第七章嵌入式Linux系統(tǒng)移植目錄7.1BootLoader基本概念與典型結(jié)構(gòu)7.2U-Boot7.3交叉開發(fā)環(huán)境的建立7.4交叉編譯工具鏈7.5嵌入式Linux系統(tǒng)移植過程7.6Gdb調(diào)試器7.7遠程調(diào)試7.8內(nèi)核調(diào)試第七章嵌入式Linux系統(tǒng)移植（1）BootLoader基本概念與操作模式/常見的BootLoader/U-Boot

（2）交叉開發(fā)環(huán)境交叉開發(fā)環(huán)境的建立/交叉編譯工具鏈/clang與LLVM（3）嵌入式Linux系統(tǒng)移植U-Boot的移植/內(nèi)核配置、編譯和移植BootLoader基本概念

一個嵌入式Linux系統(tǒng)通?？梢苑譃橐韵聨讉€部分：（1）引導(dǎo)加載程序及其環(huán)境參數(shù)。這里通常是指BootLoader以及相關(guān)環(huán)境參數(shù)。（2）Linux內(nèi)核?；谔囟ㄇ度胧介_發(fā)板的定制內(nèi)核以及內(nèi)核的相關(guān)啟動參數(shù)。（3）文件系統(tǒng)。主要包括根文件系統(tǒng)和一般建立于Flash內(nèi)存設(shè)備之上文件系統(tǒng)。（4）用戶應(yīng)用程序?；谟脩舻膽?yīng)用程序。有時在用戶應(yīng)用程序和內(nèi)核層之間可能還會包括一個嵌入式圖形用戶界面程序（GUI）。常見的嵌入式GUI有QT和MiniGUI等。在嵌入式操作系統(tǒng)中，BootLoader是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運行之前運行的一小段程序，可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個適合的狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準備好正確的環(huán)境。在嵌入式系統(tǒng)中，通常并沒有像通用計算機中BIOS那樣的固件程序，因此整個系統(tǒng)的加載啟動任務(wù)就完全由BootLoader來完成。BootLoader是嵌入式系統(tǒng)在加電后執(zhí)行的第一段代碼，在它完成CPU和相關(guān)硬件的初始化之后，再將操作系統(tǒng)映像或固化的嵌入式應(yīng)用程序裝載到內(nèi)存中然后跳轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)所在的空間，啟動操作系統(tǒng)運行。對于嵌入式系統(tǒng)而言，BootLoader是基于特定硬件平臺來實現(xiàn)的。因此，幾乎不可能為所有的嵌入式系統(tǒng)建立一個通用的BootLoader，不同的處理器架構(gòu)都有不同的BootLoader。BootLoader不僅依賴于CPU的體系結(jié)構(gòu)，而且依賴于嵌入式系統(tǒng)板級設(shè)備的相關(guān)配置。7.1.2BootLoader的操作模式大多數(shù)BootLoader都包含兩種不同的操作模式：自啟動模式和交互模式。這種劃分僅僅對于開發(fā)人員才有意義。（1）自啟動模式自啟動模式也叫啟動加載模式。在這種模式下，BootLoader自動從目標機上的某個固態(tài)存儲設(shè)備上將操作系統(tǒng)加載到RAM中運行，整個過程并沒有用戶的介入。這種模式是BootLoader的正常工作模式（2）交互模式交互模式也叫下載模式。在這種模式下，目標機上的BootLoader將通過串口或網(wǎng)絡(luò)等通信手段從開發(fā)主機上下載內(nèi)核映像、根文件系統(tǒng)到RAM中。然后再被BootLoader寫到目標機上的固態(tài)存儲媒質(zhì)（如FLASH）中，或者直接進入系統(tǒng)的引導(dǎo)。交互模式也可以通過接口（如串口）接收用戶的命令。這種模式在初次固化內(nèi)核、根文件系統(tǒng)時或者更新內(nèi)核及根文件系統(tǒng)時都會用到。7.1.3BootLoader的典型結(jié)構(gòu)BootLoader啟動大多數(shù)都分為兩個階段。第一階段主要包含依賴于CPU的體系結(jié)構(gòu)硬件初始化的代碼，通常都用匯編語言來實現(xiàn)。這個階段的任務(wù)有：基本的硬件設(shè)備初始化（屏蔽所有的中斷、關(guān)閉處理器內(nèi)部指令/數(shù)據(jù)Cache等）。為第二階段準備RAM空間。如果是從某個固態(tài)存儲媒質(zhì)中，則復(fù)制BootLoader的第二階段代碼到RAM。設(shè)置堆棧。跳轉(zhuǎn)到第二階段的C程序入口點。第二階段通常用C語言完成，以便實現(xiàn)更復(fù)雜的功能，也使程序有更好的可讀性和可移植性。這個階段的任務(wù)有：初始化本階段要使用到的硬件設(shè)備。檢測系統(tǒng)內(nèi)存映射。將內(nèi)核映像和根文件系統(tǒng)映像從Flash讀到RAM。為內(nèi)核設(shè)置啟動參數(shù)。調(diào)用內(nèi)核。ARM:S5PV210的啟動流程S5PV210的啟動過程由BL0、BL1和BL2（BL為BootLoader的簡稱）3部分代碼實現(xiàn)，其中BL0在出廠時已經(jīng)被固化到64KB的iROM中。RISC-V基于SiFive的JH7100核嵌入式Linux啟動流程常見的BootLoader

（1）RedbootRedboot(RedHatEmbeddedDebugandBootstrap)是RedHat公司開發(fā)的一個獨立運行在嵌入式系統(tǒng)上的BootLoader程序，是目前比較流行的一個功能、可移植性好的BootLoader。Redboot是一個采用eCos開發(fā)環(huán)境開發(fā)的應(yīng)用程序，并采用了eCos的硬件抽象層作為基礎(chǔ)，但它完全可以擺脫eCos環(huán)境運行，可以用來引導(dǎo)任何其他的嵌入式操作系統(tǒng)，如Linux、WindowsCE等。Redboot支持的處理器構(gòu)架有ARM，MIPS，MN10300，PowerPC，RenesasSHx，v850，x86等，是一個完善的嵌入式系統(tǒng)BootLoader。（2）U-BootU-Boot（UniversalBootLoader）于2002年12月17日發(fā)布第一個版本U-Boot-0.2.0。U-Boot自發(fā)布以后已更新多次，其支持具有持續(xù)性。U-Boot是在GPL下資源代碼最完整的一個通用BootLoader。（3）BlobBlob(BootLoaderObject)是由Jan-DerkBakker和ErikMouw發(fā)布的，是專門為StrongARM構(gòu)架下的LART設(shè)計的BootLoader。Blob的最后版本是blob-2.0.5。Blob功能比較齊全，代碼較少，比較適合做修改移植，用來引導(dǎo)Liunx，目前大部分S3C44B0板都用Blob修改移植后加載uClinux。（4）vivivivi是韓國mizi公司開發(fā)的BootLoader,適用于ARM9處理器，現(xiàn)在已經(jīng)停止開發(fā)了。它是三星官方板SMDK2410采用的BootLoader。Vivi最主要的特點就是代碼小巧，有利于移植新的處理器。同時vivi的軟件架構(gòu)和配置方法類似Linux風(fēng)格，對于有過編譯Linux內(nèi)核經(jīng)驗的用戶，vivi更容易上手。

U-BootPartTwo7.27.2.1U-Boot概述U-Boot，全稱UniversalBootLoader，是遵循GPL條款的開放源碼項目。從FADSROM、8xxROM、PPCBOOT逐步發(fā)展演化而來。其源碼目錄、編譯形式與Linux內(nèi)核很相似，事實上，不少U-Boot源碼就是根據(jù)相應(yīng)的Linux內(nèi)核源程序進行簡化而形成的，尤其是一些設(shè)備的驅(qū)動程序。

U-Boot支持多種嵌入式操作系統(tǒng)，主要有OpenBSD,NetBSD,FreeBSD,4.4BSD,Linux,SVR4,Esix,Solaris,Irix,SCO,Dell,NCR,VxWorks,LynxOS,pSOS,QNX,RTEMS,ARTOS,android等。同時，U-Boot除了支持PowerPC系列的處理器外，還能支持MIPS、x86、ARM、NIOS、XScale等諸多常用系列的處理器。U-Boot的主要特點有：源碼開放，目前有些版本的未開源。支持多種嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核和處理器架構(gòu)。可靠性和穩(wěn)定性均較好。功能設(shè)置高度靈活，適合調(diào)試、產(chǎn)品發(fā)布等；設(shè)備驅(qū)動源碼十分豐富，支持絕大多數(shù)常見硬件外設(shè)；并將對于與硬件平臺相關(guān)的代碼定義成宏并保留在配置文件中，開發(fā)者往往只需要修改這些宏的值就能成功使用這些硬件資源，簡化了移植工作。U-Boot

arch/cpu目錄包含了特定cpu代碼，而board目錄則包含了特定目標板的代碼。因此主要的工作就可以集中在board相關(guān)的代碼，只要不是太新的cpu型號，因此可以直接復(fù)用這部分實現(xiàn)，選擇正確的配置選項。在U-Boot的這些源文件中，以S5PV210為例幾個比較重要的源文件如下所示：（1）start.S(arch\arm\cpu\armv7\start.S)通常情況下start.S是U-Boot上電后執(zhí)行的第一個源文件。該匯編文件包括定義了異常向量入口、相關(guān)的全局變量、禁用L2緩存、關(guān)閉MMU等，之后跳轉(zhuǎn)到lowlevel_init()函數(shù)中繼續(xù)執(zhí)行。（2）lowlevel_init.S(board\samsung\smdkv210\lowlevel_init.S)該源文件用匯編代碼編寫，其中只定義了一個函數(shù)lowlevel_init()。該函數(shù)實現(xiàn)對平臺硬件資源的一系列初始化過程，包括關(guān)看門狗、初始化系統(tǒng)時鐘、內(nèi)存和串口。（3）board.c(arch\arm\lib\board.c)Board.c主要實現(xiàn)了U-Boot第二階段啟動過程，包括初始化環(huán)境變量、串口控制臺、Flash和打印調(diào)試信息等，最后調(diào)用main_loop()函數(shù)。（4）smdkv210.h(include\configs\Smdkv210.h)該文件與具體平臺相關(guān)，比如這里就是S5PV210平臺的配置文件，該源文件采用宏定義了一些與CPU或者外設(shè)相關(guān)的參數(shù)。U-Boot中的重要源文件（1）start.S(arch\arm\cpu\armv7\start.S)（2）lowlevel_init.S(board\samsung\smdkv210\lowlevel_init.S)（3）board.c(arch\arm\lib\board.c)（4）smdkv210.h(include\configs\Smdkv210.h)U-BOOT源碼分析及編譯

參考板的編譯makeARCH=armCROSS_COMPILE=arm-linux-distcleanmakeARCH=armCORSS_COMPILE=arm-linux-s5pc210_universal_defconfigmakeV=1ARCH=armCROSS_COMPILE=arm-linux--j1U-Boot啟動的一般流程

U-Boot啟動第一階段的主要工作U-Boot啟動的一般流程：第二階段（1）board_init_f()（2）board_init_r()7.2.3U-Boot環(huán)境變量U-Boot的環(huán)境變量是使用U-Boot的關(guān)鍵，它可以由用戶定義并遵守約定俗成的一些用法，也有部分是U-Boot定義并不得更改。值得注意的是在未初始化的開發(fā)板中并不存在環(huán)境變量。U-Boot在缺省的情況下會存在一些基本的環(huán)境變量，當用戶執(zhí)行了saveenv命令之后，環(huán)境變量會第一次保存到flash中，之后用戶對環(huán)境變量的修改和保存都是基于保存在flash中的環(huán)境變量的操作。環(huán)境變量名稱相關(guān)描述bootdelay

執(zhí)行自動啟動的等候秒數(shù)baudrate

串口控制臺的波特率netmask

以太網(wǎng)接口的掩碼ethaddr

以太網(wǎng)卡的網(wǎng)卡物理地址bootfile

缺省的下載文件bootargs

傳遞給內(nèi)核的啟動參數(shù)bootcmd

自動啟動時執(zhí)行的命令serverip

服務(wù)器端的ip地址ipaddr

本地ip地址stdin

標準輸入設(shè)備stdout

標準輸出設(shè)備stderr

標準出錯設(shè)備表7-3U-Boot常用環(huán)境變量U-Boot的環(huán)境變量中最重要的兩個變量是：

bootcmd和bootargs。Bootcmd是自動啟動時默認執(zhí)行的一些命令，因此用戶可以在當前環(huán)境中定義各種不同配置，不同環(huán)境的參數(shù)設(shè)置，然后通過bootcmd配置好參數(shù)。

Bootargs是環(huán)境變量中的重中之重.7.2.4U-Boot命令U-Boot上電啟動后，按任意鍵退出自啟動狀態(tài)，進入命令行狀態(tài)。在提示符下，可以輸入U-Boot特有的命令完成相應(yīng)的功能。U-Boot提供了更加周詳?shù)拿顜椭ㄟ^help命令不僅可以得到當前U-Boot的所有命令列表，還能夠查看每個命令的參數(shù)說明。RISC-V架構(gòu)的U-Boot引導(dǎo)過程M模式U-Boot引導(dǎo)過程

S模式U-Boot引導(dǎo)過程當在M模式U-Boot中運行時，它會加載包含固件和S模式操作系統(tǒng)的payload鏡像（例如fw_payload），在這種情況下，開發(fā)者可以使用mkimage將payload鏡像打包成uImage格式，并使用bootm命令啟動它。RISC-V生成啟動映像可能包含用于特定平臺初始化的U-BootSPL（SecondaryProgramLoader，第二階段程序加載器，也叫輔助程序加載器）。U-BootSPL然后加載一個FIT映像(u-boot.itb)，該鏡像包含提供SBI的固件（例如fw_dynamic），以及在S模式下運行的常規(guī)U-Boot（或U-Boot本身）.最后，加載S模式操作系統(tǒng)。7.3交叉開發(fā)環(huán)境的建立PartThree7.3交叉開發(fā)環(huán)境的建立主機-目標機交叉開發(fā)環(huán)境模式是由開發(fā)主機和目標機兩套計算機系統(tǒng)內(nèi)組成的。開發(fā)主機一般指通用計算機，如PC等，目標機指嵌入式開發(fā)板（系統(tǒng)）。通過交叉開發(fā)環(huán)境，在主機上使用開發(fā)工具（如各種SDK），針對目標機設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)進行設(shè)計工作，然后下載到目標機上運行。交叉開發(fā)模式一般采用以下3個步驟：（1）在主機上編譯BootLoader(引導(dǎo)加載程序)，然后通過JTAG接口燒寫到目標板。（2）在主機上編譯Linux內(nèi)核，然后通過BootLoader下載到目標板以啟動或燒寫到Flash。（3）在主機上編譯各類應(yīng)用程序，通過NFS運行、調(diào)試這些程序，驗證無誤后再將制作好的文件系統(tǒng)映像燒寫到目標板7.3.1.主機與目標機的連接方式主機與目標機的連接方式主要有串口、以太網(wǎng)接口、USB接口、JTAG接口等方式連接。主機可以使用minicom、kermit或者Windows超級終端等工具，通過串口發(fā)送文件。目標機亦可以把程序運行結(jié)果通過串口返回并顯示。以太網(wǎng)接口方式使用簡單，配置靈活，支持廣泛，傳輸速率快，缺點是網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動的實現(xiàn)比較復(fù)雜。JTAG（JointTestActionGroup，聯(lián)合測試行動小組）是一種國際標準測試協(xié)議（IEEE1149.1標準），主要是用于對目標機系統(tǒng)中的各芯片的簡單調(diào)試，和對BootLoader的下載兩個功能。JTAG連接器中，其芯片內(nèi)部封裝了專門的測試電路TAP（TestAccessPort,測試訪問口)，通過專用的JTAG測試工具對內(nèi)部節(jié)點進行測試。因而該方式是開發(fā)調(diào)試嵌入式系統(tǒng)的一種簡潔高效的手段。JTAG有兩種標準，14針接口和20針接口。JTAG接口一端與PC機并口相連，另一端是面向用戶的JTAG測試接口，通過本身具有的邊界掃描功能便可以對芯片進行測試，從而達到處理器的啟動和停滯、軟件斷點、單步執(zhí)行和修改寄存器等功能的調(diào)試目的。其內(nèi)部主要是由JTAG狀態(tài)機和JTAG掃描鏈的組成。雖然JTAG調(diào)試不占用系統(tǒng)資源，能夠調(diào)試沒有外部總線的芯片，代價也非常小，但是JTAG只能提供一種靜態(tài)的調(diào)試方式，不能提供處理器實時運行時的信息。它是通過串行方式依次傳遞數(shù)據(jù)的，所以傳送信息速度比較慢。7.3.2.主機-目標機的文件傳輸方式主機-目標機的文件傳輸方式主要有串口傳輸方式、網(wǎng)絡(luò)傳輸方式、USB接口傳輸方式、JTAG接口傳輸方式、移動存儲設(shè)備方式。串口傳輸協(xié)議常見的有kermit、Xmodem、Ymoderm、Zmoderm等。串口驅(qū)動程序的實現(xiàn)相對簡單，但是速度慢，不適合較大文件的傳輸。USB接口方式通常將主機設(shè)為主設(shè)備端，目標機設(shè)為從設(shè)備端。與其他通信接口相比，USB接口方式速度快，配置靈活，易于使用。如果目標機上有移動存儲介質(zhì)如U盤等，可以制作啟動盤或者復(fù)制到目標機上，從而引導(dǎo)啟動。網(wǎng)絡(luò)傳輸方式一般采用TFTP（trivialfiletransportprotocol）協(xié)議。TFTP是一個傳輸文件的簡單協(xié)議，是TCP/IP協(xié)議族中的一個用來在客戶機與服務(wù)器之間進行簡單文件傳輸?shù)膮f(xié)議，提供不復(fù)雜、開銷不大的文件傳輸服務(wù)。端口號為69。此協(xié)議只能從文件服務(wù)器上獲得或?qū)懭胛募?，不能列出目錄，不進行認證，它傳輸8位數(shù)據(jù)。傳輸中有三種模式：netascii，這是8位的ASCII碼形式；另一種是octet，這是8位源數(shù)據(jù)類型；最后一種mail已經(jīng)不再支持，它將返回的數(shù)據(jù)直接返回給用戶而不是保存為文件。7.3.3.文件系統(tǒng)的掛接-配置網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)NFSNFS（NetworkFileSystem）即網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)，是FreeBSD支持的文件系統(tǒng)中的一種，它允許網(wǎng)絡(luò)中的計算機之間通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)共享資源。在NFS的應(yīng)用中，本地NFS的客戶端應(yīng)用可以透明地讀寫位于遠端NFS服務(wù)器上的文件，就像訪問本地文件一樣。NFS的優(yōu)點主要有：（1）節(jié)省本地存儲空間，將常用的數(shù)據(jù)存放在一臺NFS服務(wù)器上且可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問，那么本地終端將可以減少自身存儲空間的使用。（2）用戶不需要在網(wǎng)絡(luò)中的每個機器上都建有Home目錄，Home目錄可以放在NFS服務(wù)器上且可以在網(wǎng)絡(luò)上被訪問使用。（3）一些存儲設(shè)備如軟驅(qū)、CDROM和Zip等都可以在網(wǎng)絡(luò)上被別的機器使用。這可以減少整個網(wǎng)絡(luò)上可移動介質(zhì)設(shè)備的數(shù)量。交叉編譯工具鏈

交叉開發(fā)工具鏈就是為了編譯、鏈接、處理和調(diào)試跨平臺體系結(jié)構(gòu)的程序代碼。從工具鏈的組成上來說，它一般由多個程序構(gòu)成，glibc、gcc、binutils和gdb四個軟件提供分別對應(yīng)著各個功能。常見的交叉編譯例子如下：（1）在WindowsPC上，利用諸如類似ADS、RVDS等軟件，使用armcc編譯器，則可編譯出針對ARMCPU的可執(zhí)行代碼。（2）在LinuxPC上，利用arm-linux-gcc編譯器，可編譯出針對LinuxARM平臺的可執(zhí)行代碼。（3）在WindowsPC上，利用cygwin環(huán)境，運行arm-elf-gcc編譯器，可編譯出針對ARMCPU的可執(zhí)行代碼。7.4.2工具鏈的構(gòu)建方法通常構(gòu)建交叉工具鏈有如下三種方法。方法一：分步編譯和安裝交叉編譯工具鏈所需要的庫和源代碼，最終生成交叉編譯工具鏈。該方法相對比較困難，適合想深入學(xué)習(xí)構(gòu)建交叉工具鏈的讀者及用戶。如果只是想使用交叉工具鏈，建議使用下列的方法二構(gòu)建交叉工具鏈。方法二：通過Crosstool腳本工具來實現(xiàn)一次編譯，生成交叉編譯工具鏈，該方法相對于方法一要簡單許多，并且出錯的機會也非常少，建議大多數(shù)情況下使用該方法構(gòu)建交叉編譯工具鏈。方法三：直接通過網(wǎng)上下載已經(jīng)制作好的交叉編譯工具鏈。該方法的優(yōu)點是簡單可靠，缺點也比較明顯，擴展性不足，對特定目標沒有針對性，而且也存在許多未知錯誤的可能，建議讀者慎用此方法。

GCC對于GUN編譯器來說，GCC的編譯要經(jīng)歷四個相互關(guān)聯(lián)的步驟∶預(yù)處理(也稱預(yù)編譯，Preprocessing)、編譯(Compilation)、匯編(Assembly)和鏈接(Linking)。file.cc程序源文件file.ic程序預(yù)處理后文件file.cxxc++程序源文件，也可以是file.cc/file.cpp/file.c++file.iic++程序預(yù)處理后文件file.hc/c++頭文件file.s匯編程序文件file.o目標代碼文件Binutils與glibcBinutilsBinutils提供了一系列用來創(chuàng)建、管理和維護二進制目標文件的工具程序，如匯編（as）、連接（ld）、靜態(tài)庫歸檔（ar）、反匯編（objdump）、elf結(jié)構(gòu)分析工具（readelf）、無效調(diào)試信息和符號的工具（strip）等。通常binutils與gcc是緊密相集成的，沒有binutils的話，gcc是不能正常工作的。

glibcGlibc是gnu發(fā)布的libc庫，也即c運行庫。Glibc是linux系統(tǒng)中最底層的應(yīng)用程序開發(fā)接口，幾乎其它所有的運行庫都倚賴于glibc。Glibc除了封裝linux操作系統(tǒng)所提供的系統(tǒng)服務(wù)外，它本身也提供了許多其它一些必要功能服務(wù)的實現(xiàn)，比如open,malloc,printf等等。Glibc是GNU工具鏈的關(guān)鍵組件，用于和二進制工具和編譯器一起使用，為目標架構(gòu)生成用戶空間應(yīng)用程序。Makefile#makefileCC=arm-linux-gcc#指定交叉編譯器EXEC=hello$(EXEC):hello.c$(CC)hello.c–o$(EXEC)#注意命令需要用tab鍵Clean:Rm–f*.o$(EXEC)CC 指明編譯器的宏EXEC 表示生成的執(zhí)行文件名稱的宏OBJS 目標文件列表宏LDFLAGS 連接參數(shù)宏All： 編譯主入口Clean: 清除編譯結(jié)果Install： 將編譯成功的可執(zhí)行文件安裝到系統(tǒng)目錄中，一般為/usr/local/bin目錄擴展：clang與LLVMLLVM（LowLevelVirtualMachine，底層虛擬機)主要涉及到編譯器的中、后端,

其代碼以模塊的形式進行劃分和實現(xiàn),

包括中間表示、代碼分析、優(yōu)化和代碼生成等。

clang主要涉及到編譯器的前端,

也是采用類似的形式進行模塊化實現(xiàn),

包括抽象語法樹、詞法分析、語法分析、語義分析和LLVM中間代碼生成等.

LLVMLLVM編譯流程結(jié)構(gòu)圖

高級語言前端結(jié)構(gòu)圖

中間代碼優(yōu)化器結(jié)構(gòu)圖

LLVM后端代碼生成器的結(jié)構(gòu)圖GCC和Clang對比

嵌入式Linux系統(tǒng)移植過程PartFive7.5嵌入式Linux系統(tǒng)移植過程嵌入式Linux系統(tǒng)的移植主要有BootLoader（如U-Boot）、Linux內(nèi)核、文件系統(tǒng)。嵌入式Linux系統(tǒng)移植的一般流程是：首先構(gòu)建嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境，包括硬件環(huán)境和軟件環(huán)境；其次，移植BootLoader；然后，移植Linux內(nèi)核和構(gòu)建根文件系統(tǒng)；最后，一般還要移植或開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序。U-Boot移植1.下載U-Boot源碼2.修改相應(yīng)的文件代碼移植過程最主要的就是代碼的修改與文件的配置。國內(nèi)嵌入式廠商研發(fā)的S5PV210開發(fā)板大都基于SMDKV210評估板做了減法和調(diào)整，所以三星提供的U-Boot、內(nèi)核、文件系統(tǒng)大都適用于這些S5PV210開發(fā)板，因而在開發(fā)者在此基礎(chǔ)上只需要根據(jù)相應(yīng)的makefile文件修改配置即可。U-Boot移植3.編譯U-BootU-Boot的編譯命令主要分兩步進行。第一步是配置，如makesmdkv210_config；第二步是編譯，執(zhí)行make就可以了。中。4.燒寫到開發(fā)板上，運行和調(diào)試新開發(fā)的板子沒有任何程序可以執(zhí)行，也不能啟動，需要先將U-Boot燒寫到flash或者SD卡Makefile體系Linux內(nèi)核的配置

#makemenuconfigARCH=armCROSS_COMPILE=arm-linux-這個過程就稱為“配置內(nèi)核”內(nèi)核配置的基本原則是把不必要的功能都去掉，不僅可以減小內(nèi)核大小，還可以節(jié)省編譯內(nèi)核和內(nèi)核模塊的時間。內(nèi)核移植對于內(nèi)核移植而言，主要是添加開發(fā)板初始化和驅(qū)動程序的代碼，這些代碼大部分是跟體系結(jié)構(gòu)相關(guān)。具體到cotrex-A8型開發(fā)板來說，linux已經(jīng)有了較好的支持。比如從Kernel官方維護網(wǎng)站

上下載到2.6.35的源代碼，解壓后查看arch/arm/目錄下已經(jīng)包含了三星S5PV210的支持，即三星官方評估開發(fā)板SMDK210的相關(guān)文件mach-smdkv210了。移植Kernel只需要修改兩個開發(fā)板之間的差別之處就可以了。具體例子可以見書7.5.2節(jié)。

內(nèi)核配置與編譯Gdb調(diào)試器PartSix7.6GDB（GNUDeBugger）是自由軟件基金會（FreeSoftwareFoundation，F(xiàn)SF）的軟件工具之一。它的作用是協(xié)助程序員找到代碼中的錯誤。（1）進入GDB

Gdbtesttest是要調(diào)試的程序，由gcctest.c-g-otest生成。進入后提示符變?yōu)?Gdb)。（2）查看源碼(Gdb)l源碼會進行行號提示。如果需要查看在其他文件中定義的函數(shù)，在l后加上函數(shù)名即可定位到這個函數(shù)的定義及查看附近的其他源碼。或者：使用斷點或單步運行，到某個函數(shù)處使用s進入這個函數(shù)。（3）設(shè)置斷點(Gdb)b6這樣會在運行到源碼第6行時停止，可以查看變量的值、堆棧情況等；這個行號是Gdb的行號。（4）查看斷點處情況(Gdb)

infob可以鍵入"infob"來查看斷點處情況，可以設(shè)置多個斷點；（5）運行代碼(Gdb)

r（6）顯示變量值(Gdb)

pn在程序暫停時，鍵入"p變量名"(print)即可；GDB在顯示變量值時都會在對應(yīng)值之前加上"$N"標記，它是當前變量值的引用標記，以后若想再次引用此變量，就可以直接寫作"$N"，而無需寫冗長的變量名；（7）觀察變量(Gdb)

watchn在某一循環(huán)處，往往希望能夠觀察一個變量的變化情況，這時就可以鍵入命令"watch"來觀察變量的變化情況，GDB在"n"設(shè)置了觀察點；（8）單步運行(Gdb)

n（9）程序繼續(xù)運行(Gdb)

c使程序繼續(xù)往下運行，直到再次遇到斷點或程序結(jié)束；（10）退出GDB

(Gdb)

q

Gdb中，輸入命令時，可以不用打全命令，只用打命令的前幾個字符就可以了，當然，命令的前幾個字符應(yīng)該要標志著一個唯一的命令，在Linux下，可以敲擊兩次TAB鍵來補齊命令的全稱，如果有重復(fù)的，那么Gdb會把其例出來。遠程調(diào)試PartSix7.7在嵌入式軟件調(diào)試過程中，調(diào)試器通常運行于主機環(huán)境中，被調(diào)試的軟件則運行于基于特定硬件平臺的目標機上。主機上的調(diào)試器通過串口、并口或網(wǎng)卡接口等通信方式與目標機進行通信，控制目標機上程序的運行，實現(xiàn)對目標程序的調(diào)試，這種調(diào)試方式稱為遠程調(diào)試。常用的遠程調(diào)試技術(shù)主要有插樁(stub)和片上調(diào)試（OnChipDebugging，OCD）兩種。插樁(stub)指在目標操作系統(tǒng)和調(diào)試器內(nèi)分別加入某些軟件模塊實現(xiàn)調(diào)試；片上調(diào)試指在微處理器芯片內(nèi)嵌入額外的控制電路實現(xiàn)對目標程序的調(diào)試。片上調(diào)試方式不占用目標平臺的通信端口，但它依賴于硬件。插樁方式僅需要一個用于通信的端口，其他全部由軟件實現(xiàn)。7.7.1遠程調(diào)試工具的構(gòu)成插樁方式下的調(diào)試環(huán)境構(gòu)成遠程調(diào)試工具由三部分構(gòu)成：主機端的調(diào)試器、遠程通信協(xié)議和插樁模塊。前兩部分可采用GDB（GNUdebugger）調(diào)試器來解決。為了監(jiān)控和調(diào)試程序,主機GDB通過串行協(xié)議使用內(nèi)存讀寫命令，無損害地將目標程序原指令用一個trap指令代替，從而完成斷點設(shè)置動作。7.7.2通信協(xié)議-RSP$<data>#[chksum]該數(shù)據(jù)包分為四部分：第一部分是包頭，由字符“$”構(gòu)成；第二部分是數(shù)據(jù)包內(nèi)容，對應(yīng)調(diào)試信息，它可以是調(diào)試器發(fā)布的命令串，也可以是目標機的應(yīng)答信息，數(shù)據(jù)包中應(yīng)該至少有一個字節(jié)；第三部分是字符“#”，它是調(diào)試信息的結(jié)束標志；

第四部分是由兩位十六進制數(shù)的ASCII碼字符構(gòu)成的校驗碼，7.7.3遠程調(diào)試的實現(xiàn)方法及設(shè)置相對于宿主機遠程調(diào)試環(huán)境的建立過程，目標機調(diào)試stub的實現(xiàn)更要復(fù)雜，它要提供一系列實現(xiàn)與主機GDB的通信和對被調(diào)試程序的控制功能的函數(shù)。這些功能函數(shù)GDB有的已經(jīng)提供,如Gdb文件包中的m68k-stub.c、i386-stub.c等文件提供了一些相應(yīng)目標平臺的stub子函數(shù)，有的函數(shù)需要開發(fā)者根據(jù)特定目標平臺自行設(shè)計實現(xiàn)。stub的主要子函數(shù)：sets_debug_traps()：函數(shù)指針初始化，捕捉調(diào)試中斷進入handle.exception（）函數(shù)。Handle_exception()：該函數(shù)是stub的核心部分。程序運行被中斷時，首先發(fā)送一些主機的狀態(tài)信息，如寄存器的值，然后在主機Gdb的控制下執(zhí)行程序，并檢索和發(fā)送Gdb需要的數(shù)據(jù)信息，直到主機Gdb要求程序繼續(xù)運行，handle_exception（）交還控制權(quán)給程序。Breakpoint（）：該功能函數(shù)可以被調(diào)試程序中設(shè)置斷點。除以上函數(shù)外,開發(fā)人員需要針對特定目標平臺，為stub實現(xiàn)以下底層功能函數(shù)，才能使調(diào)試stub正常與主機GDB協(xié)同工作，比如：GetDebugChar（）、putDebugChar（）：讀寫通過Gdb遠程串行協(xié)議與主機交互的數(shù)據(jù)。ExceptionHandler（）：各目標平臺對系統(tǒng)中斷向量的組織安排是不一樣的，該函數(shù)要能夠使得系統(tǒng)中斷發(fā)生時，程序可以正常獲得中斷服務(wù)程序的入口地址。Memset（）：標準庫函數(shù)，保證對特定目標平臺的內(nèi)存操作。開發(fā)者就可以按以下步驟使用stub對目標程序進行遠程調(diào)試：（1）在被調(diào)試程序開始處，插入兩個函數(shù)調(diào)用:sets_debug_traps()和handle.exception()。（2）將被調(diào)試程序、GDB提供的stub功能函數(shù)和上述目標系統(tǒng)中實現(xiàn)的stub底層子函數(shù)一起編譯鏈接生成一個包含調(diào)試stub的目標程序。（3）建立主機與目標機的串口或以太口連接，保證通信物理鏈路的順暢。（4）將被調(diào)試目標代碼下載到目標系統(tǒng)并運行該程序，它會被內(nèi)部stub函數(shù)中斷在開始處，等待宿主機GDB的連接請求。（5）在宿主機運行針對目標平臺編譯鏈接Gdb。用targetremote命令連接目標機stub，然后就使用相應(yīng)GDB命令對目標程序進行跟蹤和調(diào)試了。7.7.4遠程調(diào)試應(yīng)用實例方法目前嵌入式linux系統(tǒng)中，主要有三種遠程調(diào)試方法，分別適合與不同場合的調(diào)試工作：用ROMMonitor調(diào)試內(nèi)核裝載程序、用KGDB調(diào)試系統(tǒng)內(nèi)核和用GDBserver調(diào)試用戶空間程序。這三種調(diào)試的方法的區(qū)別主要在于目標機遠程調(diào)試stub的存在形式不同，而設(shè)計思路和實現(xiàn)方法則大致相同，并且它們配合工作的主機Gdb是同一個程序。1.用ROMMonitor調(diào)試目標機程序在嵌入式linux內(nèi)核運行前的狀態(tài)中，程序的裝載、運行和調(diào)試一般都由RomMon