.....301第 6 章 附录 ......................................................................................................................................................308 6.1 常用LINUX命令的使用 ........................................................................................................................308 6.2 GCC 与GDB ...............................................................................................................................................317 6.3 GNU通用公共许可证GPL 1991.6 第二版 ..........................................................................................319 1 第1章 嵌入式 LINUX 开发基础知识 目前 Linux 已广泛应用于信息家电、数据网络、工业控制、医疗卫生航空航天等众多领域。
在嵌入式领域,随着价格低廉、结构小巧的各种微处理器的产生为外设连接提供了稳定可靠的硬件架构,限制嵌入式系统发展的瓶颈就突出表现在软件方面。
尽管从八十年代末开始,陆续出现了一些嵌入式操作系统,比较著名的有 Vxworks、pSOS、Neculeus 和 Windows CE。
但这些专用操作系统都是商业化产品,其高昂的价格使许多低端产品的小公司望而却步,并且其源代码的封闭性也大大限制了开发者的积极性。
结合中国实情,当前国家对自主操作系统的大力支持,为
源码开放的 LINUX 的推广提供的广阔的发展前景。
对上层应用开发者而言,嵌入式系统需要的是一套高度简练、界面友善、质量可靠、应用广泛、易开发、多任务,并且价格低廉的操作系统。
Linux 对厂商不偏不倚而且成本极低,能够很快成为用于各种设备的操作系统。
如今,业界已经达成共识:即嵌入式 linux 是大势所趋,其巨大的市场潜力与酝酿的无限商机必然会吸引众多的厂商进入这一领域。
1.1 嵌入式 Linux 简介 Linux 正在嵌入式开发领域稳步发展。
因为 Linux 使用 GPL,所以任何对将 Linux 定制于自己特定开发板或 PDA、掌上机、可佩带设备感兴趣的人都可以从因特网免费下载其内核和应用程序,并开始移植或开发。
许多 Linux 改良品种迎合了嵌入式市场。
它们包括 RTLinux(实时 Linux) 、uclinux(用于非 MMU 设备的 Linux) 、Montavista Linux(用于 ARM、MIPS、PPC 的 Linux 分发版)、ARM-Linux(ARM 上的 Linux)和其它 Linux 系统。
嵌入式 Linux 的发展比较迅速。
NEC、索尼已经在销售个人视频录像机等基于 Linux 的消费类电子产品, IBM 摩托罗拉则计划在其未来的大多数手机上使用 Linux, 也制定了在手持机上运行 Linux的计划。
数年来,“Linux 标准库”组织一直在从事对在服务器上运行的 Linux 进行标准化的工作,现在,嵌入式计算领域也开始了这一工作。
嵌入式 Linux 标准吸引了“Linux 标准库”以及 Unix 组织中有益的元素。
在嵌入式系统中使用 Linux 的优点和缺点: 虽然大多数 Linux 系统运行在 PC 平台上,但 Linux 也可以作为嵌入式系统的可靠主力。
Linux 的安装和管理比 UNIX 更加简单灵活,这对于那些 UNIX 专家们来说又是一个优点,因为Linux 中有许多命令和编程接口同传统的 UNIX 一样。
但是对于习惯于 WINDOWS 操作系统的人来说需要记忆大量的命令行参数却是一个缺点。
随着 LINUX 社团的不断努力,linux 的人机界面开发环境正在不断完善。
典型的 Linux 系统经过打包,在拥有硬盘和大容量内存的 PC 机上运行,嵌入式系统不需要这么高的配置。
一个功能完备的 Linux 内核要求大约 1 MB 内存。
而 Linux 微内核只占用其中很小 2一部分内存,包括虚拟内存和所有核心的操作系统功能在内,只需占用系统约 100 K 内存。
只要有500 K 的内存,一个有网络栈和基本实用程序的完全的 Linux 系统就可以在一台 8 位总线(SX)的 Intel 386 微处理器上运行的很好了。
由于内存要求常常是需要的应用所决定的,比如 Web 服务器或者 SNMP 代理,Linux 系统甚至可以仅使用 256 KB ROM 和 512 KB RAM 进行工作。
因此它是一个瞄准嵌入式市场的轻量级操作系统。
,采用象嵌入式 Linux 这样的开放
源码的操作系统的另外 与传统的实时操作系统相比(RTOS)一个好处是 Linux 开发团体看来会比 RTOS 的供应商更快地支持新的 IP 协议和其它协议。
例如,用于 Linux 的设备驱动程序要比用于商业操作系统的设备驱动程序多,如网络接口卡(NIC)驱动程序以及并口和串口驱动程序。
核心 Linux 操作系统本身的微内核体系结构相当简单。
网络和文件系统以模块形式置于微内核的上层。
驱动程序和其它部件可在运行时作为可加载模块编译到或者是添加到内核。
这为构造定制的可嵌入系统提供了高度模块化的构件方法。
而在典型情况下该系统需结合定制的驱动程序和应用程序以提供附加功能。
嵌入式系统也常常要求通用的功能,为了避免重复劳动,这些功能的实现运用了许多现成的程序和驱动程序,它们可以用于公共外设和应用。
Linux 可以在外设范围广泛的多数微处理器上运行,并早已经有了现成的应用库。
Linux 用于嵌入式的因特网设备也是很合适的,原因是它支持多处理器系统,该特性使 Linux具有了伸缩性。
因而设计人员可以选择在双处理器系统上运行实时应用,提高整体的处理能力。
例如,您可以在一个处理器运行 GUI,同时在另一个处理器上运行 Linux 系统。
在嵌入式系统上运行 Linux 的一个缺点是 Linux 体系提供实时性能需要添加实时软件模块。
而这些模块运行的内核空间正是操作系统实现调度策略、硬件中断异常和执行程序的部分。
由于这些实时软件模块是在内核空间运行的,因此代码错误可能会破坏操作系统从而影响整个系统的可靠性,这对于实时应用将是一个非常严重的弱点。
已经有许多嵌入式 Linux 系统的示例;可以有把握地说,某种形式的 Linux 能在几乎任一台执行代码的计算机上运行。
1.2 嵌入式 Linux 开发平台简介 嵌入式 LINUX 可以运行的硬件平台十分广泛,从 X86、MIPS、POWERPC 到 ARM,以及其他许多硬件体系结构,目前在世界范围,ARM 体系结构的 SOC 逐渐占领 32 位嵌入式微处理器市场,并且在国内市场上很容易购买到 ARM 核的嵌入式处理器,我们所介绍的硬件平台也是基于 ARM 体系结构,Intel的 Xscale PXA270 处理器,由北京博创兴业科技有限公司开发的 UP-TECHPXA270-S 实验仪器。
博创科技近日正式推出基于 Intel XScale 架构的两款高端嵌入式系统教学科研平台 UP-TECHPXA255、UP-TECHPXA270A 和 UP-TECHPXA270-S。
其中 UP-TECHPXA255 采用 Intel XScale 架构 PXA255 嵌入式微处理器,UP-TECHPXA270A 和 UP-TECHPXA270-S 基于 Intel XSCALE 架构最新的 PXA270 嵌入式微处理器。
PXA270 最高主频可达 624MHz,加入了 Wireless MMX 技术,大大提升了多媒体处理能力;同时 PXA270 还加入了 Intel SpeedStep 动态电源管理技术,在保证 CPU 性能的情况下,最大限度地降低移动设备功耗。
PXA270可以广泛应用于 PDA、智能手机、PMP 产品中。
博创科技的 UP-TECHPXA270 系列教学科研平台主要是面向计算机、软件专业的高端平台,微处理器主频稳定运行在 520MHz,采用 13×13mm VFBGA 封装,内部集成 iwmmx 指令,加速处理器对多媒体数据的 处 3理速度。
可运行 Linux 2.4.x 和 Linux 2.6.x 内核,支持 QT/E、miniGUI 等嵌入式图形界面,提供完整的驱动和应用程序。
既适合作为计算机、软件等专业开设嵌入式软件课程的教学平台,又适合广大从事 PMP、PDA、智能手机的厂商和科研单位作为参考设计平台。
UP-TECHPXA270-S 教学科研平台由处理器核心板、主板及 LCD 三部份组成。
核心板和主板的接口设计充分考虑了升级产品的兼容性,核心板可以升级到 PXA271、PXA272 微处理器,而主板资源不变。
此外,除了具有丰富的接口资源,良好的可扩展性也是 UP-TECHPXA270-S 平台的一大特色。
UP-TECHPXA270-S 预留了32 位扩展总线接口,与博创 UP-TECHARM2410、UP-TECHARM2410-S、UP-TECHPXA270A 平台兼容,从而大大减轻了用户扩展新功能的负担。
1.2.1 UP-TECHPXA270-S 实验仪器介绍硬件配置UP-TECHPXA270 的硬件配置如表 1.2-1 所示: 表 1.2-1 UP-TECHPXA270-S 的硬件配置 配置名称 型号 规格 主 CPU Intel XScale 结构芯片 PXA270 工作频率 520MHz 辅 CPU LPC2119 ARM7TDMI-S 扩展 AD,CAN 功能,扩展 IO 口 以太网 DM9000 支持 IEEE802.3 的 10M/100bps 模式 NOR FLASH Intel E28F128J3A 16 位,16M NAND FLASH K9F1208 64M 内存 SDRAM HY561620 32x2=64M LCD SHARP LQ080 TFT 8 寸真彩液晶屏,640X480 分辨率 触摸屏 GK80 Burr Brown ADS7846 USB 主从接口 飞利浦 ISP1161 四个 USB 主接口,一个 USB 从接口 串口 RS232 2 个通用串口 视频口 VGA 外接符合 VGA 标准的视频输出 irDA 红外线 HSDL3600 双向 Agilent 兼容 SIR 和 FIR 协议 调试接口 JTAG JTAG 烧写 Flash 音频编解码器 Cirrus Logic Crystal CS4201 20 位数模转换,18 位立体声模数转换 32 位扩展总线接口 GPIO 和 UP-TECHARM2410-S 平台兼容 CF 卡接口 PCMCIA 总线支持 SD 卡接口 MMC 控制器支持 IDE 硬盘接口 PCMCIA 卡接口 41.2.2 UP-TECHPXA270-S 开发平台逻辑框图 MIC、LINE-IN/OUT 多电压电源、复位逻辑、JTAG 调试 VGA 输出 模拟功率放大器 JTAG 640480 TFT 16bit AC97 CODEC AC97 LCD LCD 液晶屏 触摸屏接口 CMOS 摄像芯片 SD CIF TV 视频采集扩展卡 SD 卡插座 270 核心板 IIC LPC2119 ARM7 MCU KEYPAD FFUART SPI ADC 输入 CAN 总线 CPU RS232 串口 0 SDRAM BTUART LPC2119 扩展板 Nand FLASH RS232 串口 1 Nor FLASH IIC DUSB USB1.1 DEVICE RTC 实时钟 HUSB USB1.1 HOST PCCARD 4 端口 USB HUB 信号隔离电路 总线隔离驱动电路 PCMCIA 插座 PC-CARD CF 卡 双 10/100M 网卡 RJ45 接口 PS2 接口 IDE 硬盘插座 IrDA 红外通信 FPGA IDE 模式 CF 卡 系统资源 RS485 总线 管理 USB2.0 HOST/OTG IEEE1934 FireWire 可复用资源 扩展总线 168Pin 总线其他可复用资源扩展插槽 GPRS 扩展板 GPS 扩展板 FPGA 扩展板 用户定义扩展板 5 图 1.2-1 UP-TECHPXA270-S 开发平台逻辑框图其结构图如下图 1.2-2 所示: 图 1.2-2 pxa270 芯片 .
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