-- 作者：wangxinxin
-- 發(fā)布時(shí)間：2010-11-23 11:05:59
-- 嵌入式Linux操作系統(tǒng)開發(fā)工具選擇和應(yīng)用分析
概述
嵌入式Linux具有穩(wěn)定、可擴(kuò)充性及開放原始程序代碼等特點(diǎn)，可兼容多種處理器和主機(jī)，廣泛適用于各種產(chǎn)品和應(yīng)用。但是，交叉編譯、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)/除錯(cuò)，以及更小尺寸等要求對(duì)嵌入式Linux開發(fā)者來說都是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，針對(duì)嵌入式Linux開發(fā)的專用工具應(yīng)運(yùn)而生，而且發(fā)展十分迅速。
但是，許多這類開發(fā)工具都不兼容非X86平臺(tái)，而且也沒有很好地實(shí)現(xiàn)歸檔備案或整合。在其它開發(fā)環(huán)境下，組件間的高度整合并沒有完全兌現(xiàn)。因此，要想完全從這些免費(fèi)的軟件組件開始制作一個(gè)完整的跨平臺(tái)開發(fā)環(huán)境，開發(fā)者應(yīng)意識(shí)到這將需要大量的調(diào)查、實(shí)施、訓(xùn)練和維護(hù)方面的工作。
Linux是少數(shù)既可以在嵌入式設(shè)備上執(zhí)行也可作為開發(fā)環(huán)境的操作系統(tǒng)之一。這一特性可讓開發(fā)者在轉(zhuǎn)向此開發(fā)系統(tǒng)之前于常用硬件(比如X86桌面系統(tǒng))之上開發(fā)、除錯(cuò)和測(cè)試應(yīng)用程序和庫(kù)，因此可減少對(duì)標(biāo)準(zhǔn)參考平臺(tái)和指令集仿真器的依賴。這一技術(shù)僅適用于應(yīng)用程序和庫(kù)，但不適用于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，因?yàn)楹笳叩拈_發(fā)依賴于Linux架構(gòu)。
開放原始程序代碼團(tuán)體及一些軟件供貨商可提供設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)工具。由于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序比標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序距離硬件更近，因此它們的開發(fā)比較困難。所幸的是，Linux桌面系統(tǒng)可以利用一些Windows及其它操作系統(tǒng)所沒有的工具。有足夠經(jīng)驗(yàn)開發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)人員可能已經(jīng)習(xí)慣用Linux開發(fā)系統(tǒng)了。
Linux的快速發(fā)展及其桌面方案的不斷涌現(xiàn)突顯了一個(gè)重要問題：所選擇的工具方案應(yīng)如何在不同的Linux分布式系統(tǒng)上執(zhí)行?它們依賴于主機(jī)平臺(tái)的軟件配置嗎?
有些Linux工具提供獨(dú)立于主機(jī)平臺(tái)的開發(fā)環(huán)境，包括一系列可支持開發(fā)工具的應(yīng)用軟件、庫(kù)和實(shí)用程序。這一方法幾乎將開發(fā)環(huán)境與主機(jī)配置完全隔離開來，因此主機(jī)可以是任何Linux分布式系統(tǒng)，而且任何更新和修改都不會(huì)影響開發(fā)環(huán)境的功能。
這種方法的主要缺點(diǎn)是對(duì)儲(chǔ)存空間的要求有所增加─約200MB，因?yàn)樗约簩?shí)際上相當(dāng)于一個(gè)微型Linux分布式系統(tǒng)。
可用的工具
一個(gè)嵌入式Linux產(chǎn)品的開發(fā)需要幾個(gè)階段，包括為目標(biāo)板配置和建構(gòu)基本Linux OS;除錯(cuò)應(yīng)用程序、庫(kù)、核心及設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序/核心模塊;出貨前最終方案的最佳化、測(cè)試和驗(yàn)證。
有數(shù)百種開放原始程序代碼開發(fā)工具可供選擇。只要開發(fā)者原意花時(shí)間和精力去調(diào)查、實(shí)施和維護(hù)一系列各不相同的工具，總能找出一個(gè)完整的解決方案，完成幾乎任何開發(fā)任務(wù)。
圖1
開發(fā)者必須精確地考慮到這些工具的松散集合能提供什么樣的功能，以及需要付出多大的努力才能形成完整的解決方案。"
在Linux應(yīng)用程序和庫(kù)的除錯(cuò)方面，GNU Debugger (GDB)作為一種標(biāo)準(zhǔn)已有幾年的歷史。它是一種命令行程序，由多個(gè)不同的圖形用戶接口前端予以支持，每個(gè)前端都能以多種方式提供除錯(cuò)控制功能。盡管GDB不是一個(gè)完美的方案，但它足夠應(yīng)對(duì)各種除錯(cuò)任務(wù)，而且已經(jīng)得到開放原始程序代碼團(tuán)體的廣泛支持。
Linux核心或設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的除錯(cuò)要比應(yīng)用程序的除錯(cuò)繁瑣得多。
在做調(diào)查時(shí)，以下方面應(yīng)特別注意：
什么除錯(cuò)方法支持要開發(fā)產(chǎn)品的硬件?
需要什么核心支持程序?
還需要其它什么支持程序?
除錯(cuò)接口怎么樣，如何使用?
該工具需要除錯(cuò)核心模塊及處理虛擬地址轉(zhuǎn)換嗎?
還需要其它什么工具才能提供完整的方案?
經(jīng)過進(jìn)一步的調(diào)查，開發(fā)者往往發(fā)現(xiàn)工具A和工具B并沒有提供完全一致的功能，因?yàn)樗鼈兪窃诒舜霜?dú)立的情況下開發(fā)的。結(jié)果，開發(fā)者必須精確地考慮到這些工具的松散集合能提供什么樣的功能，還需要付出多大的努力才能形成完整的解決方案。
如果不同處理器類型間的整合、可用性、互通作業(yè)性和移植性很關(guān)鍵的話，開發(fā)者應(yīng)考慮購(gòu)買商用開發(fā)工具。這主要是因?yàn)閷㈤_發(fā)一個(gè)\'免費(fèi)\'方案所付出的努力考慮進(jìn)去，商用開發(fā)工具并不算貴。
Linux BSP
Linux系統(tǒng)有兩大主要部份：帶設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的Linux核心;以及根文件系統(tǒng)，包括系統(tǒng)所需的全部支持應(yīng)用程序、服務(wù)和庫(kù)。
除了駐留在目標(biāo)板上的OS組件外，還需要制作一個(gè)由GNU Compiler Collection構(gòu)成的交叉編譯環(huán)境，為庫(kù)和二進(jìn)制程式(binutils)提供支持。
雖然幾乎每一個(gè)組件都可在網(wǎng)上找到，但在硬件或設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序支持、整合測(cè)試信息、交叉編譯指南或軟件兼容性方面卻很難收集到太多信息。盡管開發(fā)者可從網(wǎng)上免費(fèi)下載各種組件以配置嵌入式Linux操作系統(tǒng)，但每個(gè)組件在版本、支持、穩(wěn)定性和測(cè)試等方面的狀態(tài)則需要開發(fā)者自己決定。然后，開發(fā)者還要完成最后的OS整合和測(cè)試，以及為所開發(fā)產(chǎn)品提供終身Linux OS維護(hù)。
另一方面，嵌入式Linux供貨商所提供的商用Linux板支持工具套件一般都是經(jīng)過預(yù)先安裝和測(cè)試的，而且提供支持和維護(hù)。其它須考慮的因素包括Linux桌面主機(jī)將會(huì)添加不同的庫(kù)和核心功能，以及由于組織內(nèi)的開發(fā)者變動(dòng)而引起的長(zhǎng)期維護(hù)問題。
品質(zhì)保證部門一般會(huì)執(zhí)行一系列嚴(yán)格的驗(yàn)證和性能測(cè)試，其中包括內(nèi)存泄漏檢測(cè)/糾正、程序代碼最佳化和任務(wù)追蹤等。那些想利用開放原始程序代碼工具開發(fā)針對(duì)非X86平臺(tái)的嵌入式Linux產(chǎn)品開發(fā)者將會(huì)發(fā)現(xiàn)這一任務(wù)甚至要比選擇開放原始程序代碼除錯(cuò)方案難得多。Linux Trace Toolkit、Valgrind工具及其它內(nèi)存分析程序可完成部份測(cè)試和驗(yàn)證任務(wù)。但總的來說，它們?nèi)狈﹃P(guān)鍵特性、整合功能及廣泛的硬件支持。這些開放原始程序代碼分析工具的評(píng)估過程與評(píng)估除錯(cuò)方案的過程基本相同。
最后的分析就是，一個(gè)設(shè)計(jì)得恰到好處的開發(fā)環(huán)境應(yīng)能夠供貨商用和開放原始程序代碼兩個(gè)世界所具有的最好特性：
·完整的開發(fā)能力;
·易于使用和整合;
·大型工程組織的協(xié)調(diào)控制;
·品質(zhì)和支持保證;
·持續(xù)性;
·按照自己的判斷力使用開放原始程序代碼的能力。 本信息來源：CAD教育網(wǎng) www.cadedu.com
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