嵌入式实验6交叉编译及Linux简单程序设计实验

实验六交叉编译及Linux简单程序设计实验的实验报告一实验目的1、了解和掌握交叉编译模式和方法；2、熟悉和掌握Linux简单程序设计。二实验环境预装Fedora10_A8_Linux的pc机一台，CVT-A8嵌入式实验箱一台（已构建嵌入式Linux系统），以太网线一根，交叉编译工具链。三实验步骤1、连接主机和目标板；（三根线，注意网线和串口线是否连接正常）2、安装交叉编译器arm-linux-gcc，并配置环境。a)在命令行中输入arm-linux-后按tab键，如果命令能够补齐，说明里面已经有交叉编译工具了，环境变量已经设置好，那接下来的步骤，可以作为参考。如果不能补齐，则把电脑“E:\cvtech\CVT-A8-IIILinux光盘\Linux系统及应用源码”目录下的“4.3.3.tar.gz”文件拷贝到Fedora10的/usr/local目录下b)转到文件夹/usr/localcd/usr/localc)解压交叉编译工具链tar-vzxf4.3.3.tar.gzcd4.4.3/bin执行pwd命令得到这个目录的绝对路径，用右键复制这个路径，这个路径一般为/usr/local/4.3.3/bin。d)打开环境变量设置脚本文件vi~/.bash_profilee)在文件中倒数第几行中，把“/usr/local/4.3.3/bin”添加到PATH环境变量路径的后面，类似于PATH=$PATH:/usr/local/4.3.3/bin$PATH表示原来的环境变量路径，添加的/usr/local/4.3.3/bin部分表示在原来的环境变量PATH中添加此交叉编译器的路径f)vi保存并退出g)输入命令source~/.bash_profile使环境变量路径生效h)在任意目录下输入arm-linux-gcc后回车，如果是arm-linux-gccnoinputfile表示配置成功，或者仅输入“arm-linu”之后按TAB键看是否能补齐arm-linux-gcc命令，如果能够补齐，说明交叉编译工具链的环境变量设置成功。3，Linux简单程序设计a)使用vi等编辑器编写一个简单程序，比如输出“helloworld”，实现a+b等C语言程序。b)在命令行中使用gcc编译器编译并运行程序；使用file命令查看编译后的可执行文件信息。c)使用交叉编译器arm-linux-gcc编译并运行程序，记录结果；使用file命令查看交叉编译后的可执行文件信息。d)将交叉编译得到的可执行文件通过tftp下载到目标机，在目标机上执行，记录结果Cd:Vi:gcc–o.c:四实验思考1、为什么要使用交叉编译模式？由于嵌入式系统资源匮乏，一般不能像PC一样安装本地编译器和调试器，不能在本地编写、编译和调试自身运行的程序，而需借助其它系统如PC来完成这些工作，这样的系统通常被称为宿主机。宿主机通常是Linux系统，并安装交叉编译器、调试器等工具；宿主机也可以是Windows系统，安装嵌入式Linux集成开发环境。在宿主机上编写和编译代码，通过串口、网口或者硬件调试器将程序下载到目标系统里面运行。所谓的交叉编译，就是在宿主机平台上使用某种特定的交叉编译器，为某种与宿主机不同平台的目标系统编译程序，得到的程序在目标系统上运行而非在宿主机本地运行。ARM上可以运行操作系统，所以用户完全可以将ARM当做计算机来使用，理论上也可以在ARM上使用本地的编译器来编译程序.但是，编译器在编译程序时，会产生大量的中间文件，这会占用很大的内存和磁盘空间，且对CPU处理速度要求较高，比如S3C2440A内存、磁盘空间只有几十到100多兆，CPU只有400-500MHz，完全达不到编译程序的要求.所以，在进行ARM-linux嵌入式开发时必须在PC机(x86结构)上编译出能够运行在ARM上的程序，然后再将程序下载到ARM中来运行.这就用到了交叉编译器.要进行交叉编译，用户需要在主机平台上安装对应的交叉编译工具链(crosscompilationtoolchain)，然后用这个交叉编译工具链编译用户的源代码，最终生成可在目标平台上运行的代码.交叉编译工具链可以从网上下载，也可以自己制作.但编译器不是万能的，受版本限制，编译某些程序时会报错.常见的交叉编译工具链有:(1)Cross-2.95.3tar:该版本较早，除了编译vivi外一般不使用.(2)arm920t-eabi.tgz:4.1.2版本的编译器，支持eabi，可以编译TX2440A开发板上的所有程序.(3)arm-linux-gcc:4.3.2版本的编译器，支持eabi，是最常见的交叉工具链.2、gcc和交叉编译工具生成的可执行文件有什么不同？Gcc：GCC（GNUCompilerCollection，GNU编译器套件），是由GNU开发的编程语言编译器。它是以GPL许可证所发行的自由软件，也是GNU计划的关键部分。GCC原本作为GNU操作系统的官方编译器，现已被大多数类Unix操作系统（如Linux、BSD、MacOSX等）采纳为标准的编译器，GCC同样适用于微软的Windows。[2]GCC是自由软件过程发展中的著名例子，由自由软件基金会以GPL协议发布。GCC原名为GNUC语言编译器（GNUCCompiler），因为它原本只能处理C语言。GCC很快地扩展，变得可处理C++。后来又扩展能够支持更多编程语言，如Fortran、Pascal、Objective-C、Java、Ada、Go以及各类处理器架构上的汇编语言等，所以改名GNU编译器套件（GNUCompilerCollection）。交叉编译工具：在一种计算机环境中运行的编译程序，能编译出在另外一种环境下运行的代码。可执行文件(executablefile)指的是可以由操作系统进行加载执行的文件。在不同的操作系统环境下，可执行程序的呈现方式不一样。交叉编译工具可以简单地理解为在电脑上编译，生成的可执行文件在开发板上运行。交叉编译工具是根据开发板芯片的体系结构制作的，这与开发板上的芯片指令系统有关。arm-linux-gcc只是在编译时根据arm芯片的环境来生成可执行文件，生成的可执行文件必须移植到开发板上才能运行。3、比较可执行文件在主机和目标板上运行的不同，理解交叉编译的含义。执行文件在主机和目标板上运行的不同：宿主机和开发板可通过网络连接,宿主机将会包含开发板所需的编译环境,程序可在宿主机上编译完成后,传递到开发板上执行,而在开发板上不会包含编译环境,只会有执行环境,所以两者的运行不同。在windows操作系统下，可执行程序可以是.exe文件.sys文件.com等类型文件。Linux可执行文件格式为ELF即ExecutableandLinkableFormat。格式：ELFheaderprogramheadertable.txt.rodata.dataSectionheadertable交叉编译含义：交叉编译这个概念的出现和流行是和嵌入式系统的广泛发展同步的。我们常用的计算机软件，都需要通过编译的方式，把使用高级计算机语言编写的代码（比如C代码）编译（compile）成计算机可以识别和执行的二进制代码。比如，我们在Windows平台上，可使用VisualC++开发环境，编写程序并编译成可执行程序。这种方式下，我们使用PC平台上的Windows工具开发针对Windows本身的可执行程序，这种编译过程称为nativecompilation，中文可理解为本机编译。然而，在进行嵌入式系统的开发时，运行程序的目标平台通常具有有限的存储空间和运算能力，比如常见的ARM平台，其一般的静态存储空间大概是16到32MB，而CPU的主频大概在100MHz到500MHz之间。这种情况下，在ARM平台上进行本机编译就不太可能了，这是因为一般的编译工具链（compilationtoolchain）需要很大的存储空间，并需要很强的CPU运算能力。为了解决这个问题，交叉编译工具就应运而生了。通过交叉编译工具，我们就可以在CPU能力很强、存储空间足够的主机平台上（比如PC上）编译出针对其他平台的可执行程序。4.你认为做好本实验应该注意哪些方面？在做本实验时首先应该做好预习工作，在网上或者书本上查相关资料，了解交叉编译模式和方法，可以提前练习linux的程序设计流程，做一个小的练习，这样在试验中就会更加流畅。在做实验中，应该好好学习助教的讲解，并做好笔记，防止助教讲完就忘记，结果又会遇到一些本来可以自己解决的问题。听完助教讲解后，加上之前的预习，再按照操作一步步完成，一般都不会有问题了。五实验心得通过本次实验，了解和掌握了交叉编译模式和方法，熟悉和掌握了Linux简单程序设计。在实验开始时对实验的整体流程的了解还不是很清楚，但是在经过助教的讲解后，就有了比较清楚的逻辑。最后在操作中还是遇到了很多问题，因为对linux指令了解还不深入，所以在解决问题时会浪费很多时间。所以我体会到了这门课要学好还需要做好基础功，多了解和掌握linux相关的指令和知识，同时多加练习，才能为以后打好基础。