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时间:2018-05-05
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1、用GNU工具开发基于ARM的嵌入式系统摘要:介绍如何利用GNU的工具开发基于ARM的嵌入式系统,以及使用编译器、连接器和调试工具的具体方法,为广大嵌入式系统开发人员提供一种低成本的开发手段。关键词:ARMGNUMC928MX1gccgdbgdbserver当前,ARM公司的32位RISC处理器,以其内核耗电少、成本低、功能强、特有16/32位双指令集,已成为移动通信、手持计算、多媒体数字消费等嵌入式解决方案的RISC标准,市场占有率超过了75%。多家公司都推出了自己的基于ARM内核的处理器产品,越来越多的开发人员开始了针对ARM平台的开
2、发。通常开发人员需要购买芯片厂商或第三方提供的开发板,还需要购买开发软件,如C编译器或者集成了实时操作系统的开发环境。开发板的价格从数百到上千美元,而编译器、实时操作系统价格更是动辄数千到数万美元。这样,在开发初期,软硬件上的投资就需要上万美元,对于国内大多数开发人员来说,无疑是太贵了。 庆幸的是,GNU所倡导的自由软件给开发者带来了福音。1984年,旨在开发一个类似Unix的,并且是完全免费的完整操作系统和配套工具:GNU系统(发音为"guh-NEX1的片内RAM,从地址0x00300000开始并执行。完成串口和SDRAM的初始化后
3、,引导程序将等待接收应用程序或操作系统内核,将接收到的数据放在SDRAM中。数据接收完毕后,引导程序将SDRAM中的数据写入Flash,下一次就可以从Flash中直接引导系统了。由于操作系统的内核比较大,如Linux有1MB以上,下载过程必须考虑纠错。因此,接收部分采用Xmode协议,可以用的协处理器等。初始化完成后就可以跳转到C代码执行。需要注意的是,GNU的汇编器遵循ATT的汇编语法,汇编程序的缺省入口是start标号,用户也可以在连接脚本文件中用ENTRY标志指明其它入口点(见下文关于连接脚本的说明)。(2)用gcc或g++生成目
4、标文件 如果应用程序包括多个文件,就需要进行分别编译,最后用连接器连接起来。如笔者的引导程序包括3个文件:init.s(汇编代码、初始化硬件)xmrecever.c(通信模块,采用Xmode协议)和flash.c(Flash擦写模块)。分别用如下命令生成目标文件:arm-linux-gcc-c-O2-oinit.oinit.sarm-linux-gcc-c-O2-oxmrecever.oxmrecever.carm-linux-gcc-c-O2-oflash.oflash.c其中-c命令表示只生成目标代码,不进行连接;-o命令指明目标
5、文件的名称;-O2表示采用二级优化,采用优化后可使生成的代码更短,运行速度更快。如果项目包含很多文件,则需要编写makefile文件。关于makefile的内容,请感兴趣的读者参考相关资料。(3)编写连接脚本文件 gcc等编译器内置有缺省的连接脚本。如果采用缺省脚本,则生成的目标代码需要操作系统才能加载运行。为了能在嵌入式系统上直接运行,需要编写自己的连接脚本文件。编写连接脚本,首先要对目标文件的格式有一定了解。GNU编译器生成的目标文件缺省为elf格式。elf文件由若干段(section)组成,如不特殊指明,由C源程序生成的目标代码
6、中包含如下段:.text(正文段)包含程序的指令代码;.data(数据段)包含固定的数据,如常量、字符串;.bss(未初始化数据段)包含未初始化的变量、数组等。C++源程序生成的目标代码中还包括.fini(析构函数代码)和.init(构造函数代码)等。有关elf文件格式,读者可自行参考相关资料。连接器的任务就是将多个目标文件的.text、.data和.bss等段连接在一起,而连接脚本文件是告诉连接器从什么地址开始放置这些段。例如笔者的引导程序连接文件link.lds为:ENTRY(begin)SECTION{.=0x00300000;.
7、text:{*(.text)}.data:{*(.data)}.bss:{*(.bss)}} 其中,ENTRY(begin)指明程序的入口点为begin标号;.=0x00300000指明目标代码的起始地址为0x00300000,这一段地址为MX1的片内RAM;.text:{*(.text)}表示从0x00300000开始放置所有目标文件的代码段,随后的.data:{*(.data)}表示数据段从代码段的末尾开始,再后是.bss段。(4)用连接器生成最终目标文件 有了连接脚本文件,如下命令可生成最终的目标文件:arm-linux-ld
8、-nostadlib-obootstrap.elf-Tlink.ldsinit.oxmrecever.oflash.o其中,ostadlib表示不连接系统的运行库,而是直接从begin入口;-o指明目标文件
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