嵌入式項(xiàng)目使用Linux必會(huì)的技巧！

每個(gè)嵌入式軟件設(shè)計(jì)都從選擇合適的工具開(kāi)始。

工具鏈?zhǔn)且唤M連接(或鏈接)在一起的軟件開(kāi)發(fā)工具，它包含諸如GNU編譯器集合(GCC)、binutils(一組包括連接器、匯編器和其它用于目標(biāo)文件和檔案工具的開(kāi)發(fā)工具)和glibc(提供系統(tǒng)調(diào)用和基本函數(shù)的C函數(shù)庫(kù))等組件;在某些情況下，還可能包括編譯器和調(diào)試器等其它工具。

用于嵌入式開(kāi)發(fā)的工具鏈?zhǔn)且粋€(gè)交叉工具鏈，更常見(jiàn)的叫法是交叉編譯器。

GNUBinutils是嵌入式Linux工具鏈的第一個(gè)組件。GNUBinutils包含兩款重要工具：

編譯器是工具鏈的第二個(gè)重要組成部分。在嵌入式Linux，它被稱為GCC，支持許多種微控制器和處理器架構(gòu)。

接下來(lái)是C函數(shù)庫(kù)。它實(shí)現(xiàn)Linux的傳統(tǒng)POSIX應(yīng)用編程接口(API)，該API可被用來(lái)開(kāi)發(fā)用戶空間應(yīng)用。它通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用與內(nèi)核對(duì)接，并提供高階服務(wù)。

工程師有幾種C函數(shù)庫(kù)選擇：

調(diào)試器通常也是工具鏈的一部分，因?yàn)樵谀繕?biāo)機(jī)上調(diào)試應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)，需要一個(gè)交叉調(diào)試器。在嵌入式Linux領(lǐng)域，GDB是常用調(diào)試器。

上述工具是如此地不可或缺，但當(dāng)它們各自為戰(zhàn)時(shí)，會(huì)花太長(zhǎng)時(shí)間來(lái)編譯Linux源代碼并將其整合成最終映像(image)。幸運(yùn)的是，Buildroot(自動(dòng)生成交叉編譯工具的工具)會(huì)自動(dòng)完成構(gòu)建一個(gè)完整嵌入式系統(tǒng)的過(guò)程，并通過(guò)產(chǎn)生下述任一或所有任務(wù)，簡(jiǎn)化了交叉編譯：

對(duì)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，還可以方便地使用一種工具(utility)聚合工具，如BusyBox，這種工具將通常最需要的工具整合在一起。根據(jù) BusyBox的信息頁(yè)面介紹，“它將許多常用UNIX工具的微型版本整合成一個(gè)小的可執(zhí)行文件。它提供了對(duì)大多數(shù)你通常會(huì)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對(duì)應(yīng)版本的選擇少;但所包含選項(xiàng)所提供的預(yù)期功能和行為則與對(duì)應(yīng)的GNU所提供的幾無(wú)差別。對(duì)任何小或嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，BusyBox提供的環(huán)境都是相當(dāng)完整的?！?/span>

最后一個(gè)重要工具是一款BSP，是為搭載了項(xiàng)目目標(biāo)MCU或處理器的主板專門做的。

BSP包括預(yù)先配置的工具，以及將操作系統(tǒng)加載到主板的引導(dǎo)加載程序。它還為內(nèi)核和器件驅(qū)動(dòng)器提供源代碼(見(jiàn)圖1)。

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典型的嵌入式Linux啟動(dòng)順序執(zhí)行如下：

1)引導(dǎo)加載程序固件(示例項(xiàng)目里的U-Boot)運(yùn)行于目標(biāo)MCU內(nèi)置閃存(無(wú)需外部存儲(chǔ)器)，并在上電/復(fù)位后，執(zhí)行所有必需的初始化工作，包括設(shè)置串口和用于外部存儲(chǔ)器(RAM)訪問(wèn)的存儲(chǔ)器控制器。

2)U-Boot可將Linux映像從外部Flash轉(zhuǎn)移到外部RAM，并將控制交接到RAM中的內(nèi)核入口點(diǎn)?？蓧嚎sLinux映像以節(jié)省閃存空間，代價(jià)是在啟動(dòng)時(shí)要付出解壓縮時(shí)間。

3)Linux進(jìn)行引導(dǎo)并安裝基于RAM的文件系統(tǒng)(initramfs)作為根文件系統(tǒng)。在項(xiàng)目構(gòu)建時(shí)，Initramfs被填充以所需的文件和目錄，然后被簡(jiǎn)單地鏈接到內(nèi)核。

4)在Linux內(nèi)核下，執(zhí)行/sbin/init。/sbin/init程序按照/etc/inittab中配置文件的描述對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。

5)一旦初始化進(jìn)程完成運(yùn)行級(jí)執(zhí)行和/sbin/init里的命令，它會(huì)啟動(dòng)一個(gè)登錄進(jìn)程。

6)殼初始化文件/etc/profile的執(zhí)行，標(biāo)志著啟動(dòng)過(guò)程的完成。

通過(guò)使能就地執(zhí)行(ExecuteInPlace——XIP)可以顯著縮短啟動(dòng)時(shí)間、提升整體性能，XIP是從閃存執(zhí)行代碼的方法。通常，Linux代碼是從閃存加載到外部存儲(chǔ)器，然后從外部存儲(chǔ)器執(zhí)行。通過(guò)從閃存執(zhí)行，因不再需復(fù)制這步，從而只需較少的存儲(chǔ)器，且只讀存儲(chǔ)器不再占程序空間。

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