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标题: 用GNU工具开发基于ARM的嵌入式系统（2） [打印本页]

作者: 我是MT 时间: 2015-9-25 09:19 标题: 用GNU工具开发基于ARM的嵌入式系统（2）

(2)用gcc或g++生成目标文件
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-o init.o init.s arm-linux-gcc-c-O2-o xmrecever.o xmrecever.c arm-linux-gcc-c-O2-o flash.o flash.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; .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-nostadlib-o bootstrap.elf-T link.lds init.o xmrecever.o flash.o 其中，ostadlib表示不连接系统的运行库，而是直接从begin入口;-o指明目标文件的名称;-T指明采用的连接脚本文件;最后是需要连接的目标文件列表。
(5)生成二进制代码
连接生成的elf文件还不能直接下载执行，通过objcopy工具可生成最终的二进制文件： arm-linux-objcopy-O binary bootstrap.elf bootstrap.bin 其中-Obinary指定生成为二进制格式文件。Objcopy还可以生成S格式的文件，只需将参数换成-O srec。如果想将生成的目标代码反汇编，还可以用objdump工具： arm-linux-objdump-D bootstrap.elf 　　至此，所生成的目标文件就可以直接写入Flash中运行了。如果要通过自举模式下载，还需要转换为自举模式的文件格式，相关转换工具可以在摩托罗拉的网站上找到。
掌握了GNU工具后，开发者就可以开发或移植C或C++代码的程序。用户可以不需要操作系统，直接开发简单应用程序。但对于更复杂的应用来说，操作系统必不可少。目前流行的源代码公开的操作系统如Linux、μC/OS都可以用GNU工具编译。ARM的Linux已有很多成熟的版本，可以支持 ARM720、ARM920、 ARM1020等多种处理器，读者可从www.uclinux.org或www.armdevzone.com上获取最新信息。Linux移植过程中和处理器相关的代码都放在arch/arm目录下。对于内核，用户需要做的是设定自己系统的内存映像，RAM起始地址，I/O地址空间和虚拟I/O地址空间，参看arch/arm/mach-integrator/arch.c文件。除了内核外，用户还需要为自己的系统编制各种各样的驱动程序。
4 调试工具
Linux下的GNU调试工具主要是gdb、gdbserver和kgdb。其中gdb和gdbserver可完成对目标板上Linux下应用程序的远程调试。gdbserver是一个很小的应用程序，运行于目标板上，可监控被调试进程的运行，并通过串口与上位机上的gdb通信。开发者可以通过上位机的gdb输入命令，控制目标板上进程的运行，查看内存和寄存器的内容。gdb5.1.1以后的版本加入了对ARM处理器的支持，在初始化时加入 -target==arm参数可直接生成基于ARM平台的gdbserver。gdb工具可以从ftp://ftp.gnu.org/pub/gnu /gdb/上下载。
对于Linux内核的调试，可以采用kgdb工具，同样需要通过串口与上位机上的gdb通信，对目标板的Linux内核进行调试。由于篇幅所限，感兴趣的读者可以从http://oss.sgi.com/projects/kgdb/上了解具体的使用方法。
结束语
本文以一个具体的实例为例，对GNU工具中的常用功能作了介绍。其实GNU工具的功能还远不止这些，更进一步的操作有：针对不同处理器，不同算法的软件优化、高效的内嵌汇编、大型项目管理功能等。相信GNU能成为越来越多开发人员的选择。

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