嵌入式预习报告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预习报告一实验内容和背景实验背景：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。同一个体系结构可以运行不同的操作系统；同样，同一个操作系统也可以在不同的体系结构上运行。举例来说，我们常说的x86Linux平台实际上是Intelx86体系结构和Linuxforx86操作系统的统称；而x86WinNT平台实际上是Intelx86体系结构和WindowsNTforx86操作系统的简称。就我们这个项目而言，需要交叉编译的原因有两个：首先，在项目的起始阶段，目的平台尚未建立，因此需要做交叉编译，以生成我们所需要的bootloader（启动引导代码）以及操作系统核心；其次，当目的平台能启动之后，由于目的平台上资源的限制，当我们编译大型程序时，依然可能需要用到交叉编译。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。本次实验的目的：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。实验内容：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，记录结果二实验涉及的知识点知识点1：了解和掌握交叉编译模式和方法；1.将下载好后的arm-linux-gcc交叉编译软件包(我用的arm-linux-gcc-4.3.2.tgz)拷贝到你自己建的文件夹目录下，我们要把交叉编译器安装到/usr/local/目录下，在终端root用户下执行命令：tarzxvfarm-linux-gcc-4.3.2.tgz–C/注意：以上命令中的C是大写，后面有个空格。执行完以上命令后，交叉编译器arm-linux-gcc就安装在/usr/local/arm/4.3.2目录下了。安装好后，还需要配置PATH环境变量(初学者建议使用)，这样在操作系统的其他目录下都可以使用arm-linux-gcc交叉编译器。2.配置环境变量的步骤如下：在终端输入命令：vim/root/.bashr在.bashrc文件中增加以下的命令：exportPATH=$PATH:/usr/local/arm/4.3.2/bin，然后保存退出。如下图所示：3.在终端输入命令：arm-linux-gcc–v可查看安装的交叉编译器版本信息。如下图所示：从上图中可以看出该编译器gcc版本为4.3.2。安装成功到此结束。知识点1：熟悉和掌握Linux简单程序设计。helloworld的编译helloworld可以说是最简单的应用程序，通过如下命令进行编译：gcc-ohelloworldhelloworld.c其中-o指定输出文件到helloworld，helloworld.c为编译的源文件。该命令执行后，将对helloworld.c文件进行编译，并将生成helloworld可执行文件。这个文件就是在指定平台上可以运行的执行程序，如果使用gcc进行编译即为可在x86平台上运行的程序，如果使用arm-linux-gcc进行编译则为可以在ARM平台上运行的程序。Makefile文件Makefile文件的作用有点类似于DOS下的批处理文件，通过编写Makefile文件，用户可以将一个很复杂的程序（可能包含上百个甚至更多的源文件或者目录）通过简单的make命令进行编译。【实验说明】1.建立工作目录注：本实验以及后续的所有实验中用“$”符号表示在主机的Linux控制台上输入的命令行。用“#”符号表示在目标机的Linux控制台上输入的命令行。$cd/opt/cvtech/examples$cdhelloworld步骤：1.建立工作目录实验以及后续的所有实验中用“$”符号表示在主机的Linux控制台上输入的命令行。用“#”符号表示在目标机的Linux控制台上输入的命令行。$cd/opt/cvtech/examples$cdhelloworld2.编写程序源代码在Linux下的文本编辑器有许多，常用的是vim,Xwindow界面下的gedit等，我们在开发过程中推荐使用gedit，用户需要学习gedit的操作方法。实际的源代码较简单，如下：#includestdio.hintmain(){printf(Hello,World!\n);}3.在主机端编译并运行helloworld程序$gcc-ohelloworldhelloworld.c$./helloworld正确的结果将在主机的显示器上打印如下字符串：Hello,World!4.编译在目标机运行的helloworld程序$arm-linux-gcc-ohelloworldhelloworld.c由于编译器采用的是arm-linux-gcc编译器，因此使用上述命令编译出来的程序只能在ARM处理器上运行，不能在x86平台下运行，如果在Fedora10中运行该程序将出现如下错误结果。$./helloworldbash:./helloworld:cannotexecutebinaryfile5.下载helloworld程序到CVT-A8中调试CVT-A8通过将主机的/tftpboot/目录挂接到目标机的/mnt/目录中，因此，需要将第四步编译的程序helloworld拷贝到主机的/tftpboot/目录或其子目录下。$cphelloworld/tftpboot/在PC电脑的超级终端输入如下命令将主机端/tftpboot/目录挂接到/mnt目录下：#mount192.168.1.180:/tftpboot//mnt/–olock然后就可以运行helloworld程序：#cd/mnt#./helloworld正确的结果将在超级终端上打印如下字符串：Hello,World!6.编写Makefile文件使用vi编辑工具编辑Makefile，请注意文件名的M必须大写，其余为小写，如下所示，。注意其中每行前面的空格位置必须使用’Tab’键。CC=arm-linux-gccLD=arm-linux-ldEXEC=helloworldOBJS=helloworld.oCFLAGS+=LDFLAGS+=all:$(EXEC)$(EXEC):$(OBJS)$(CC)$(LDFLAGS)-o$@$(OBJS)$(LDLIBS$(LDLIBS_$@))cp$(EXEC)/tftpboot/clean:-rm-f$(EXEC)*.elf*.gdb*.o上述为一个典型的Makefile脚本文件的格式。下面简单介绍一下各个部分的含义：1)所采用的编译器和链接器CC=arm-linux-gccLD=arm-linux-ld2)生成的执行文件和链接过程中的目标文件EXEC=helloworldOBJS=helloworld.o3)编译和链接的参数$(EXEC):$(OBJS)CFLAGS+=LDFLAGS+=4)编译命令，执行完成将生成helloworld映像文件$(CC)$(LDFLAGS)-o$@$(OBJS)$(LDLIBS$(LDLIBS_$@))5)清除clean:-rm-f$(EXEC)*.elf*.gdb*.o$(OBJS):6)使用make进行编译使用如下命令编译ARM平台的helloworld程序。$makeclean$makearm-linux-gcc-c-ohelloworld.ohelloworld.carm-linux-gcc-ohelloworldhelloworld.o使用如下命令编译x86平台的helloworld程序。$makeclean$makeCC=gccgcc-c-ohelloworld.ohelloworld.cgcc-ohelloworldhelloworld.o分别参照步骤3和步骤5运行两种不同版本的程序，将得到相同的结果。【实验步骤】$cd/opt/cvtech/examples$cdhelloworld$make$cphelloworld/tftpboot/连接好串口，并打开超级终端工具。打开实验箱，启动Linux。在超级终端下输入：#mount192.168.1.180:/tftpboot/mnt/–onolock#cd/mnt/#./helloworld