-- 作者：wangxinxin
-- 發(fā)布時間：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，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)動程序開發(fā)/除錯，以及更小尺寸等要求對嵌入式Linux開發(fā)者來說都是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，針對嵌入式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，而且也沒有很好地實現(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的軟件組件開始制作一個完整的跨平臺開發(fā)環(huán)境，開發(fā)者應(yīng)意識到這將需要大量的調(diào)查、實施、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)、除錯和測試應(yīng)用程序和庫，因此可減少對標(biāo)準(zhǔn)參考平臺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，但不適用于設(shè)備驅(qū)動程序，因為后者的開發(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)動程序開發(fā)工具。由于設(shè)備驅(qū)動程序比標(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)驗開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序的開發(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)平臺的軟件配置嗎?
有些Linux工具提供獨立于主機(jī)平臺的開發(fā)環(huán)境，包括一系列可支持開發(fā)工具的應(yīng)用軟件、庫和實用程序。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影響開發(fā)環(huán)境的功能。
這種方法的主要缺點是對儲存空間的要求有所增加─約200MB，因為它自己實際上相當(dāng)于一個微型Linux分布式系統(tǒng)。
可用的工具
一個嵌入式Linux產(chǎn)品的開發(fā)需要幾個階段，包括為目標(biāo)板配置和建構(gòu)基本Linux OS;除錯應(yīng)用程序、庫、核心及設(shè)備驅(qū)動程序/核心模塊;出貨前最終方案的最佳化、測試和驗證。
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)者原意花時間和精力去調(diào)查、實施和維護(hù)一系列各不相同的工具，總能找出一個完整的解決方案，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)用程序和庫的除錯方面，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，由多個不同的圖形用戶接口前端予以支持，每個前端都能以多種方式提供除錯控制功能。盡管GDB不是一個完美的方案，但它足夠應(yīng)對各種除錯任務(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)動程序的除錯要比應(yīng)用程序的除錯繁瑣得多。
在做調(diào)查時，以下方面應(yīng)特別注意：
什么除錯方法支持要開發(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?
除錯接口怎么樣，如何使用?
該工具需要除錯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，因為它們是在彼此獨立的情況下開發(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)考慮購買商用開發(fā)工具。這主要是因為將開發(fā)一個\'免費\'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。
除了駐留在目標(biāo)板上的OS組件外，還需要制作一個由GNU Compiler Collection構(gòu)成的交叉編譯環(huán)境，為庫和二進(jìn)制程式(binutils)提供支持。
雖然幾乎每一個組件都可在網(wǎng)上找到，但在硬件或設(shè)備驅(qū)動程序支持、整合測試信息、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)上免費下載各種組件以配置嵌入式Linux操作系統(tǒng)，但每個組件在版本、支持、穩(wěn)定性和測試等方面的狀態(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)將會添加不同的庫和核心功能，以及由于組織內(nèi)的開發(fā)者變動而引起的長期維護(hù)問題。
品質(zhì)保證部門一般會執(zhí)行一系列嚴(yán)格的驗證和性能測試，其中包括內(nèi)存泄漏檢測/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)針對非X86平臺的嵌入式Linux產(chǎn)品開發(fā)者將會發(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試和驗證任務(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估過程與評估除錯方案的過程基本相同。
最后的分析就是，一個設(shè)計得恰到好處的開發(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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