包(BSP)。

  步骤1:Linux工具和项目布局

  每个软件设计都从选择合适的工具开始。

  工具链是一组连接(或链接)在一起的软件开发工具,它包含诸如GNU编译器集合(GCC)、binutils(一组包括连接器、汇编器和其它用于目标文件和档案工具的开发工具)和glibc(提供系统调用和基本函数的C函数库)等组件;在某些情况下,还可能包括编译器和调试器等其它工具。

  用于嵌入式开发的工具链是一个交叉工具链,更常见的叫法是交叉编译器。

  GNUBinutils是嵌入式Linux工具链的第一个组件。GNUBinutils包含两款重要工具:

  ●“as”,汇编器,将汇编代码(GCC所生成)转换成二进制代码

  ●“ld”,连接器,将离散目标代码段连接到库或形成可执行文件

  编译器是工具链的第二个重要组成部分。在嵌入式Linux,它被称为GCC,支持许多种微控制器和处理器架构。

  接下来是C函数库。它实现Linux的传统POSIX应用编程接口(API),该API可被用来开发用户空间应用。它通过系统调用与内核对接,并提供高阶服务。

  工程师有几种C函数库选择:

  ●glibc是开源GNU项目提供的可用C函数库。该库是全功能、可移植的,它符合Linux标准。

  ●嵌入式GLIBC(EGLIBC)是一款针对嵌入式系统优化的衍生版。其代码是精简的,支持交叉编译和交叉测试,其源代码和二进制代码与GLIBC的兼容。

  ●uClibc是另一款C函数库,可在闪存空间有限、和/或内存占用必须最小的情况下使用。

  调试器通常也是工具链的一部分,因为在目标机上调试应用程序运行时,需要一个交叉调试器。在嵌入式Linux领域,GDB是常用调试器。

  上述工具是如此地不可或缺,但当它们各自为战时,会花太长时间来编译Linux源代码并将其整合成最终映像(image)。幸运的是,Buildroot(自动生成交叉编译工具的工具)会自动完成构建一个完整嵌入式系统的过程,并通过产生下述任一或所有任务,简化了交叉编译:

  ●交叉编译工具链

  ●根文件系统

  ●内核映像

  ●引导映像

  对嵌入式系统设计师来说,还可以方便地使用一种工具(utility)聚合工具,如BusyBox,这种工具将通常最需要的工具整合在一起。根据 BusyBox的信息页面介绍,“它将许多常用UNIX工具的微型版本整合成一个小的可执行文件。它提供了对大多数你通常会在GNUfileutils和 shellutils等工具中看到的工具的替代。BusyBox里的工具通常比其全功能GNU对应版本的选择少;但所包含选项所提供的预期功能和行为则与对应的GNU所提供的几无差别。对任何小或嵌入式系统来说,BusyBox提供的环境都是相当完整的。”

  最后一个重要工具是一款BSP,是为搭载了项目目标MCU或处理器的主板专门做的。

  BSP包括预先配置的工具,以及将操作系统加载到主板的引导加载程序。它还为内核和器件驱动器提供源代码(见图1)。

    

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  图1:用于STM32F429Discovery板的EmcraftBSP的主要部件


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关键词: 嵌入式 Linux

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