嵌入式交叉编译环境

2024/11/6淮阴师范学院嵌入式系统课程组嵌入式系统导论第2章嵌入式系统交叉编译环境2024/11/6第2章嵌入式交叉编译环境2.1嵌入式交叉编译环境12.2Linux系统安装22.3Windows和Linux混合开发模式32.4Linux下常用命令42.5GCC编译器52.7Make工具的使用782.6GDB调试器62.8嵌入式交叉编译环境的搭建2024/11/6嵌入式系统中没有足够的硬件资源支持运行开发工具和调试工具，因此嵌入式软件开发采用交叉编译、调试的方式。一般把交叉编译的主机称为宿主机，也就是普通的PC，而把软件实际运行的环境称为目标机。在编译阶段，借助宿主机编译出目标机的可执行代码，在调试阶段，一般应用软件的调试器和被调试的程序运行在同一台计算机上，但在嵌入式软件中，调试器运行在宿主机上，被调试的程序运行在特定的嵌入式系统硬件平台上，他们之间通过串口或以太网口进行交互。2.1嵌入式交叉编译环境简介2024/11/6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”2.1嵌入式交叉编译环境简介2024/11/62.2Linux系统安装安装虚拟机VMware在Vmware下进行安装前的配置在VMware下安装Linux系统2024/11/6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）Windows下的文本编辑工具（2）VMware虚拟机设置共享（安装虚拟机工具）（3）samba服务（提供windows和Linux下程序的共享）（4）nfs服务（提供Linux和Linux下程序的共享）2.3Windows和Linux混合开发模式2024/11/6（1）VMware虚拟机工具安装2.3Windows和Linux混合开发模式2024/11/6（1）VMware虚拟机工具安装2.3Windows和Linux混合开发模式解压缩文件tarzxvfVMwareTools-5.0.0-13124.tar.gz–C/home安装文件进入解压缩后的文件夹：cdvmware-tools-distrib/安装：./vmware-install.pl2024/11/6（1）VMware虚拟机设置共享-12.3Windows和Linux混合开发模式设置共享2024/11/6（1）VMware虚拟机设置共享-12.3Windows和Linux混合开发模式访问共享在Linux的/mnt/hgfs目录下可以访问windows下共享的文件夹cd/mnt/hgfs2024/11/62.4Linux下常用命令ls：显示当前目录下的所有文件和目录。ls-a：可以看到隐藏的文件，如以.开头的文件。pwd：显示当前目录路径。ps：列举当前TTY下所有进程ps-A：列举所有cd目录名：进入目录mkdir目录名：创建目录rmdir目录名：删除空目录rm-rf目录名：强行删除整个目录内容（无法恢复），其中f表示强制不进行提示，r表示目录递归。man表示帮助命令注：LINUX下的文件和目录是区分大小写的。2024/11/62.4Linux下常用命令压缩备份bzip2：.bz2文件的压缩程序。bunzip2：.bz2文件的解压缩程序。tar：备份文件。tar是用来建立，还原备份文件的工具程序，它可以加入，解开备份文件内的文件。

2024/11/62.4Linux下常用命令解压，.tar.bz2文件：tar-xjf文件名

解压缩:.bin.gz

gzip-d文件名

例:

把abc.tar解压到/myftp,命令是啥?

tarxvfabc.tar-C/myftp

bz2

解压1：bzip2-dFileName.bz2

解压2：bunzip2FileName.bz2

压缩：bzip2-zFileName

.tar.bz2

解压：tarjxvfFileName.tar.bz2

压缩：tarjcvfFileName.tar.bz2DirName

2024/11/62.4Linux下常用命令.bz

解压1：bzip2-dFileName.bz

解压2：bunzip2FileName.bz

压缩：未知

.tar.bz

解压：tarjxvfFileName.tar.bz

压缩：未知

2024/11/62.4Linux下常用命令 .tgz

解压：tarzxvfFileName.tgz

压缩：tarFileName.tgzDirName

.tar.tgz

解压：tarzxvfFileName.tar.tgz

压缩：tarzcvfFileName.tar.tgzFileName

.zip

解压：unzipFileName.zip

压缩：zipFileName.zipDirName

2024/11/62.4Linux下常用命令-文本编辑命令vi（重要）

CommandMode(命令模式)这是执行vi后的缺省模式此时键盘输入当作命令命令有大小写之区分InputMode(插入模式)使用a、i、o、c、r、s

进入插入模式用户输入的任何字符都被vi当做文件内容保存起来，并将其显示在屏幕上按下ESC键即可回到CommandModeLastMode(末行模式)在

CommandLine按下:即可进入该模式用来进行保存文件、打开文档或环境的设定命令有大小写之分2.4Linux下常用命令-文本编辑命令vi

vi的进入和内容输入进入：

vi文件名输入文件内容（进入输入模式）新增(append)

a从光标所在位置后面开始新增内容

A从光标所在行最后面的地方开始新增内容。插入(insert)

i从光标所在位置前面开始插入内容

I从光标所在行的第一个非空白字符前面开始插入资料。开始(open)

o在光标所在行下新增一行并进入输入模式。

O在光标所在行上新增一行并进入输入模式。

（命令模式）命令模式1、光标的移动

h

左移一个字符

l右移一个字符

j下移一行

k上移一行

w,W

跳至后一个字的开头(W忽略标点)

b,B

跳至前一个字的开头（B忽略标点）

e

移动到后一个字的末尾

^

至本行第一个非空字符

$至行尾

0至行首

H

移动到当前窗口的第一列

M移动到当前窗口的中间列

L

移动到视窗的最后一列

)

光标所在位置到下个句子的第一个字母

(

光标所在位置到该句子的第一个字母

｝光标所在位置到该段落的最后一个字母

{

光标所在位置到该段落的第一个字母1、光标的移动(续）nH将光标移到屏幕的第n行

nL将光标移到屏幕的倒数第n行

CTRL-d向下半页

CTRL-f向下一页

CTRL-u向上半页

CTRL-b向上一页

n-减号移动到上一行的第一个非空白字符，前面加上数字可以指定移动到以上n行

n+加号移动到下一行的第一个非空白字符，前面加上数字可以指定移动到以下n行命令模式2、删除

x

删除光标所在字符

X删除光标前面的字符

s

删除光标所在字符，并进入输入模式S

删除光标所在的行，并进入输入模式

dd删除光标所在的行

D从光标位置开始删除到行尾

d与光标移动命令的组合命令模式3、修改

r

修改光标所在字符，r后接着要修改的字符。如，rc可以用字符“

c”替换光标所指向的当前字符

R

进入替换状态，新增内容会覆盖原先内容，直到按[ESC]回到命令模式下为止

cc

修改光标所在行

C

修改从光标位置到该行末尾的内容

c与光标移动命令的组合命令模式4、复制和移动yy复制当前行到内存缓冲区nyy复制n行内容到内存缓冲区y与光标移动的组合p将缓冲区的内容粘贴到光标的后面P将缓冲区的内容粘贴到光标的前面另：在末行模式下实现移动:n1,n2mn3:把n1到n2行内容搬到第n3行后命令模式5、搜索字符串/pattern移至下一个包含pattern的行?pattern移至上一个包含pattern的行/往下重复查找?往上重复查找n在同一方向重复查找N在相反方向重复查找/pattern/+n移至下一个pattern所在行后的第n行?pattern?-n移至上一个Pattern所在行前的第n行

6、其他

u撤销前一条命令的结果命令模式*.$^[]{}\/包含在查找字符串中，要用转义字符(\)末行模式1、文件的保存和退出:w保存:q退出:w!强制保存:q!强制退出:wq保存退出:wq!强制保存退出末行模式2、字符串的替换

:s/str1/str2/用字符串str2替换行中首次出现的字符串str1:s/str1/str2/g用字符串str2替换行中所有出现的字符串str1:.,$s/str1/str2/g用字符串str2替换正文当前行到末尾所有出现的字符串str1:1,$s/str1/str2/g用字符串str2替换正文中所有出现的字符串str1:g/str1/s//str2/g功能同上末行模式其他：:n将光标移到第n行编辑多个文件vifile1file2…:n编辑下一个文件:efilename编辑指定文件2024/11/6gcc（GNUCCompiler）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%。

2.5GCC编译器2024/11/6gcc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cpp]2、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ccl]3、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as]4、连接(Linking)——连接目标代码,生成可执行程序[链接器ld]2.5GCC编译器2024/11/6gcc的执行过程（ESc）四个相互关联的步骤∶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31-E-E-S-S-c-c预处理编译汇编链接2.5GCC编译器2024/11/6GNUC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。2.5GCC编译器2024/11/6gcc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–ocountcount.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个.o的扩展名。 例：gcc–ctest2.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。2.5GCC编译器2024/11/6-includefile功能相当于在代码中使用#include例子用法:gcc-oexampleexample.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目录里，那编译命令行就要加上

-Imyinclude参数了，如果不加你会得到一个“xxxx.h:Nosuchfileordirectory”的错误。2.5GCC编译器2024/11/6编译下列代码并运行下列代码#include<stdio.h>intmain(){ doublecounter;doubleresult; doubletemp; for(counter=0;counter<4000.0*4000.0*4000.0/20.0+2030;counter+=(5-3+2+1)/4) { temp=counter/1239; result=counter; } printf("Resultis%lf\n",result); return0;}2.5GCC编译器2024/11/62.5GCC编译器2024/11/6Gdb（GNUdebugger）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2.6GDB调试器2024/11/6Gdb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2.6GDB调试器2024/11/6gdb<program>

program也就是你的执行文件，一般在当前目录下2.6GDB调试器2024/11/6Gdb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。可以使用help<class>命令，显示class种类中的所有命令。可以使用help<command>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<command>。2.6GDB调试器2024/11/63.3GDB调试器2024/11/6加载要调试的执行文件file<exec>加载要调试的执行程序exec。2.6GDB调试器2024/11/63.3GDB调试器查看源代码list<linenum>显示程序第linenum行的周围的源程序list<function>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setlistsizen设置一次显示源代码的行数showlistsize查看当前listsize的设置2.6GDB调试器2024/11/6设置断点（BreakPoint）break<function>---进入指定函数时停住。break<linenum>---在指定行号停住2.6GDB调试器2024/11/6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。2.6GDB调试器2024/11/63.3GDB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<expr>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。infowatchpoints列出当前设置的所有观察点2.6GDB调试器2024/11/6恢复程序运行和单步调试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数中

2.6GDB调试器2024/11/6查看运行时数据print</f><express>查看当前程序的运行数据。</f>为格式。2.6GDB调试器退出GDBquitorq退出GDB2024/11/6练习1（1）键入vi，编辑一个新文件gexam.c。其内容如下：#include<stdio.h>main(){inta,i=0;a=0;while(i<10){a=a+2;printf("thevalueofa=%d\n",a);sleep(1);i=i+1;}}2.6GDB调试器2024/11/6练习1（2）保存退出exam.c编译exam.c。使用gcc-oexamoexam.c使用gcc-g-ogexamexam.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./表示当前目录执行gexam键入./gexam。2.6GDB调试器2024/11/6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)filegexam（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)break4（注：这里4为程序a=0;所在程序的行号，若自己更改）（5）在程序printf(“thevalueofa=%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)printa（8）查看变量a的类型(gdb)whatisa（9）执行下一个源程序行(gdb)next（10）从断点开始继续执行到下一个断点(gdb)continue（11）查看变量a的值(gdb)printa，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gdbquit2.6GDB调试器2024/11/6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<stdio.h>#include<string.h>voidmy_print(char*string){printf("Thestringis%s\n",string);}voidmy_print2(char*string){char*string2;intsize,i;size=strlen(string);string2=(char*)malloc(size+1);for(i=0;i<size;i++)string2[size-i]=string[i];string2[size+1]='\0';printf("Thestringprintedbackwardis%s\n",string2);}

2.6GDB调试器2024/11/6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intmain(){charmy_string[]="helloLinux";my_print(my_string);my_print2(my_string);return;}2.6GDB调试器2024/11/63.4make工具的使用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makefile2）为多个文件编写makefile3）使用不同目录的文件的makefile的写法2024/11/62.7Make工具及makefile文件概述GNUMake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。2024/11/6Makefile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－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<TAB>command命令2024/11/6Make工具及makefile文件概述Make及makefile原理GNUmake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。

2024/11/6Makefile基本知识Makefile实例：＃makefile开始myprog

:

foo.o

bar.o

gcc

foo.o

bar.o

-o

myprog

foo.o

:

foo.c

foo.h

bar.h

gcc

-c

foo.c

-o

foo.o

bar.o

:

bar.c

bar.h

gcc

-c

bar.c

-o

bar.o

clean: -rm*.omyprog＃makefile结束2024/11/6Makefile基本知识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makemakefile）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–ffilename2024/11/6Makefile基本知识实例说明如果没有“-f”参数，在Linux中，GNUmake工具在当前工作目录中按照GNUmakefile、makefile、Makefile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

＃makeclean2024/11/6Makefile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。2024/11/6Makefile基本知识Makefile变量使用环境变量后的makefile实例=======makefile开始======OBJS=foo.obar.oCC=gccCFLAGS=-Wall–O–gEXEC=myprog$(EXEC):$(OBJS) $(CC)$(OBJS)–o$(EXEC)foo.o:foo.cfoo.hbar.h $(CC)$(CFLAGS)–cfoo.c–ofoo.obar.o:bar.cbar.h $(CC)$(CFLAGS)bar.c–obar.o========makefile结束=======2024/11/6Makefile基本知识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$^---扩展成整个依靠的列表利用这些变量，可以把上面的makefile写成：2024/11/6Makefile基本知识Makefile变量=====makefile开始======OBJS=foo.obar.oCC=gccCFLAG=-Wall–O–gmyprog:$(OBJS) $(CC)$^-o$@foo.o:foo.cfoo.hbar.h $(CC)$(CFLAG)–c$<-o$@bar.o:bar.cbar.h $(CC)$(CFLAG)–c$<-o$@======makefile结束=======2024/11/6Makefile应用为单个文件编写makefile为多个文件编写makefile使用不同目录的文件的makefile的写法多个子模块的文件的makefile写法2024/11/6Makefile应用为单个文件编写makefile编写hello.c程序#include<stdio.h>intmain(void){printf("Helloworld!\n");return0;}2024/11/6Makefile应用执行：$viMakefile=====makefile开始======#ThisisasampleCC=gccall:hello.o $(CC)–ohellohello.ohello.o:hello.c $(CC)–c–ohello.ohello.cclean: rm*.ohello======makefile结束=======2024/11/6Makefile应用为多个文件编写makefile有四个文件menu.c，music.c，picture.c，menu.h/****************menu.c************************/#include<stdio.h>#include“menu.h”intmain(void){ intchoice;printf("----welcomeyou!-----\n");printf("***1music!***\n");printf("***2picture!***\n");printf("----haveachoice!-----\n");scanf("％d",&choice);

switch(choice) { case1: music(); break; case2: picture(); break; } printf("GoodBye!\n");return0;}2024/11/6Makefile应用为多个文件编写makefile/****************music.c****************/#include<stdio.h>

#include<stdio.h>voidmusic(void){printf("Listentomusic!\n");}2024/11/6Makefile应用为多个文件编写makefile/****************picture.c****************/

#include<stdio.h>voidpicture(void){printf("Havealookatpicture!\n");}2024/11/6Makefile应用为多个文件编写makefile/****************menu.h****************/

voidmusic(void);voidpicture(void);2024/11/6Makefile应用为多个文件编写makefile几个文件间的依赖关系menumusic.omenu.opicture.omenu.hpicture.cmenu.cmusic.c2024/11/6Makefile应用上面程序的makefile：=====makefile开始======CC=gccall:menu.omusic.opicture.o $(CC)menu.omusic.opicture.o-omenumenu.o:menu.cmenu.h $(CC)-cmenu.c-omenu.omusic.o:music.c $(CC)-cmusic.c-omusic.opicture.o:picture.c $(CC)-cpicture.c-opicture.oclean: rm*.omenu======makefile结束=======2024/11/6Makefile应用上面程序的makefile：实际上，可以用$@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.omusic.opicture.o $(CC)$^-omenumenu.o:menu.cmenu.h $(CC)-c$<-o$@music.o:music.c $(CC)-c$<-o$@picture.o:picture.c $(CC)-c$<-o$@clean: rm*.omenu======makefile结束=======2024/11/6Makefile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.omusic.opicture.o $(CC)$^-omenu%.o:%.c $(CC)-c-o$@$<clean: rm*.omenu======makefile结束=======2024/11/6Makefile应用使用不同目录的文件的makefile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)－－－s