ARM的嵌入式Linux应用程序开发设计
ARM嵌入式Linux系统开发详解
2.1.3 数制转换
计算机是由数字电路构成的，其内部数据的传输和处理 都使用二进制方式。日常生活中普遍使用十进制方式表示数 字，所以在使用计算机的时候需要用到数制转换。常见的有 二进制到十进制的转换，从事嵌入式开发经常会用到十六进 制，有的时候还会用到八进制。
1.2.3 公共电子设施
银行的ATM自动取款机是一种常见的公共电子设备。
1.3 嵌入式系统发展
从1946年第一台现代电子计算机诞生以来，计算机始终 朝着两个方向发展：一个方向是体积大型化、处理能力超强 的大型计算机；另一个方向是超体积小型话、功能多样化发 展。这两个发展方向没有高低之分，都是由于实际需求带动 发展。计算机大型化发展出现了很多的超级计算机，各国都 在研制自己的大型计算机。在计算机小型化的发展道路上， 可谓是种类繁多。不仅有个人电脑（PC），还有各种个人 数字助理（PDA）。嵌入式系统是计算机系统小型化发展的 一个热门的分支。
随着微电子技术的不断发展以及电子制造工艺的进步（ 目前已经可以制造出65纳米的芯片），嵌入式系统硬件的体 积会不断缩小，系统稳定性也在不断增强，可以把更多的功 能集成在一个芯片上。另外在功耗方面也不断降低，这样使 嵌入式设备在自带电源的情况（如使用电池）会使用更长的 时间，而且设备的功能也更强大。
此外随着网络的普及和IPv6技术的应用，越来越多的嵌 入式设备也会加入到网络中。将来家中的微波炉或者洗衣机 都可以通过无线接入网络，被其他设备控制。
ARM应用系统开发详解—嵌入式uClinux及应用开发
第7章嵌入式uClinux及其应用开发本章从构建一个针对S3C4510B硬件平台的嵌入式uClinux操作系统和在其上进行应用程序的开发入手，逐步讲述如何在Linux环境下编写用户应用程序的方法和步骤，并为熟悉Windows操作系统的用户介绍在这种平台之上，使用何种工具编写和编译自己的应用。
通过本章的学习，读者可以对嵌入式uClinux有一定的了解，并且掌握在Linux和Windows 下嵌入式系统应用开发的基本方法。
本章主要内容有：－嵌入式uClinux系统概况－开发工具GNU的使用－建立uClinux开发环境－在uClinux下开发应用程序7.1 嵌入式uClinux系统概况在PC机上开发应用程序的用户都会有这样的感觉，PC机有完善的操作系统并提供应用程序接口（API），开发好的应用程序可以直接在操作系统上运行。
虽然嵌入式系统的应用程序完全可以在裸板上运行，但为了使系统具有任务管理、定时器管理、存储器管理、资源管理、事件管理、系统管理、消息管理、队列管理和中断处理的能力，提供多任务处理，更好的分配系统资源的功能，用户就需要针对自己的硬件平台和实际应用选择适当的嵌入式操作系统（Embedded Operating System，以下简称EOS）。
本节将结合本书所谈到的硬件平台S3C4510B，介绍一种针对不带MMU的ARM微处理器的嵌入式操作系统uClinux。
uClinux是一个完全符合GNU/GPL公约的操作系统，完全开放代码，现在由Lineo公司支持维护。
uClinux的发音是“you-see-linux”,它的名字来自于希腊字母“mu”和英文大写字母“C”的结合。
“mu”代表“微小”之意，字母“C”代表“控制器”，所以从字面上就可以看出它的含义，即“微控制领域中的Linux系统”。
为了降低硬件成本及运行功耗，有一类CPU在设计中取消了内存管理单元（Memory Management Unit，以下简称MMU）功能模块。
基于ARM9和Linux嵌入式系统设计
•$ gcc -c test.c
• 此命令是把源文件test.c编译成不可执行目标文件test.o。默认情况下，生成的目标文件 名为test.o，但也可以为输出文件指定名称，如下所示：
•$ gcc -c test.c –o mytest.o test.o。 • 此命令是把源文件test.c编译成不可执行目标文件my
9
•3．其他常用选项的使用 • $ gcc test.c –I../inc -o test • 此命令告诉GCC包含文件存放在./inc 目录下，在当前目录的上一级。若在 编译时需要的包含文件存放在多个目录下，可使用多个-I 来指定各个目录： • $ gcc test.c –I../inc –I../../inc2 -o test • 上面命令告诉GCC包含文件存放在./inc 目录下，在当前目录的上一级。若在 编译时需的包含文件存放在多个目录下，可使用多个-I 来指定各个目录： • $ gcc test.c –I../inc –I../../inc2 -o test • 这里指出了另一个包含子目录inc2，较之前目录它还要在再上两级才能找到. • 另外，我们还可以在编译命令行中定义符号常量。为此，我们可以简单的 在命令行中使用-D选项即可，如下例所示： • $ gcc -DTEST_CONFIGURATION test.c -o test • 上面的命令与在源文件中加入下列命令是等效的：
10
• #define TEST_CONFIGURATION
•4. 警告功能 • 当GCC在编译过程中检查出错误，则中止编译；但检测到警告时却能继续编译生成可执行 程序。 • 在众多的警告选项之中，最常用的是-Wall选项。该选项能发现程序中一系列的常见错误警 告，举例如下： • $ gcc -Wall test.c -o test • 该选项相当于同时使用了下列所有的选项： • unused-function：遇到仅声明过但尚未定义的静态函数时发出警告。 • unused-label：遇到声明过但不使用的标号的警告。 • unused-parameter：从未用过的函数参数的警告。 • ……
基于ARM和Linux嵌入式Web服务器的设计
3、ARM嵌入式Web服务器的应用 前景和未来发展方向
随着物联网技术的不断发展，ARM嵌入式Web服务器在各个行业的应用前景非 常广阔。例如，在智能家居领域，可以将ARM嵌入式Web服务器用于家庭网关、 智能音箱、智能门锁等设备，从而实现家居设备的远程控制和监控。在工业领 域，可以将ARM嵌入式Web服务器用于工业自动化、过程控制、数据采集等系 统，从而提高生产效率和降低成本。
3、操作系统：Linux操作系统是一个复杂而庞大的系统，需要深入理解其内 核原理、文件系统、网络协议等知识点。同时，需要进行内核编译、裁剪和移 植等工作，以适应嵌入式系统的需求。
4、网络协议：需要理解常见的网络协议和应用层协议，如TCP/IP、HTTP、 HTTPS等。同时，需要掌握网络编程的基本方法和技巧，如socket编程等。在 实现过程中，还需要进行网络调试和优化，以确保系统的稳定性和可靠性。
总之，基于ARM和嵌入式Web服务器的自动售货机设计具有便捷、高效、可拓 展性强等优点，可满足不同领域对自动售货机的需求。随着科技的不断发展， 相信未来自动售货机将越来越普及，为人们的生活带来更多便利。
谢谢观看
本次演示将介绍基于ARM和Linux嵌入式Web服务器设计的硬件原理、操作系统、 网络协议等相关知识点，并阐述其整体架构、硬件选型、软件设计和实现等方 面的设计思路。最后，总结基于ARM和Linux嵌入式Web服务器的优点和应用前 景。
一、引言
嵌入式Web服务器是一种基于嵌入式系统和网络技术的服务器，可以用于连接 互联网或局域网，实现远程设备的访问和控制。随着物联网和智能设备的不断 发展，嵌入式Web服务器的应用越来越广泛。基于ARM和Linux的嵌入式Web服 务器具有高性能、开放源码、易于维护等优点，成为当前研究的热点。
基于ARM+Linux的嵌入式开发
Linux环境下的编译、连接
GNU编译工具和GNU make
构建嵌入式Linux开发环境
本系统采用交叉开发环境，目标机为基于ARM
的通用电力采集终端，宿主机为运行Linux （Red Hat或Debian）的PC机，如图所示。
JTAG 目标机 COM1 网口
PC机
构建嵌入式Linux开发环境
两种模式：“启动加载”模式和“下载”模式 Flash的分区：
bootloader，kernel映像，root FS，用户数据 区 “下载”模式是针对开发的 首先通过JTAG口固化好bootloader，然后进入 “下载”模式，用串口通信方式或网口通信方 式将宿主机上的kernel映像和root FS下载到 Flash上。
基于ARM LinuБайду номын сангаас的嵌入式开发
主讲人：郑红
ARM介绍
ARM core ARM芯片生产厂家基于ARM core生产出不同
型号的ARM芯片
IP(知识产权)
ARM core ARM920T
Fabless
ARM 芯片s3c2410
设备(如PDA)开发商
电力采集终端
ARM介绍
ARM 是目前世界上应用最为广泛的嵌入式处
ARM汇编及与C语言的混合编程
在C程序中嵌入ARM汇编语句
__asm { instruction[；instruction] … [instruction] }
Boot Loader
分为stag1和stag2 在 stage1 阶段要实现的功能包括以下几个主要
的内容： 1.硬件设备初始化。 2.为加载 Boot Loader 的 stage2 准备 RAM 空 间。 3.拷贝 Boot Loader 的 stage2 到 RAM 空间中 并设置好堆栈。 4.跳转到 stage2 的 C 入口点。
基于ARM9和Linux嵌入式系统设计
第6章 基于ARM9和Linux嵌入式系统设计
6．改变工作目录
语法：cd [name]
其中 name 是目录名、路径或目录缩写。 cd 除了有切换目录 的功能外，还有一个功能就是，不管在哪个目录内，只要 输入cd命令，不加任何参数，即可回到用户目录内。 $ cd tony ← 切换到当前目录下的tony子目录
6.8 Linux系统在ARM平台上的移植
6.9 综合训练——Linux系统及应用程序的烧
第6章 基于ARM9和Linux嵌入式系统设计
6.1 嵌入式Linux的开发环境 6.1.1 嵌入式Linux开发环境建立
嵌入式LINUX 开发环境有几个方案： 1、基于PC 机WINDOWS 操作系统下的CYGWIN； 2、在WINDOWS 下安装虚拟机后，再在虚拟机中安 装LINXUX 操作系统；
$ cd ..
$ cd / $ cd $ cd /usr/bin
← 切换到上一层目录
← 切换到系统根目录 ← 切换到用户主目录(或运行cd ~命令也可以) ← 切换到/usr/bin目录
第6章 基于ARM9和Linux嵌入式系统设计
7. 建立新目录
mkdir的命令格式如下：
mkdir [-m模式] [-p目录名] 目录
第6章 基于ARM9和Linux嵌入式系统设计
（3）whereis命令 whereis命令来查询某个命令存在哪一个目录下。命令 格式：whereis [选项] 命令名。 说明：不加选项可直接使用whereis命令。 whereis命令的常用选项如下： 章节 说 明 -b 只查找二进制文件 -m 查找主要文件 -s 查找来源 -u 查找不常用的记录文件 例如：查找cd命令二进制文件在什么目录下。命令： $ whereis -b cd
基于ARM9的嵌入式Linux应用开发平台的分析与实现
基于ARM9的嵌入式Linux应用开发平台的分析与实现陈斌【摘要】随着经济的迅速发展以及科学技术水平的不断提高,IT行业取得了较大程度上的进步,为我国国民经济的发展以及人民生活水平的提高做出重要贡献。
尤其是近几年来,信息技术、网络技术飞速发展,IT领域不断发展与升级,在这种环境之下,嵌入式系统成为IT领域的重要焦点之一。
目前状况下,行业内存在着诸多的嵌入式系统,而在这些嵌入式系统当中,Linux最为受到青睐,这主要是因为Linux具有自身的强大优势,主要表现在三个方面,分别是元代码开放、功能强大一级级易于移植等。
就目前市场状况而言,ARM9系列的嵌入式微处理器已经成为嵌入式系统首选的处理器产品,本文就在此基础之上针对基于ARM9的嵌入式Linux应用开发平台的分析与实现进行有益探讨。
【期刊名称】《佳木斯职业学院学报》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】2页(P1-2)【关键词】嵌入式系统 ARM9 Linux应用开发平台文件系统【作者】陈斌【作者单位】铁岭师范高等专科学校【正文语种】中文【中图分类】TP316.811.嵌入式系统模型图1显示的主要是嵌入式系统的模型结构：如果从物理层面的角度对其进行一定程度上的分析，可以将嵌入式计算系统理解成一个专用的电子系统，一般情况下，这一专用的电子系统都处于一个非电子系统环境之下，且这一系统环境具有一定的复杂性。
至于这两种系统的关系，可以对其进行一定程度的抽象化处理，即具有复杂性的非电子系统是嵌入式系统的外部环境，我们将其称为被嵌入的系统。
就一般状况而言，整个系统之中所包含的嵌入式系统为多个，同时，嵌入式系统能够与外界进行直接的通信。
对于嵌入式系统而言，它能够提供一个专门的服务给被嵌入系统，这一服务主要表现为两个方面：一方面，这一服务可以表现为对外界输入的响应；另一方面，这一服务也可以是对被嵌入系统或者与之相邻的嵌入式系统数据的响应。
就如现代机电控制系统，对于这一系统而言，它是一种分布式的系统，在这种系统环境之下，各个处理单元都是通过网络进行一定程度上的连接的。
ARM嵌入式LINUX应用程序设计PPT课件
嵌入式软件测试中经常用到的测试工具： ➢ 内存分析工具 ➢ 性能分析工具 ➢ 覆盖分析工具 ➢ 缺陷跟踪工具
2021/3/18
15
嵌入式Linux面临的挑战
1
2
3
Linux的实时 扩充性
改变Linux内核 体系结构
完善Linux的集 成开发环境
Solution
➢ 扩展 Linux 的实时 性能
向外扩展 向上扩展
页式存储管理机制 页表
硬件无关部分
进程的映射和逻辑内存的对换
硬件相关部分
为内存管理硬件提供了虚拟接口
每个进程保留一张页表，用于将本进程 空间中 的虚拟地址变换成物理地址。
2021/3/18
20
进程调度
当需要选择下一个进程运行时，由调度程序选择最值得运行的进程，依 据每个进程的task_struct结构
交叉开 发环境
开放类型
GNU工具链
➢ 常用的交叉开发环
境主要有开放和商
业两种类型。开放 Metrowerks CodeWarrior
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ARM的嵌入式Linux应用程序开发设计
嵌入式系统已经渗透到人们工作、生活中的各个领域，嵌入式处理器已占分散处理器市场份额的94％。
而嵌入式Linux系统也蓬勃发展，不仅继承了Linux 源码开放、内核稳定高效、软件丰富等优势，还具备支持广泛处理器结构和硬件平台、占有空间小、成本低廉、结构紧凑等特点。
1ARM处理器及开发板在嵌入式领域，ARM已取得了极大的成功，造就了IP核商业化、市场化的神话。
据统计，全球有103家巨型IT公司在采用ARM技术，20家最大的半导体，一
嵌入式系统已经渗透到人们工作、生活中的各个领域，嵌入式处理器已占分散处理器市场份额的94％。
而嵌入式Linux系统也蓬勃发展，不仅继承了Linux源码开放、内核稳定高效、软件丰富等优势，还具备支持广泛处理器结构和硬件平台、占有空间小、成本低廉、结构紧凑等特点。
1 ARM处理器及开发板
在嵌入式领域，ARM已取得了极大的成功，造就了IP核商业化、市场化的神话。
据统计，全球有103家巨型IT公司在采用ARM技术，20家最大的半导体，一商中有19家是ARM的用户。
ARM系列芯片已经被广泛的应用于移动电活、手持式计算机以及各种各样的嵌入式应用领域，成为世界上销量最大的32位微处理器。
ARM已成为业界实际的RISC芯片标准。
ARM系列处理器根据各自特点应用于不同领域。
从应用的角度上ARM芯片选择的一般原则：MMU；处理器速度；内置存储器容量；USB接口；GPIO数量；中断控制器；IIS(integrate interface ofsound)音频接口；nWAIT信号；
RTC(real timeclock)；LCD控制器；PWM输出等各项指标。
本文使用的是ARM9，其性能远远高过ARM7。
开发板使用的是广州斯道信息技术有限公司的开发板，中央处理器是三星公司的S3C2410。
ARM9具有以下特点：5级流水线；采用哈佛结构；高速缓存和写缓存的引入；支持MMU。
2 嵌入式Linux系统
嵌入式操作系统是嵌入式应用软件的基础和开发平台，它的出现解决了嵌入式软件开发标准化的难题。
嵌入式系统具有操作系统的最基本的功能。
目前主流的嵌入式系统有以下儿种：Linux、VxWorks、QNX、Windows CE、Palm OS。
嵌入式Linux操作系统具有一些独特的优势：层次结构及内核完全开放；强大的网络支持功能；具备一整套工具链；广泛的硬件支持特性。
嵌入式Linux系统有很多种。
本文使用的是Red Hat9操作系统。
在安装有Windows和Linux双系统的PC上，系统会以Linux的GRUB作为引导装入器来选择启动二者。
此时若直接删除Linux分区，会导致系统无法启动
Windows或者是需要用行命令才能启动Windows。
可以先使用虚拟机安装Linux 系统，练习使用，熟悉后再在PC上安装。
3 应用程序开发
一般嵌入式开发流程如图1所示。
这里省略前面三步，从开发应用程序开始。
3.1 交叉开发环境建立
对嵌入式系统而言，只装备必要的资源是前提条件，这也决定了嵌入式应用程序的开发环境不可能是资源有限的嵌入式系统，只能利用资源丰富的PC开发，然后建立交叉开发平台。
交叉编译器(cross-compiler)是进行交叉平台开发的主要软件工具。
它是运行在一种处理器体系结构上，但是可以生成在另一种不同的处理器体系结构上运
行的目标代码的编译器。
要建立交叉开发环境，主要需要几个工具包：gcc，glib，binutils，gdb等。
一般开发板都提供这些工具，如果不是使用的开发板，在网上也是可以下载到全部软件包的。
依次将它们安装在PC上即可。
Linux的软件安装方法与Windows不同。
Linux中根据不同的压缩打包方式使用不同的命令安装。
在安装过程中，由于软件包之间的依赖关系，系统可能会警
告还有哪些没有安装，可以忽略这些警告。
3.2 U-Boot
在U-Boot(UniversalBootloader)之前，先介绍一下Bootloader。
简单的说，Bootloader就是在操作系统内核运行之前的一段引导程序，类似于PC中的BIOS。
通过它，可以完成对应硬件设备的初始化，并建立内存空间的映射图的
功能，为最终调用系统内核做好准备。
U-Boot是遵循GPL条款的开放源码项目，它不仅仅支持嵌人式Linux系统的引导，U-Boot中Universal的一层含义就是在于U-Boot支持多种嵌入式操作系统，就目前来看，U-Boot对Linux的支持最完善。
另外一层含义则是U-Boot
支持多种常用系列的处理器。
U-Boot支持的主要功能：系统引导；基本辅助功能(操作系统接口功能；可灵
活设置、传递多个关键参数给操作系统；支持目标板多种存储方式；CRC32校验)；设备驱动；上电自检功能；特殊功能(XIP内核引导)。
U-Boot移植主要分为两步：配置主板和设置Flash和SDRAM时序。
3.3 嵌入式Linux系统内核编译和移植
嵌入式Linux内核的编译都是通过make的不同命令实现的，一般分为3步：(1)内核配置。
主要是用户用于为目标板选择处理器架构的选项。
内核支持4种方
法的配置，虽然界面不同，但功能是一样的，其中make menuconfig使用最广泛；(2)建立依赖关系。
在第一次编译时发生，产生"．de-pend"文件，运行"make dep"即可；(3)建立内核。
这里建立的是压缩的内核映像，使用"make zIm-age"或"make bzImage"。
这样就完成了编译，下载在开发板即可。
一般来说与开发板通信有3种方式：网络下载(t ftp，ftp等)，串口下载和USB 下载。
用tftp下载，需要配置Linux下的tftp服务，然后将PC和开发板直连线(非网线)即可；用串口下载，需要配置Linux下的串日通信工具Minicom。
配置的主要是一些重要参数，如波特率。
但是只有系统内核是不够的，要使系统正常启动，还需要加载文件系统，所以需要制作文件系统。
可以手工制作，但是工作量太大，一般是把现有文件系统加载到目标板，包括制作文件系统镜像和用NFS加载文件系统方法。
开发板上一般已经烧写好了嵌入式系统内核镜像，文件系统和前面讲的U-Boot，在掌握了烧写方法后，可以自己下载。
3.4 源程序的获得、编译和调试
由于Linux是开源软件，所以运行在其下的应用软件也是开源软件，不管是哪一类的都免费获得源代码。
可以直接在已有的源代码上进行修改得到符合要求的代码。
论文中使用的就是已有的源代码，如图2所示。
Linux操作系统支持汇编，C，C++，Basic，Fortran，Pascal，JAVA，PHP等多种编程语言。
其下的文本编辑器是Vi和Emacs，二者均有强大的编辑功能。
图形界面的编程用的是Qt或是MiniGUI。
利用以上软件，跟在Windows和其他操作系统下的软件编写方法完全相同。
编写软件的过程与在其他系统下没有什么不同，不同的地方在与编译和调试。
嵌入式中称之为交叉编译和交叉调试。
交叉编译就是将在PC上编写好的源代码经过编译、链接生成可以在嵌入式系统上运行的代码，如图2所示。
在交叉调试中，调试器和被调试程序分别在PC系统和嵌入式系统中，这是与一般调试不同的地方。
交叉调试一般分为软件调试和硬件调试。
软件调试插入调试桩的方式进行。
典型的是GDB调试器，它分为GdbServer和GdbClient，前者作为调试桩安装在arm的嵌入式系统中，后者驻于本地PC 中，二者可通过串口、网口、并口通信。
硬件调试一般都使用的是仿真器，常用的如ROMMonitor、ROMEmulator、In-CircuitEmulator和In-CircuitDebugger。
硬件调试功能更强大，性能更优秀，但是有的价格昂贵，额外的设备增加了成本。
而ARM的JTAG端口实现在CPU内部调试，通过端口发送命令和接收信息。
JTAG采用的主要技术为边界扫描技术，它的基本思想就是在靠近芯片的输入输出管脚上增加一个移位寄存器单元。
当芯片处于调试状态时候，这些边界扫描寄存器可以将芯片和外围的输入输出隔离开来。
通过这些边界扫描寄存器单元，可以实现对芯片输入输出信号的观察和控制，它提供了一个便捷的方式用于观测和控制所需要调试的芯片。
通过JTAG接口可以方便地对目标系统进行测试，同时，还可以实现Flash的编程，是非常受人欢迎的调试方式。
主机从网络下载mp3格式歌曲，通过串口(或tftp)传送到开发板上，用经过调试的播放器，结合教研室开发的功率放大器，很好的实现了播放音频的功能。
在此基础上，还可以进一步开发视频播放功能。
除了播放器应用软件，还可以根据存储器的大小增加其他应用程序。