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嵌入式Linux开发流程

2019-07-12 14:05发布

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   在学习嵌入式开发的过程中，尤其是开始入门时，包括各种各样的教程，都是在讲学习linux，很少讲如何利用linux来开发属于自己的嵌入式项目，也就是没有一个全局的概念，简单理解，大概流程如下： 一、建立开发环境     操作系统当然是LInux，或者在win系统下安装虚拟机，通过网络下载相应的GCC交叉编译器进行安装，或者安装产品厂家提供的交叉编译器。    这一步，就相当于在win系统下，要安装一个IDE开发环境，如MDK，IAR等。
二、配置开发主机    主要是配置minicom，也就是串口助手，minicom软件是作为调试嵌入式开发板信息输出的监视器和键盘输入工具，是一个非常方便的工具，我们开发其他嵌入式程序时，其实很多时候也采用串口调试，所以最终原理都是相通的。    配置网络，主要是配置NFS网络文件系统，这个主要是用于下载程序，当然不配置也可以，有很多别的办法。
三、建立引导装在程序的bootloader    常用的bootloader主要有u-boot、vivi等，貌似主流的就是u-boot，这个根据自己具体的芯片进行移植修改。有些芯片是没有内置引导加载程序的，这就需要编写开发板上的Flash的少些程序，当然也可以用windows下的通过JTAG并口和仿真器少些Flash芯片程序，也有linux下的公开源代码的J-Flash程序，所以在设计自己的硬件时，可以预留多种方式。    简单的讲，其实就是要做好一个属于自己板子的u-boot，完成初始化，内核引导，下载、烧写等。
四、移植嵌入式Linux操作系统    如果有专门针对你使用的CPU的Linux再好不过，比如uCLinux、ARM-Linux、PPC-Linux等，如果没有，就要尝试移植专属自己的linux了，然后再添加自己特定硬件的驱动程序，进行调试修改，对于带MMU的CPU可以使用模块方式调试驱动，而对于uCLinux这样的系统则需要编译进内核，与内核为一体，再进行调试。
五、建立根文件系统    前面的文章讲述过，没有根文件系统的Linux是无法正常工作的，还需要根文件系统。所以需要下载使用busybox软件来实现制作根文件系统。   再根据自己的应用需要来添加其他程序，默认的启动脚本一般都不会符合应用的需求（因为所有的嵌入式开发都是自由定制的），所以就要修改根文件系统中的启动脚本，它的存放位置至于/etc目录下，包括：/etc/init.d/rc.S、/etc/profile、/etc/.profile等，自动挂载文件系统的配置文件/etc/fstab，其实就是定制自己要开机启动的程序，具体情况会随着系统的不同而不同，根文件系统在嵌入式系统中一般设为只读，需要使用mkcramfs、genromfs等工具产生少些映像文件。
六、建立应用程序的Flash磁盘分区    一般会使用jffs2或者YAFF文件系统，这需要在内核中提供这些文件系统的驱动，有的系统使用NOR FLASH，有的系统使用NAND FLASH，也有的系统两种flash都使用，那么jffs2的作用是什么呢？     百科里的介绍是：jffs2全名为journalling flash filesystem version2（闪存日志型文件系统第二版），其功能就是管理MTD设备上实现的日志型文件系统，日志系统也是一个完整系统所必须的，不管是windows还是linux，有了这些才不算耍流氓，嘿嘿。jffs2并不准备提供提供类似与传统文件系统的功能，它只会直接在MTD设备上实现日志结构的文件系统，除了提供具有断电可靠性的日志结构文件系统，jffs2还会在它管理的MTD设备上实现"损耗平衡"和“数据压缩”等特性。    MTD(memory technology device内存技术设备)，就是各种flash。 
七、开发应用程序    应用程序可以放到根文件系统中，也可以放到yaffs、jffs2文件系统中，有的应用不使用根文件系统，直接将应用程序和内核设计在一起，就是类似于uCOS-II的方式。    其实，写到这，这一步才是最终的目的，前面的步骤都是为了这一步，我自己的理解，开发应用程序呈现的方式应该是有三种的：    （1）直接讲应用程序和内核设计在一起，类似与uCOS-II的方式，这种方式就是属于私人订制了，实现的功能种类是比较少的，只是专属，但是稳定性要求高的，比如说复杂交换机、防火墙等，可能更看中linux系统的稳定性和各种优秀的外围资源吧。    （2）基于qt等GUI开发应用程序，之前一直以为qt是linux绕不开的，其实随着了解，不尽然，qt其实就是一个桌面系统，比如说ubuntu，对于高手来说，有没有桌面都是无所谓的，因为所有都是可以通过shell来完成的，使用qt是方便用户使用，所以对于那些需要操作，有屏幕的嵌入式设备，这个是一个很好的方案。比如目前工控触摸屏还有各种手持式带有屏幕的仪表器械，都是这种方式。    （3）没有屏幕，只有简单的人机接口，比如串口，按键，数码管，这种也能实现复杂功能开发，比如说，完全可以开发一个基于linux的PLC，可编程方案，通过脚本实现，这也是一种很好的方案实现。
八、烧写内核、根文件系统、应用程序    无论怎么加载，模块也好，所有的这些开发，过程资料，都是要烧写到flash中的，然后应用程序需要什么，就加载对应的功能程序即可。
九、发布产品   写到最后，发现，之前还是过于迷信linux，不是说linux不好，而是说，对于嵌入式开发工程师来说，没有最好的，只有最适合的，开发一款产品，用什么，不用什么，都是因地制宜的。    比如说一个简单的跑马灯，你非要使用嵌入式linux方案，那就是烧包，只需要一个简单的2051，裸机程序就能开发，既便宜，又好用。
   开发一款小型控制器设备，如果功能不太复杂，可以使用稍微高级的CPU，裸机或者ucos等来开发，也很方便，也能做很多定制版的工业小型控制器。    开发一款中高型的控制器设备，功能比较复杂，甚至需要复杂的屏幕交互，比如手机（安卓是linux的亲儿子，OS是linux的亲表弟），取款机，服务器交易系统，那么linux就非常合适了。

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