第5章 嵌入式Linux开发环境的搭建
Linux下的软件开发和编译环境配置
Linux下的软件开发和编译环境配置在Linux操作系统中，配置适合软件开发和编译的环境是非常重要的。
正确地设置开发环境，可以提高开发效率，同时确保软件的质量和稳定性。
本文将介绍如何在Linux下配置软件开发和编译环境，以帮助开发人员顺利进行开发工作。
一、安装必要的开发工具在开始配置软件开发环境之前，您需要安装一些必要的开发工具。
在Linux中，常用的开发工具包括GCC编译器、Make工具、调试器（如GDB）、版本控制工具（如Git）等。
您可以通过包管理器（如APT、YUM等）来安装这些工具。
以下是安装这些工具的示例命令（以基于Debian的系统为例）：```sudo apt-get updatesudo apt-get install build-essentialsudo apt-get install gdbsudo apt-get install git```通过执行这些命令，您可以安装所需的开发工具，以便后续的配置步骤。
二、配置开发环境要配置软件开发环境，您需要设置一些环境变量和配置文件。
以下是一些常见的配置步骤：1. 配置PATH环境变量在Linux中，PATH环境变量用于指定可执行程序的搜索路径。
为了方便地访问开发工具和编译器，您应该将它们所在的目录添加到PATH环境变量中。
您可以通过编辑`.bashrc`文件来实现这一点。
打开终端，输入以下命令编辑文件：```vi ~/.bashrc```在文件末尾添加以下行（假设开发工具的路径为`/usr/local/bin`）：```export PATH=$PATH:/usr/local/bin```保存并退出文件。
然后，使用以下命令使更改生效：```source ~/.bashrc```现在，您可以在任何目录下直接运行开发工具和编译器。
2. 配置编辑器选择一个适合您的编辑器来编写代码是很重要的。
在Linux中有多种编辑器可供选择，如Vim、Emacs、Sublime Text等。
嵌入式linux开发课程设计
嵌入式linux开发课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解嵌入式Linux系统的基本概念、原理和架构。
2. 掌握嵌入式Linux开发环境的搭建与使用。
3. 学习嵌入式Linux内核配置、编译与移植方法。
4. 掌握常见的嵌入式Linux设备驱动编程技术。
技能目标：1. 能够独立搭建嵌入式Linux开发环境。
2. 熟练运用Makefile、交叉编译工具链进行代码编译。
3. 能够编写简单的嵌入式Linux设备驱动程序。
4. 学会分析并解决嵌入式Linux开发过程中的常见问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对嵌入式系统开发的兴趣，提高学习积极性。
2. 培养学生的团队协作意识，增强沟通与表达能力。
3. 培养学生勇于克服困难，面对挑战的精神。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为高年级专业课程，要求学生具备一定的C语言基础和计算机硬件知识。
课程性质为理论与实践相结合，注重培养学生的实际动手能力。
针对学生特点，课程目标设定了明确的知识点和技能要求，旨在使学生能够掌握嵌入式Linux开发的基本方法，为后续项目实践和职业发展奠定基础。
课程目标分解为具体学习成果：1. 学生能够阐述嵌入式Linux系统的基本概念、原理和架构。
2. 学生能够自主搭建嵌入式Linux开发环境，并进行简单的程序编译与运行。
3. 学生能够编写简单的嵌入式Linux设备驱动程序，并实现相应的功能。
4. 学生能够针对嵌入式Linux开发过程中遇到的问题，提出合理的解决方案，并进行实际操作。
二、教学内容1. 嵌入式Linux系统概述- 嵌入式系统基本概念- 嵌入式Linux的发展历程- 嵌入式Linux系统的特点与优势2. 嵌入式Linux开发环境搭建- 交叉编译工具链的安装与配置- 嵌入式Linux文件系统制作- 常用开发工具的使用（如Makefile、GDB）3. 嵌入式Linux内核与驱动- 内核配置与编译- 内核移植方法- 常见设备驱动编程（如字符设备、块设备、网络设备）4. 实践项目与案例分析- 简单嵌入式Linux程序编写与运行- 设备驱动程序编写与调试- 分析并解决实际问题（如系统性能优化、故障排查）教学内容安排与进度：1. 嵌入式Linux系统概述（2课时）2. 嵌入式Linux开发环境搭建（4课时）3. 嵌入式Linux内核与驱动（6课时）4. 实践项目与案例分析（8课时）本教学内容基于课程目标，结合教材章节内容，注重理论与实践相结合，旨在培养学生的实际动手能力和解决问题的能力。
嵌入式实验一(嵌入式 Linux 开发环境的搭建及 Makefile 应用)
实验一嵌入式 Linux 开发环境的搭建及 Makefile 应用一、实验目的：1.熟悉嵌入式 Linux 开发基本过程及基本命令。
2.了解嵌入式 Linux 开发中各种工具的基本用途。
3.搭建好嵌入式 Linux 的开发环境。
4.通过对包含多文件的 Makefile 的编写，熟悉各种形式的Makefile 编写，加深对 Makefile 中用户自定义变量、自动变量及预定义变量的理解。
二、实验内容：1.安装 Vmware 及 Ubuntu；2.熟悉 Linux 下相关命令：属性查询、修改，路径、目录的查询、修改、删除，压缩、解压等；3.熟悉编辑工具；4.熟悉 makefile 文件的基本作用（编写一个包含多文件的Makefile）。
三、Make 工程管理器：Makefile如今能得以广泛应用，这还得归功于它被包含在Unix系统中。
在make诞生之前，Unix系统的编译系统主要由“make”、“install”shell脚本程序和程序的源代码组成。
它可以把不同目标的命令组成一个文件，而且可以抽象化依赖关系的检查和存档。
这是向现代编译环境发展的重要一步。
1977年，斯图亚特·费尔德曼在1贝尔实验室里制作了这个软件。
2003年，斯图亚特·费尔德曼因发明了这样一个重要的工具而接受了美国计算机协会（ACM）颁发的软件系统奖。
Makefile文件是可以实现自动化编译，只需要一个“make”命令，整个工程就能完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。
目前虽有众多依赖关系检查工具，但是make是应用最广泛的一个。
一个程序员会不会写makefile，从一个侧面说明了这个程序员是否具备完成大型工程的能力。
1.Makefile 基本规则一个简单的 Makefile 语句由目标、依赖条件、指令组成。
smdk6400_config :unconfig@mkdir -p $(obj)include $(obj)board/samsung/smdk6400其中：smdk6400_config：目标；unconfig：先决条件；@mkdir -p $(obj)include $(obj)board/samsung/smdk6400：指令。
嵌入式linux开发教程pdf
嵌入式linux开发教程pdf嵌入式Linux开发是指在嵌入式系统中使用Linux操作系统进行开发的过程。
Linux作为一种开源操作系统，具有稳定性、可靠性和灵活性，因此在嵌入式系统中得到了广泛的应用。
嵌入式Linux开发教程通常包括以下内容：1. Linux系统概述：介绍Linux操作系统的发展历程和基本原理，包括内核、文件系统、设备驱动等方面的知识。
了解Linux系统的基本结构和工作原理对后续的开发工作至关重要。
2. 嵌入式开发环境搭建：通过搭建开发环境，包括交叉编译器、调试器、仿真器等工具的配置，使得开发者可以在本机上进行嵌入式系统的开发和调试。
同时，还需要了解各种常用的开发工具和调试技术，如Makefile的编写、GDB的使用等。
3. 嵌入式系统移植：嵌入式系统往往需要根据不同的硬件平台进行移植，以适应各种不同的硬件环境。
这个过程包括引导加载程序的配置、设备驱动的移植和内核参数的调整等。
移植成功后，就可以在目标硬件上运行Linux系统。
4. 应用程序开发：在嵌入式Linux系统上进行应用程序的开发。
这包括编写用户空间的应用程序，如传感器数据采集、数据处理、网络通信等功能。
还需要熟悉Linux系统提供的各种库函数和API，如pthread库、socket编程等。
5. 系统优化和性能调优：在开发过程中，经常需要对系统进行调优和优化，以提高系统的性能和稳定性。
这包括对内核的优化、内存管理的优化、性能分析和调试等。
只有深入了解和熟练掌握这些技术，才能使得嵌入式系统运行得更加高效和稳定。
嵌入式Linux开发教程PDF通常会结合理论和实践相结合的方式进行教学，通过实际的案例和实践操作，帮助开发者快速掌握嵌入式Linux开发的技术和方法。
同时还会介绍一些常见的开发板和硬件平台，以及开源项目等，帮助开发者在实际项目中应用所学的技术。
总之，嵌入式Linux开发教程PDF提供了系统而详细的指导，帮助开发者快速入门嵌入式Linux开发，掌握相关的技术和方法，以便更好地进行嵌入式系统的开发工作。
《嵌入式Linux开发》课件
交叉编译工具链的安装
指导如何安装适用于目标板的交叉编译工具 链。
测试交叉编译环境
提供一种简单的方法来测试交叉编译环境是 否设置成功。
目标板与宿主机的连接方式
串口通信
介绍如何通过串口连接目标板和宿主机 ，以及串口通信的配置和常用命令。
USB连接
介绍如何通过USB连接目标板和宿主 机，以及USB通信的配置和常用命令
02
03
嵌入式系统
是一种专用的计算机系统 ，主要用于控制、监视或 帮助操作机器与设备。
特点
具有实时性、硬件可裁剪 、软件可定制、低功耗、 高可靠性等特点。
应用
汽车电子、智能家居、医 疗设备、工业自动化等领 域。
Linux作为嵌入式操作系统的优势
开源
Linux是开源的，可以免费使用和定制，降 低了开发成本。
路由与交换
介绍路由器和交换机的原理及在网 络中的作用。
03
02
IP地址
解释IP地址的分类、寻址方式以及子 网掩码的作用。
网络安全
简述常见的网络安全威胁和防范措 施。
04
TCP/IP协议栈简介
TCP/IP协议栈结构
详细描述TCP/IP协议栈的层次结构，包括应 用层、传输层、网络层和链路层。
IP协议
解释IP协议的核心功能，如地址解析、路由 选择等。
调试工具
介绍常用的调试工具，如gdbserver和gdb等，并说明如何使用这些 工具进行远程调试。
调试过程
详细描述调试过程，包括启动调试会话、设置断点、单步执行代码等 操作。
调试技巧与注意事项
提供调试过程中的一些技巧和注意事项，以提高调试效率和准确性。
03
嵌入式Linux系统开发基础
嵌入式linux系统开发标准教程
嵌入式linux系统开发标准教程嵌入式Linux系统开发是一门非常重要的技术，它在嵌入式设备、物联网和智能家居等领域中得到广泛应用。
本文将介绍嵌入式Linux系统开发的标准教程，帮助读者了解该技术的基本原理和常用的开发工具。
一、嵌入式Linux系统开发的基本原理嵌入式Linux系统开发是指将Linux操作系统移植到嵌入式设备中，并针对特定的应用领域进行定制开发。
它与传统的桌面Linux系统有很大的区别，主要体现在以下几个方面：1. 硬件平台的选择：嵌入式设备通常采用ARM架构或者其他低功耗的处理器架构，而不是传统的x86架构。
因此，在进行嵌入式Linux系统开发时，需要根据具体的处理器架构进行相应的移植和优化。
2. 精简的内核：由于嵌入式设备的资源有限，为了提高系统性能和节省资源，嵌入式Linux系统通常会精简内核。
这需要对Linux内核的源代码进行裁剪和优化，以去除不必要的模块和功能，并保留对应用需求的必要功能。
3. 定制化的驱动程序和应用程序：嵌入式设备通常需要与各种外设进行交互，因此需要编写相应的驱动程序。
此外，根据具体的应用需求，还需要定制相关的应用程序和用户界面。
二、嵌入式Linux系统开发的工具嵌入式Linux系统开发需要使用一些常用的工具，下面是一些常用的工具和其功能的介绍：1. 交叉编译工具链：由于嵌入式设备和开发主机的处理器架构不同，无法直接在开发主机上编译和运行目标代码。
因此，需要使用交叉编译工具链，在开发主机上生成适用于目标设备的可执行文件。
2. 调试工具：在嵌入式Linux系统开发过程中，调试是非常重要的一环。
常用的调试工具包括GDB（GNU调试器）和strace（系统调用跟踪工具），它们可以帮助开发人员追踪程序的执行过程和定位错误。
3. 文件系统工具：嵌入式设备的存储资源有限，需要使用文件系统来组织和管理存储的数据。
常用的文件系统工具包括mkfs（创建文件系统）、mount（挂载文件系统）以及文件传输工具（如scp和rsync）等。
嵌入式开发环境搭建实验报告
嵌入式开发环境搭建实验报告实验报告：嵌入式开发环境搭建实验目的：本实验旨在通过搭建嵌入式开发环境，使学生对嵌入式系统的开发流程和环境有更深入的了解，并能够进行简单的嵌入式开发实践。
实验材料：1. 一台支持嵌入式开发的电脑2. 开发板（如Arduino、Raspberry Pi等）3. USB数据线4. 开发软件（如Arduino IDE、Raspbian等）5. 软件安装包（如果需要单独安装）实验步骤：1. 准备开发环境软件：根据使用的开发板选择相应的开发软件，并从官方网站下载安装包。
将安装包保存到电脑上指定的路径。
2. 安装开发软件：运行安装包，按照安装向导的提示进行软件的安装。
完成安装后，打开软件，检查是否安装成功。
3. 连接开发板：使用USB数据线将开发板连接到电脑上，并确保连接良好。
4. 配置开发环境：打开开发软件，进入设置或配置界面。
根据使用的开发板，选择正确的开发板型号，并设置串行端口。
保存设置。
5. 编写并调试代码：使用开发软件创建一个新的代码文件或打开一个现有的示例代码文件。
编写嵌入式程序代码，并进行调试与测试。
根据需要，可以使用调试器、仿真器等进行代码调试。
6. 上传程序到开发板：完成代码编写和调试后，将程序通过USB数据线上传（烧录）到开发板上。
等待上传过程完成。
7. 运行程序：断开USB数据线，将开发板与目标设备（如传感器、电机等）连接。
开启目标设备的电源，观察目标设备的动作与反应。
8. 实验结果分析：根据实验结果，对比设计预期和实际观测，分析代码的执行情况，查找问题并提出解决方案。
实验总结：通过本实验，我们成功搭建了嵌入式开发环境，并进行了基本的嵌入式开发实践。
通过编写代码、调试和运行程序，我们能够控制目标设备进行特定的操作。
在实验过程中，我们对嵌入式系统的开发流程和环境有了更深入的了解，并具备了一定的嵌入式开发能力。
需要注意的是，在实际的嵌入式开发中，可能还需要考虑更多的因素，如硬件接口、通讯协议、资源管理等。
基于Linux的嵌入式交叉编译环境的建立及实现
不紊 的进 行 。 ｉｕ Ｌｎ ｘ操 作 系统 的建立 可 以选 择在 Ｐ Ｃ机
上 安装 Ｌ ｎ ｘ操 作 系统 或 者 在 Ｗｉｄ ｗ ｉｕ ｎ ｏ ｓ下 安 装 虚 拟 Ｌｎ ｘ环 境 软件 ［ 。Ｌ ｎ ｘ开发 环境 方案 有 以下 几种 ： ｉｕ ２ ｉｕ ］
进 行 项 目开发 的 时候必 须 搭建 一 套 开发 环 境 ， 包括 操
Ｅｎｖ ｒ ｎ ｅ ｓ ｄ ｏ Ｌｉ ｕｘ ｉ ｏ ｍ ｎｔＢａ ｅ ｎ ｎ 刘永 林 梁 莹 王诗 琴 师 惠萍 （ 中北大 学山西省 现代 无损检 测工程 技 术研 究 中心 太原 （ 中北大 学山西省 光 电信 息与仪 器 工程技 术研 究 中心 太原 。 ００ ５ ） ３ ０ １ ０ ０５ ） ３ ０ １
ＣＣＲＯＳＳ
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⑧ 系统 头 文件 ｇｉｃｈ ａ ｅ ： 编译过 程 中函数声 ｌ —ｅｄｒ对 ｂ
明 ， 果 缺 少 了头 文 件 ， 统 功 能 的很 多 Ｃ程 式 将 无 如 系 法 编译 。
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现 代嵌 入 式行 业 的交 叉 编译 环 境 多种 多样 ， 多 很
都 有 各 自的特点 和使 用 的便 利性 ， 入 式开 发 人 员往 嵌
往 需要 搭建 一套适 合 自己的交 叉编译 环境 。本 文根 据
硬 件 结 构 和 软 件 需 求 搭 建 了 一 套 工 具 链 ， 用 采
“ ｎｏ ｓ Ｗｉｄ ｗ ＋Ｖｍｗａｅ虚拟 机 （ ｉｕ ） 目标 系 统 ” ｒ Ｌｎ ｘ ＋ 的 结 构 模 式 ， 成交 叉 编译 环 境 的构 建 ， 进行 开 发 测 完 并
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然后，创建/etc/exports 配置文件（如果已经有了此 文件可以不用创建，直接使用），并把指定的配置内 容写入到 exports文件中。 $>sudo vi /etc/exports //把下面的内容根据实际情况 配置后写入此文件中 $>/home/share *(rw,sync) 备注：上面的配置中/home/share 为所指定的共享文件 夹，*(rw,sync)中的*号表示所有的ip，也可以指定单 个 ip，括号中为配置参数，此处对文件所配置的情况 表示任意 ip 对服务器中的/home/share 可读写。 重新启动服务器 $>/etc/init.d/nfs-kernel-server restart University of Shanghai for Science and Technology
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此时会跳出警告信息提示：
点“仍然继续”，USB 下载驱动会很快 安装完毕，如图：
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5.1.1虚拟机及Linux系统的安装
使用资源及版本： VMware安装包。 Ubuntu的iso镜像文件。 1.VmWare安装 安装虚拟机就和别的软件安装一个道理。但是注意有 一个地方用custom（自定义）安装，可以选择安装的 路径。如果嫌麻烦。它会给默认的。安装好后图标如 下：
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开发板BIOS 功能及使用说明
3. 功能主菜单说明
注意：以下通过 USB 下载的功能均配合DNW 这个程序使用。
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功能[x]：对Nand Flash 进行默认分区,相当于执行命令行 的bon part 0 320k 2368k，此命令仅对Linux 系统有效 功能[v]：通过USB 下载Linux bootloader 到Nand Flash 的bootloader 分区 功能[k]：通过USB 下载Linux 内核到Nand Flash 的 kernel 分区 功能[y]：通过USB 下载yaffs 文件系统映象到Nand Flash 的root 分区 功能[a]：通过USB 下载用户程序到Nand Flash 中，一般 这样的用户程序为bin 可执行文件，如2440test(需要支持 超过4K 限制)、uCos2(开发板中带的uCos2 支持nand flash 启动)、U-Boot 等；当然也可以是其他任意大小的bin 程序 。 University of Shanghai for Science and Technology
5.1
5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.6
嵌入式开发环境的搭建
虚拟机及Linux系统的安装 超级终端的配置与使用 下载映像到开发板 编译嵌入式Linux内核 Linux内核源代码目录结构 制作文件系统
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然后就进入虚拟机的界面了。要是在虚拟机的系统里 的话，按快捷键ctrl+alt就可以切换到原来的宿主系 统。
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在等待中看到进度条了。
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跳出新虚拟机设置向导
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用默认的典型安装
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勾选下面这个installer disc image file（iso）从光盘镜 像iso文件安装，点击右侧的浏览选择下载好的Ubuntu 镜像文件。如下图
配置网络文件系统NFS 服务
(1) 安装 nfs服务器程序 $>sudo apt-get install nfs-kernel-server //客户端软 件安装 (2)设置共享目录 首先，创建共享目录，并改变权限。 $>sudo mkdir /home/share $>sudo chown 777 /home/share 然后必须将目标板文件系统包解压安装到共享目录
上图填写系统的名称。这里默认是Ubuntu及选择你要 将linux系统安装到的目标磁盘。注意这个磁盘划分出 来就只能给linux系统了。
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如图，让你确认信息。
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点击next后。会提示让你输入用户名以及密码。【注 意用户名只能用小写字母和数字。如果有大写字母的 话，会跳出如下对话框】
改好用户名后。点next，如下图：
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5.1.3下载映像到开发板
嵌入式开发的运行环境是目标板，而开发 环境是宿主机。因此，需要把宿主机中经过编 译的可执行文件下载到目标板上。常见的下载 方式有网络下载（如tftp、ftp等方式）、串口 下载、USB下载等。需要指出的是我们可以把 NFS 作为根文件系统来启动开发板。通过使用 NFS 作为根文件系统，开发板的“硬盘”就可 以变得很大，因为您使用的是主机全体或部分 的硬盘，这是使用Linux 作为开发经常使用的 方法，当整个系统开发完成制作成根文件映像 文件再通过USB烧入 Flash 中。 University of Shanghai for Science and Technology
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开发板BIOS 功能及使用说明
以mini2440开发板为例 1 开机进入BIOS 模式
在出厂的时候已经预装入板子的Nor Flash 中，设置 拨动开关S2 为Nor Flash启动，即可进入BIOS 模式， 此时开发板上的绿色LED1 会呈现闪烁状态，其启动 界面如下图：
安装完成后的界面如下。
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在VMware中给虚拟机设置共享目录
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
交叉编译工具 Step1：安装交叉编译工具 #>mount /dev/cdrom /mnt/cdrom //挂接光盘 #>cd /mnt/cdrom/toolchains //进入光盘目录 #>tar xvzf arm-linux-gcc-2.95.3.tar.bz2 –C / //安装编译器 #>tar xvzf arm-linux-gcc-3.4.5-glibc-2.3.6-linux.tar.bz2 –C / Step2：把编译器路径加入系统环境变量，运行命令 #gedit /root/.bashrc 编辑/root/.bashrc文件，在最后一行 export PATH=$PATH:/usr/local/arm/4.3.2/bin University of Shanghai for Science and Technology
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Supervivi 简介：
开发板采用的 BIOS 是基于三星原来的bootloader 之vivi 改进而来，名为Supervivi，它采用功能菜 单的方式，并可以和原来的命令交互模式互相切换 。 Supervivi 的菜单模式主要为烧写系统和调试而 用，也可以设置参数和进行分区等，它 采用USB 下载的方式，因此搭建烧写环境极为简单 ，并且下载速度快，使用十分方便。 使用 supervivi 还可以把Linux 内核文件zImage 直 接下载到内存中运行，如果您在supervivi 中设定好 网络启动参数，则还可以通过网络启动整个系统；
2.VmWare下Linux安装
运行VmWare后打开界面后如下图
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