嵌入式系统基础-第九讲-嵌入式交叉编译解读.ppt

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1、嵌入式系统基础,第九讲 嵌入式交叉编译基础,2023/10/28,1,嵌入式交叉编译基础,交叉开发环境：宿主机调试通道目标机“在谁的上面编写运行在谁上的程序的问题”,1 嵌入式交叉编译环境简介,交叉编译就是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码。平台分别指的是主机平台Host和目标平台Target。就我们在ARM平台上移植Linux来说，Host是一台一般的PC机，它通过串口或网络接口与Target通信；Target是arm-linux平台（这里说的arm指的是平台所使用的CPU是ARM9处理器，linux指的是运行的操作系统是Linux）。我们在Host上开发程序，并在这个平台上运行交叉编

2、译器Cross Complier，编译我们的程序,而由Cross Complier生成的程序将在Target上运行。,1 嵌入式交叉编译环境简介,需要交叉编译的原因：首先，在项目的起始阶段，目标平台尚未建立，因此需要做交叉编译，以生成我们所需要的Boot loader以及kernel(因为Bootloader和kernel的源码需要经过交叉编译后才可以在目标平台上运行)；其次，当目标平台能启动之后，由于目标平台上资源的限制，当我们编译大型程序时，依然可能需要用到交叉编译。,1 嵌入式交叉编译环境简介,NFS服务可以使网络上的同为Linux或Unix系统主机共享文件系统(Net FileSyst

3、em)。NFS可以将远程文件系统载入在本地文件系统下。远程的硬盘、目录和光驱都可以变成本地主机目录树中的一个子目录。载入后与处理自己的文件系统一样使用即可。不只方便，也节省了重复保存文件的空间、传输文件的时间及网络带宽。,2 NFS服务,如何进行程序调试？编译后如何，共享等等,NFS特点NFS系统也使用C/S体系结构，就是有服务器端与客户端服务器端提供共享的文件系统，必须把文件系统输出(export)出去客户端则要把文件系统载入到自己的系统下使用NFS，需要在服务器端设置输出，在客户端设置载入,2 NFS服务,NFS服务器端配置(1)关闭防火墙(2)配置共享目录-客户端主机IP范围(3)主机I

4、P(4)启动NFS服务,NFS客户端(1)设置客户端IP地址(2)挂载共享目录,mount-t nfs 主机ip:共享目录 挂载点,注意事项：关闭防火墙，主机与客户端在同一ip段,mount-t nfs o nolock 主机ip:/arm2410s/host,2 NFS服务,混合开发模式的必要：由于初学者对Linux系统不是很熟悉，通常会采用Windows下强大的编辑工具，通过共享再在Linux系统下进行编译、调试等工作。（1）VMware虚拟机设置共享（2）SSH客户端软件（3）Windows下的文本编辑工具,3 Windows和Linux混合开发模式,（1）VMware虚拟机设置共享-1

5、,3 Windows和Linux混合开发模式,（2）SSH客户端软件,SSH的英文全称：Secure ShellSSH把所有传输的数据进行加密，并且SSH客户端软件可将传输的数据进行压缩后再传输。（1）PuTTY（2）Secure Shell Client,3 Windows和Linux混合开发模式,（3）Windows下的文本编辑工具,UltraEdit-32 Source Insight,3 Windows和Linux混合开发模式,gcc（GNU C Compiler）能将C、C+语言源程序、汇编语言程序和目标程序编译、连接成可执行文件。是GNU推出的功能强大、性能优越的多平台编译器，可以

6、在多种硬体平台上编译出可执行程序，其执行效率与一般的编译器相比平均效率要高20%30%。,4 GCC编译器,gcc的执行过程 使用gcc由C语言源代码文件生成可执行文件的过程要经历四个相互关联的步骤 1、预处理(也称预编译，Preprocessing)对头文件（include）、预编译语句（如define等）进行分析预处理器cpp2、编译(Compilation)将预处理后的文件转换成汇编语言,生成文件.s编译器ccl3、汇编(Assembly)由汇编变为目标代码(机器代码)，生成.o的文件汇编器as4、连接(Linking)连接目标代码,生成可执行程序链接器ld,4 GCC编译器,四个相互关

7、联的步骤源文件.c1、.c源文件2、生成.i文件3、生成文件.s4、生成.o的文件5、生成可执行程序,4 GCC编译器,GNU C 的使用基本语法 gcc options filenames说明：在gcc后面可以有多个编译选项，同时进行多个编译操作。当你不用任何选项编译一个程序时，GCC将会建立(假定编译成功)一个名为a.out的可执行文件。,4 GCC编译器,gcc选项-o选项 你能用-o 编译选项来为将产生的可执行文件指定一个文件名来代替 a.out。例：gcc o count count.c-c选项：告诉GCC仅把源代码编译为目标代码,而取消连接的步骤。缺省时GCC建立的目标代码文件有一

8、个.o的扩展名。例：gcc c test2.c-E 只运行 C 预编译器。-S 编译选项告诉 gcc 在为 C 代码产生了汇编语言文件后停止编译。,4 GCC编译器,-include file功能相当于在代码中使用#include例子用法:gcc-o example example.c-include/usr/include/stdio.h-I 用来指定头文件目录./usr/include目录一般是不用指定的,但是如果头文件不在/usr/include里我们就要用-I参数指定了；比如头文件放在/myinclude目录，那编译命令行就要加上-Imyinclude参数了，如果不加你会得到一个“xx

9、xx.h:No such file or directory”的错误。,4 GCC编译器,Gdb（GNU debugger）是GNU开发组织发布的一个强大的Unix/Linux下的程序调试工具。是一个命令行的调试器，但gdb具有比很多图形化调试器更强大的功能。可以调试各种程序，包括C,C+,JAVA,PASCAL等具有远程调试功能对嵌入式非常有用,5 Gdb调试器,Gdb主要可以完成下面任务：（1）启动程序，并可以指定某些参数控制程序的运行（2）可让被调试的程序在用户所指定的断点处停住（3）当程序停止时，检查程序的状态（4）动态地改变程序的参数，可以避过bug，继续查找其他的问题,5 Gdb调

10、试器,gdb program也就是你的执行文件，一般在当前目录下,5 Gdb调试器,Gdb的命令可以使用help命令来查看，help命令只是列出gdb的命令种类。使用help命令，显示class种类中的所有命令。使用help命令，查看command命令的帮助。Gdb中输入命令时，可以不用输入命令的全称，只用输入命令的前几个字符就可以。在linux下，可以按两次TAB键来补齐命令的全称。Gdb中运行Linux的shell程序，如shell。,5 Gdb调试器,5 Gdb调试器,加载要调试的执行文件file 加载要调试的执行程序exec。,5 Gdb调试器,查看源代码list 显示程序第linen

11、um行的周围的源程序list 显示函数名为function的函数周围的源程序list 显示当前行后面的源程序list-显示当前行前面的源程序set listsize n设置一次显示源代码的行数show listsize查看当前listsize的设置,5 Gdb调试器,设置断点（BreakPoint）break-进入指定函数时停住。break-在指定行号停住,5 Gdb调试器,清除断点delete breakpoints range删除指定的断点，breakpoints为断点号，range表示断点号的范围（如：2-4）。如果不指定断点号，则表示删除所有的断点。其简写命令为d。比删除更好的一种方法

12、是disable断点，disable了断点，gdb不会删除，当还需要时，enable即可，就好像回收站一样。,5 Gdb调试器,设置观察点观察点一般用来观察某个表达式的值是否变化了。watch 为表达式（变量）expr设置一个观察点。一旦表达式值有变化时，马上停住。info watchpoints列出当前设置的所有观察点,5 Gdb调试器,run(r)从程序开始运行程序continue(c)恢复程序运行，直到程序结束，或是下一个断点到来。step(s)单步执行，进入调用的函数的内部next(n)单步执行，不会进入调用的函数内部finish(f)如果已进入了某函数，而想退出该函数返回到它的调用函

13、数中,5 Gdb调试器,练习1（1）键入vi，编辑一个新文件exam.c。其内容如下：#include main()int a,i=0;a=0;while(i10)a=a+2;printf(the value of a=%d n,a);sleep(1);i=i+1;,5 Gdb调试器,练习1（2）保存退出exam.c 编译exam.c。使用 gcc-o examo exam.c 使用 gcc-g-o gexam exam.c比较gexam 与 examo的大小，因为 gexam含有调试信息，所以gexam比 examo大。执行gexam与examo 执行examo 键入./examo。这里./

14、表示当前目录执行gexam 键入./gexam。,练习1（3）使用gdb调试程序（1）启动gdb程序(gdb)gdb（2）读入调试程序(gdb)file gexam（3）列出相应于正在执行的程序的原文件内容(gdb)list（4）在程序a=0;处设置一个断点(gdb)break 4（注：这里4 为程序a=0;所在程序的行号）（5）在程序printf(“the value of a=%d n”,a);处设置一个断点（6）执行该程序(gdb)run（7）查看变量a的值(gdb)print a（8）查看变量a的类型(gdb)whatis a（9）执行下一个源程序行(gdb)next（10）从断点开始

15、继续执行到下一个断点(gdb)continue（11）查看变量a的值(gdb)print a，看看a是否有变化（12）不停地执行（gdb）continue，直到程序结束。（13）退出gdb quit,练习2：程序功能为先显示一个字符串，再反序显示，使用GDB找出其中的错误并改正#include void my_print(char*string)printf(The string is%sn,string);void my_print2(char*string)char*string2;int size,i;size=strlen(string);string2=(char*)malloc(s

16、ize+1);for(i=0;i size;i+)string2size-i=stringi;string2size+1=0;printf(The string printed backward is%sn,string2);,练习2：程序功能为先显示一个字符串，再反序显示，使用GDB找出其中的错误并改正int main()char my_string=hello there;my_print(my_string);my_print2(my_string);return;,Make工具及makefile文件概述Makefile基本知识Makefile应用 1）为单个文件编写makefile 2

17、）为多个文件编写makefile 3）使用不同目录的文件的makefile的写法,6 Makefile工具,Make工具及makefile文件概述,GNU Make是程序自动维护工具在大型的开发项目中，通常有几十到上百个的源文件，如果每次均手工键入 gcc 命令进行编译的话，则会 非常不方便。因此，人们通常利用 make 工具来自动完成编译工作。这些工作包括：1）如果仅修改了某几个源文件，则只重新编译这几个源文件；2）如果某个头文件被修改了，则重新编译所有包含该头文件的源文件。,Makefile基本知识,基本makefile结构Makefile由一系列规则组成，规则格式如下：其中：target

18、需要由 make 工具创建的项目，通常是目的文件和可执行文件。通常使用“目标（target）”一词来表示要创建的项目。prerequisites 要创建的项目依赖于哪些文件。command 创建每个项目时需要运行的命令。注：命令前面需要敲入tab键，而不是空格！,target:prerequisites 依赖关系 command 命令,Make工具及makefile文件概述,Make及makefile原理GNU make的主要工作是读进文本文件makefile。这些文件主要是有关那些文件（目的文件）是从哪些别的文件（依靠文件）中产生的，用什么命令来进行这个产生的过程。有了这些信息，make会检

19、查磁盘上的文件，如果目的文件的时间比至少它的一个依靠文件旧，Make将执行相应的命令，以便更新目的文件。目的文件不一定是最后的可执行文件，它可以是任何一个文件。,Makefile基本知识,Makefile实例：makefile开始myprog:foo.obar.ogccfoo.obar.o-omyprogfoo.o:foo.cfoo.hbar.hgcc-cfoo.c-ofoo.obar.o:bar.cbar.hgcc-cbar.c-obar.oclean:-rm*.o myprogmakefile结束,实例说明从上面的例子注意到，第一个字符为#的行为注释行。第一个非注释行指定 myprog为目

20、标，并且依赖于 foo.o和bar.o 文件。foo.o和bar.o文件又各自有自己的依赖规则makefile中一般都有clean规则，在重新编译之前删除以前生成的各个文件，此条规则没有依赖文件使用make工具的执行makefile的命令为：make或make makefile缺省文件名为当前目录下的makefile或Makefile或 GNUmakefile，也可以使用命令行参数f指定文件名:例如 make f filename,Makefile基本知识,实例说明如果没有“-f”参数，在Linux中，GNU make 工具在当前工作目录中按照GNUmakefile、makefile、Make

21、file的顺序搜索 makefile文件。通过命令行参数中的target，可指定make要编译的目标，并且允许同时定义编译多个目标，操作时按照从左向右的顺序依次编译target选项中指定的目标文件。如果命令行中没有指定目标，则系统默认target指向描述文件中第一个目标文件。如 make make clean,Makefile基本知识,Makefile变量环境变量：（1）存储文件名列表。（2）存储可执行文件名。（3）存储编译器标识。（4）存储参数列表。比如我们利用makefile变量把上面的makefile文件重写一遍。,Makefile基本知识,Makefile变量使用环境变量后的makef

22、ile实例=makefile开始=OBJS=foo.o bar.oCC=gccCFLAGS=-Wall O gEXEC=myprog$(EXEC):$(OBJS)$(CC)$(OBJS)o$(EXEC)foo.o:foo.c foo.h bar.h$(CC)$(CFLAGS)c foo.c o foo.obar.o:bar.c bar.h$(CC)$(CFLAGS)bar.c o bar.o=makefile结束=,Makefile变量内部变量：$-扩展成当前规则的目的文件名$-扩展成依靠列表中的第一个依靠文件$-扩展成整个依靠的列表利用这些变量，可以把上面的makefile写成：,Makef

23、ile基本知识,Makefile变量=makefile开始=OBJS=foo.o bar.oCC=gccCFLAG=-Wall O gmyprog:$(OBJS)$(CC)$-o$foo.o:foo.c foo.h bar.h$(CC)$(CFLAG)c$-o$bar.o:bar.c bar.h$(CC)$(CFLAG)c$-o$=makefile结束=,Makefile变量内部变量：$-扩展成当前规则的目的文件名$-扩展成依靠列表中的第一个依靠文件$-扩展成整个依靠的列表利用这些变量，可以把上面的makefile写成：,为单个文件编写makefile编写hello.c程序#include i

24、nt main(void)printf(Hello world!n);return 0;,执行：$vi Makefile=makefile开始=#This is a sampleCC=gccall:hello.o$(CC)o hello hello.ohello.o:hello.c$(CC)c o hello.o hello.cclean:rm*.o hello=makefile结束=,为多个文件编写makefile有四个文件menu.c，music.c，picture.c，menu.h/*menu.c*/,#include#include“menu.h”int main(void)int c

25、hoice;printf(-welcome you!-n);printf(*1 music!*n);printf(*2 picture!*n);printf(-have a choice!-n);scanf(d,switch(choice)case 1:music();break;case 2:picture();break;printf(Good Bye!n);return 0;,Makefile应用,为多个文件编写makefile/*music.c*/#include#include void music(void)printf(Listen to music!n);,Makefile应用

26、,为多个文件编写makefile/*picture.c*/#includevoid picture(void)printf(Have a look at picture!n);,Makefile应用,为多个文件编写makefile/*menu.h*/void music(void);void picture(void);,Makefile应用,为多个文件编写makefile几个文件间的依赖关系,Makefile应用,上面程序的makefile：=makefile开始=CC=gccall:menu.o music.o picture.o$(CC)menu.o music.o picture.o-

27、o menumenu.o:menu.c menu.h$(CC)-c menu.c-o menu.omusic.o:music.c$(CC)-c music.c-o music.opicture.o:picture.c$(CC)-c picture.c-o picture.oclean:rm*.o menu=makefile结束=,Makefile应用,上面程序的makefile：实际上，可以用$代表目标文件，$代表源文件，于是可以将makefile写成这样：=makefile开始=CC=gccall:menu.o music.o picture.o$(CC)$-o menumenu.o:men

28、u.c menu.h$(CC)-c$-o$music.o:music.c$(CC)-c$-o$picture.o:picture.c$(CC)-c$-o$clean:rm*.o menu=makefile结束=,Makefile应用,上面程序的makefile：由于各个文件的编译命令几乎没有什么差别，可以使用通配符%或*进一步简化：=makefile开始=CC=gccall:menu.o music.o picture.o$(CC)$-o menu%.o:%.c$(CC)-c-o$clean:rm*.o menu=makefile结束=,Makefile应用,使用不同目录的文件的makefil

29、e的写法假设程序的目录结构如下：bin 存放生成的可执行文件(menu)obj 存放.o文件(menu.o,music.o,picture.o)include 存放.h文件(menu.h)src 存放源程序文件和makefile(menu.c,picture.c,music.c),Makefile应用,=makefile开始=CC=gccall:./obj/menu.o./obj/music.o./obj/picture.o$(CC)-o./bin/menu$./obj/menu.o:./menu.c./include/menu.h$(CC)-o$-c$-I./include./obj/mus

30、ic.o:./music.c$(CC)-o$-c$./obj/picture.o:./picture.c$(CC)o$-c$clean:rm./bin/menu=makefile结束=,=makefile开始=CC=gccSRC_DIR=./OBJ_DIR=./obj/BIN_DIR=./bin/INC_DIR=./includeall:$(OBJ_DIR)menu.o$(OBJ_DIR)music.o$(OBJ_DIR)picture.o$(CC)$-o$(BIN_DIR)menu$(OBJ_DIR)menu.o:$(SRC_DIR)menu.c$(INC_DIR)/menu.h$(CC)-

31、I$(INC_DIR)-c-o$(OBJ_DIR)music.o:$(SRC_DIR)music.c$(CC)-c$-o$(OBJ_DIR)picture.o:$(SRC_DIR)picture.c$(CC)-c$-o$clean:rm$(BIN_DIR)menu=makefile结束=,Makefile应用,多个子模块的文件的makefile写法以上面的文件（多个目录）为例，将menu.c、music.c和picture.c分别放入src目录下的三个子目录menu、music和picture中，创造多模块环境需要写四个makefile，分别为于src、menu、music目和picture目

32、录下，分别管理各自目录下的文件,src目录下的makefileCC=gccSRC_DIR=./OBJ_DIR=./obj/BIN_DIR=./bin/INC_DIR=./includeall:$(OBJ_DIR)menu.o$(OBJ_DIR)music.o$(OBJ_DIR)picture.o$(CC)$-o$(BIN_DIR)menuinclude$(SRC_DIR)menu/makefileinclude$(SRC_DIR)music/makefileinclude$(SRC_DIR)picture/makefile,src/menu目录下的makefile$(OBJ_DIR)menu.o:$(SRC_DIR)menu/menu.c$(INC_DIR)/menu.h$(CC)-I$(INC_DIR)-c-o$src/music目录下的makefile$(OBJ_DIR)music.o:$(SRC_DIR)music/music.c$(CC)-c$-o$src/picture目录下的makefile$(OBJ_DIR)picture.o:$(SRC_DIR)picture/picture.c$(CC)-c$-o$,作业本节课所有相关例子的测试1、GDB工具的使用2、不同情况下的Makefile的编写和测试,谢谢,2023/10/28,61,