嵌入式系统程序设计

1. 嵌入式系统程序设计 大连理工大学软件学院 嵌入式系统工程系 赖晓晨

2. 高级语言编写 的源代码文件 主机系统 目标处理器的 汇编语言编写 的源代码文件 交叉编译器 目标文件 目 标 系 统 连接器/ 加载器 目标文件 交叉汇编器 目标文件 交叉开发环境 嵌入式系统软件开发流程

3. 嵌入式系统开发工具链 ★ ★ ★ ★ • 嵌入式系统开发工具链概述 • 交叉开发环境的建立

4. 开发环境分类 • 开发环境分类： • 运行平台：本地开发环境、交叉开发环境 • 商业角度：收费工具、免费工具

5. GNU工具链 • GNU工具链： • GNU Tools：全称（GNU Development Toolchains） • GNU Tools交叉开发环境：全称（GNU Cross-Plateform Development Toolchains） • GNU既支持本地程序开发，又支持交叉编译

6. GNU开发工具简介 • GNU开发工具 • 自由软件 • 完备的工具链： GCC、binutils、gdb、GNU make、patch、CVS 、开发库 • 命令行方式：使用稍复杂、功能强大 • 下载： www.gnu.org

8. ARM平台GNU开发工具（续） • 基于ARM9平台的GNU开发工具（linux） • arm-linux-as • arm-linux-gcc • arm-linux-g++ • arm-linux-ld • arm-linux-objcopy • 下载：www.arm.linux.org.uk

10. GNU Tools开发工具组成 • GNU Tools是linux环境下最主要的开发工具集，主要有以下几个部分： • 编译开发工具：把源程序编译为可执行文件，如gcc。 • 调试工具：对执行程序进行源码或汇编级调试的软件，如gdb。 • 软件工程工具：用于协助多人开发或大型软件项目的管理的软件，如make、cvs等。

11. 一、Linux开发工具链简介 1. GCC（GNU Compiler Collection） • 支持C、C++、ADA、Object C、Java、Fortran、PASCAL等语言。 • 主要包括： • cpp：GNU C编译器的预处理器。 • gcc：符合ISO标准的C编译器。 • g++：基本符合ISO标准的C++编译器。 • gcj：GCC的java前端。 • gnat：GCC的GNU ADA 95的前端。

12. 一、Linux开发工具链简介 2. binutils • 是一组二进制工具程序集合，是辅助GCC的主要软件。 • 主要包括： • as：GNU汇编器 • ld：GNU链接器 • ar：创建归档文件，向库中添加/提取obj文件 • nm：列出obj文件中的符号 • objcopy：复制和转化obj文件

13. 一、Linux开发工具链简介 2. binutils • 主要包括： • objdump：显示对象文件的信息 • ranlib：根据归档文件中内容建立索引 • readelf：显示elf格式执行文件中的各种信息 • size：显示object文件和执行文件各段的总大小 • strings：显示文件中可以打印的字符 • strip：去掉执行文件中多余的信息（如调试信息） • gprof：用来显示图表档案数据

14. 一、Linux开发工具链简介 • gdb：GNU调试器。可以用来调试C、C++和其他语言编写的程序。如加一些图形前端（如DDD），可以在图形环境下调试程序。 • GNU make：是一个用来控制可执行程序生成过程、从其他源码文件中生成可执行程序的程序。它允许用户生成和安装软件包，而无需了解生成、安装软件包的过程。

15. 一、Linux开发工具链简介 • diff/diff3/sidff：比较文本差异的工具，也可以用来生成补丁。 • patch：补丁安装程序，可根据diff生成的补丁来更新程序 • 版本控制系统：可以帮助管理程序的历史版本。 • RCS(Revision Control System) • CVS(Concurrent Version System) • SVN(Subversion)

16. ARM平台GNU开发工具 • 基于ARM7平台的GNU开发工具（uclinux） • arm-elf-as • arm-elf-gcc • arm-elf-g++ • arm-elf-ld • arm-elf-objcopy

17. 二、GNU交叉开发环境的建立 • 编译源码配置安装GNU交叉开发环境。 • 源码包下载 • 解压缩 • 建立配置目录 • 配置 • 直接安装二进制形式的工具链 • 编译 • 安装 • 测试

18. 二、GNU交叉开发环境的建立（续） • 1. 从GCC的网（http://gcc.gnu.org/）下载资源 • 供下载的文件有两种形式(格式不同，内容一致)： gcc-4.1.1.tar.gz gcc-4.1.1.tar.bz2

19. 二、GNU交叉开发环境的建立（续） • 2. 解压缩 • 在当前目录下生成名为gcc-4.1.1的源码目录 • 文件gcc-4.1.1/INSTALL/index.html包含了安装gcc4.1.1的详细说明。

20. 二、GNU交叉开发环境的建立（续） • 3. 建立配置目录 • 建立一个和目录gcc-4.1.1同级的目录，命名为gcc-conf，作为保存配置文件的目录

21. 二、GNU交叉开发环境的建立（续） • 4. 配置 • 配置通过执行如下脚本 • cd gcc-conf • ../gcc-4.1.1/configure --prefix=/usr/local/gcc-4.1.1 --enable-threads --disable-checking --enable--long-long --host=i386-redhat-linux --with-system-zlib --enable-language=c,c++

22. 二、GNU交叉开发环境的建立（续） • 5. 编译 • 在配置目录下执行make命令 • 6. 安装 • 在配置目录下执行make install指令，即可将编译好的可执行文件复制到安装目录下

23. 二、GNU交叉开发环境的建立（续） • 7. 测试 • 切换到安装目录下，执行./gcc，显示"no input file"，表示安装成功 • 对于编译好的工具链来说 • 图见下页 #mkdir -p /usr/local/arm #cd /usr/local/arm #tar -xjvf cross-2.95.3.tar.bz2 #./arm-linux-gcc -v

24. 二、GNU交叉开发环境的建立（续）

25. 编辑器 ★ ★ • 操作模式 • 进入和退出vi • 光标移动 • 删除文本 • 查找和替换 • 复制和粘贴 • 保存文本块 • 与shell交互

26. vi简介 • linux编辑器：ex、edit、ed、vi、emacs • vi（visual interface）：是一个功能强大的，快速命令驱动的全屏幕编辑器。类比DOS的edit • vi和vim

27. 一、操作模式 • vi具有两种基本的操作模式 • 命令模式（指令模式）：此模式下的按键当作指令来处理。 • 输入模式：可进行文本的录入。

28. 一、操作模式（续） • 切换到输入模式的命令（输入文本位置不同） • 新增：‘a’，从从当前光标之后输入文本。‘A’，从光标所在行末尾输入新的文本。 • 插入：‘i’，从光标前开始插入文本。‘I’，从光标所在行的第一个非空格字符前开始插入文本。 • 开始：‘o’，从光标所在行下新增一行并进入输入模式。‘O’，从光标所在行上新增一行并进入输入模式。 • 从输入模式按esc进入命令模式

29. 二、进入和退出vi • 进入vi，在提示符下： • vi • vi 文件名 • 退出vi，在指令模式下： • :q，退出 • :wq，存盘后退出 • :q！，不存盘强制退出 • :x，强制存盘退出 以冒号开始的命令要回车后才能执行

30. 三、光标移动 • 基本移动： • h：向左移动一列 • j或+ ：向下移动一列 • k或-：向上移动一列 • l：向右移动一列 • nh，nj，nk，nl表示按某方向移动n行（列），任何模式下，方向箭头可以控制方向

31. 三、光标移动（续） • 移动多个位置： • :n回车：将光标移动到第n行 • :$回车或L：将光标移动到最后一行 • M：将光标移动到当前屏幕中央行 • H：将光标移动到当前屏幕第一行

32. 三、光标移动（续） • 按单词移动： • w：将光标移动到下一个单词头 • b：将光标移动到前一个单词头 • e：将光标移动到下一个单词尾 • 组合：nw、nb、ne

33. 三、光标移动（续） • 按字符移动： • $：将光标移动到当前末尾 • ^或0：将光标移动到当前行首 • n|：将光标移动到当前行的第n个字符 • fm：将光标移动到当前行的下一个字符m处 • 光标返回原处 • 两个单引号‘’

34. 三、光标移动（续） • 翻页： • Ctrl+d：下翻半屏 • Ctrl+u：上翻半屏 • Ctrl+f：下翻一屏 • Ctrl+b：上翻一屏 • 显示和取消行号 • :set number：显示行号 • :set nonumber：取消显示行号

35. 四、删除文本 • 指令模式下： • x：删除光标处的一个字符 • dd：删除光标所在行 • r：修改光标所在字符 • R：进入改写状态 • s：删除光标所在字符，并进入输入状态 • S：删除光标所在行，并进入输入状态

36. 四、删除文本（续） • 指令模式下： • dw：删除单词 • D：删除从光标到行末的所有字符 • dfm：删除从光标到第一个字符m间的文本 • ：nd：删除第n行 • ：n,$d：删除从第n行到最后一行，n为数字

37. 五、查找和替换 • 指令模式下： • /string：从当前位置向前查找字符串string • ?string：从当前位置向后查找字符串string • 继续查找： • n：沿前述查找方向继续查找同一字符串 • N：沿前述查找方向的反方向继续查找同一字符串

38. 五、查找和替换（续） • 继续查找： • rm：替换当前字符为m，替换后仍为命令模式 • R：替换当前字符后的一系列字符，替换后变为输入模式 • s：多个字符替换单个字符 • cw：单词替换 • cc：行替换 • C：替换当前行剩余部分 • cfm：低缓当前字符到指定的字符m

39. 六、复制和粘贴 • 指令模式下： • yy：复制当前行 • dd：剪切当前行（删除） • p、P：粘贴剪切板上的内容到当前行位置

40. 六、复制和粘贴（续） • 指令模式下： • 把某（几）行复制并粘贴到某行后 :mcopyn 把m行复制并粘贴到第n行后 :m,ncopy $ 把m-n行复制并粘贴到末行后 :.,$ copy 0 把当前行到末行复制并粘贴到文件头 • 把copy改为move即为移动文本块

41. 七、保存文件块 • 指令模式下： • 保存文本块 :m,n write file：把第m到第n行另存为文件file • 保存文本块，并直接覆盖掉已有（如果有）文件 :n write! file 把第n行强行另存为文件file • 向文件追加文本 :n write >> file 把第n行追加到文件file末尾

42. 八、与shell交互 • 指令模式下： • 读某文件的内容到当前打开文件 :n read a 把文件a中的内容读到当前打开文件的第n行后 • 在vi中执行shell命令 :!pwd • 在vi中执行shell命令，并把结果添加到vi中 :n read! pwd 把pwd执行结果插入到第n行后

43. gcc编译器 ★ ★ ★ • GCC简介 • gcc的基本用法 • 警告提示功能 • 代码优化 • 常用选项

44. 一、GCC简介 • GCC：GNU Compiler Collection • 能够编译c、c++、Object C， 通过前端模块扩展还可支持java、fortran、pascal、ada、modula-3等。 • 提供了30多条警告信息和3个警告级别 • gcc与g++

45. A. GCC简介 • GCC：GNU Compiler Collection • 能够编译c、c++、Object C， 通过前端模块扩展还可支持java、fortran、pascal、ada、modula-3等。 • 提供了30多条警告信息和3个警告级别 • gcc与g++ gcc和g++的区别在于: 当你的程序中出现using namespace std等带有C++特性的语句时，如果用gcc编译，必须显式指明这个程序要用C++标准库编译。而g++可以直接编译

46. B. gcc支持的文件

47. C. gcc是高效的编译器 #include <stdio.h> main() { printf("hello world\n"); } g++编译后 4.6k tc++3编译后 7.8k bc45编译后 53.8k vc6编译后 184k

48. D. 编译过程 • 用gcc编译程序时，分为四个阶段： • 预处理（pre-processing） • 编译（compiling） • 汇编（assembling） • 链接（linking） • 程序员可以根据需要在任何一阶段停止

49. 二、gcc的基本用法 • 语法格式： • gcc [option] [filenames] • option为编译器所需要的选项，filenames为相关文件名称 • 举例（单文件） • gcc -o hello hello.c • 把hello.c文件编译为hello

50. 二、gcc的基本用法（续） • 举例（多文件） • gcc m1.c m2.c -o hello • 把源文件m1.c和m2.c编译链接为可执行文件hello