笔记——嵌入式软件开发学习（一）

嵌入式Linux软件设计学习过程：

熟悉C语言和基本程序设计方法；（C程序设计、数据结构、操作系统原理）
了解基本软硬件调试方法；（微机原理实验或单片机实验）
熟练掌握搜索相关网络资源的技巧；
熟悉UNIX/Linux操作系统的基本操作
因为本人是小白。所以希望可以大家指正错误及时改进。
一：嵌入式系统概述：

什么是嵌入式系统？以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。（这里的可裁剪的意思是本人理解为就是像手机，智能手环，LOT产品等这种嵌入式产品，可以在硬件平台和软件平台由开发者自行决定。）
嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等目标。
嵌入式系统的架构：

典型的嵌入式系统基本硬件组成：

嵌入式系统未来的发展趋势？
嵌入式应用软件的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持
• 采用实时多任务编程技术和交叉开发工具来实现复杂的控制功能
• 简化应用程序设计，保障软件质量和缩短开发周期
联网成为必然趋势
实现小尺寸、微功耗和底成本
提供精巧的多媒体人机界面

嵌入式系统软件开发：

1.与普通软件开发的区别：
• 是否需要操作系统一般采用Linux系统配套下的开发工具和开发平台。
• 程序编译和程序执行是在两个平台
存在host端和target端，需要交叉编译
• 输入/输出的界面不同 • 可利用的资源非常有限
• 常常要和硬件打交道
2. 嵌入式系统设计的一般流程：

3.嵌入式软件开发的一般流程：

BSP开发：https://blog.csdn.net/ibelieve1974/article/details/72235579
在其他博主的CSDN里找到比较详细的解释；BSP是板级支持包，(board support package)是介于主板硬件和操作系统之间的一层，应该说是属于操作系统的一部分,主要目的是为了支持操作系统，使之能够更好的运行于硬件主板。BSP是相对于操作系统而言的，不同的操作系统对应于不同定义形式的BSP,例如VxWorks的BSP和Linux的BSP相对于某一CPU来说尽管实现的功能一样，可是写法和接口定义是完全不同的，所以写BSP一定要按照该系统BSP的定义形式来写（BSP的编程过程大多数是在某一个成型的BSP模板上进行修改），这样才能与上层OS保持正确的接口，良好的支持上层OS…。
4.嵌入式系统软件的开发环境：
嵌入式系统的一个特点在于其开发的特殊性与困难性。
• 开发机器 != 执行机器
• 开发环境 != 执行环境
专门的开发环境与开发工具
Linux系统配套的gcc,gdb等开发工具
-VxWorks系统配套的Tornado集成开发工具
这里因为不太了解VxWorks系统配套的Tornado集成开发工具，查找资料：
风河公司已经在Tornado平台基础上开发推出了workbench开发平台，采用新的Eclipse软件框架结构，易于系统的拓展。 Tornado开发环境包括三个部分：1.运行在宿主机以及目标机上的强有力的交叉开发工具及应用程序；例如：GNU，Diab编译器，文本编译器，各种调试工具，VxSim模拟器等；2.运行在目标机上的高性能，可裁剪的实时操作系统VxWorks; 3.连接宿主机以及目标机的各种通讯方式：如以太网，串口，JTAG等。
5.大型连接式开发环境：

6.嵌入式系统开发以及软件开发工具：
1.嵌入式系统开发工具：
• 编译器 • 链接器• 定址器• 软件仿真 • 调试工具
• 硬件调试器 ICE（In-Circuit Emulator） ICD（In-Circuit Debugger）
• 集成开发环境（IDE）
2. 常见嵌入式软件开发工具：
典型的商业开发工具及供应商
• ARM公司的SDT、ADS和Realview
• Windriver公司的Tornado for VxWorks
• MontaVisa公司的HardHat Linux
• Microsoft公司的Platform Builder和eMbedded Visual C++
免费开发工具
• GNU系列开发工具（从源代码开始；已编译好的二进制工具）
• Wiggler调试器

嵌入式操作系统

嵌入式操作系统的组成：
嵌入式操作系统的分类：
• 多任务操作系统并行性、调度性和无序性
• 分时操作系统并行性、独立性、交互性和及时性
• 实时操作系统（IEEE实时UNIX分委会的定义）
异步事件响应；切换时间和中断延迟时间确定；抢占式调度；内存锁定；优先级中断和调度；连续文件；同步
3.对实时系统的一些误解：嵌入式系统经常就是实时性系统—其实很多嵌入式系统并不需要实时性；
实时系统处理速度很快—其实实时性是一个相对概念；
4… 实时系统的特点：
• 在实时系统中，系统的正确性不仅仅依赖于计算的逻辑结果而且依赖于结果产生的时间
• 实时操作系统必须在指定的时间内对外部或内部的事件进行响应和处理
• 需要高效的中断处理能力来处理异步事件和高效的I/O能力来处理有严格时间限制的数据收发应用
5… 实时操作系统的基本功能：
• 任务管理（多任务和基于优先级的任务调度）
• 任务间同步和通信（信号量和共享内存等）
• 存储器优化管理（含ROM的管理） • 中断管理服务
注：什么是信号量？为了避免多个线程同时读写同一个数据而产生不可预料的后果，所以要将各个线程对一个数据的访问同步。信号量相当于一种锁，一个初始值为N的信号量允许N个线程并发访问。
操作如下：将信号量的值减1；
如果信号量的值小于0，则进入等待状态，否则继续执行。访问完资源之后，线程释放信号量，进行如下操作；
将信号量的值加1；
如果信号量的值小于1，唤醒一个等待中的线程。
6… 典型的嵌入式操作系统：
• 嵌入式Linux
• VxWorks
• Windows CE
• Palm OS
• Symbian OS
• μC/OS-II

GNU/Linux操作系统：

GNU代表GNU’s Not Unix。它既是一个操作系统，也是一种规范。
传统意义上的Linux是一个内核,然而一个完整的操作系统不仅仅是内核而已。
Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统。我们通常所说的Linux，指的是GNU/Linux，即采用Linux内核的 GNU操作系统。

GNU/Linux操作系统的版本：
• Linux最早是Linus Torvalds于1991年在芬兰赫尔辛基大学原创开发的，并在GNU的GPL （General Public License）原则下发行。
• Linux的版本号又分为两部分：内核（Kernel）版本和发行（Distribution）版本。内核版本的序号由3部分数字构成，其形式如下： major.minor.patchlevel 如2.4.18
Linux系统常见的自由发行版本：

在这里因为本人使用Ubuntu版本所以简略介绍Ubuntu:
Debian最早由Ian Murdock于1993年创建。可以算是迄今为止，最遵循GNU规范Linux系统。
Debian是Linux发行版当中比较自由的一种，由位于世界各地上千名的自愿者不断开发和维护。它不属于任何的商业公司，完全由开源社区所有。Debian GNU/Linux不单是个操作系统，它也包含多过15490个软件包，它们是一些经已编译的软件，并包装成一个容易安装的格式。dpkg是 Debian系列特有的软件包管理工具，它被誉为所有Linux 软件包管理工具（比如RPM）最强大的！配合apt-get，在 Debian上安装、升级、删除和管理软件变得异常容易。
Ubuntu是一个南非的民族观念，着眼于人们之间的忠诚和联系。该词来自于祖鲁语和科萨语。 Ubuntu精神的大意是“人道待人”（对他人仁慈）。另一种翻译可以是：“天下共享的信念，连接起每个人”。 Ubuntu项目完全遵从开源软件开发的原则；并且鼓励人们使用、完善并传播开源软件。也就是说Ubuntu目前是并将永远是免费的。Ubuntu是基于Debian之上，旨在创建一个可以为桌面和服务器提供一个最新且一贯的Linux系统。Ubuntu囊括了大量精挑细选自Debian发行版的软件包，同时保留了Debian强大的软件包管理系统，以便简易的安装或彻底的删除程序。与大多数发行版附带数量巨大的可用可不用的软件不同，Ubuntu的软件包清单只包含那些高质量的重要应用程序。
2… Linux的特点：
多任务、多用户支持多种文件系统
采用虚拟内存管理技术
良好的可移植性
设备独立性
丰富的网络功能
提供全部源代码
3… Linux的功能：
稳定的核心
丰富的应用软件
X Window系统（仿Windows系统在Linux下的软件窗口系统，图形化界面）
多重启动
网络功能
软件开发工具
4… Linux内核体系结构：
与UNIX系统相似，Linux系统大致可分为3层：靠近硬件的底层是内核，即Linux操作系统的常驻内存部分；中间层是内核之外的Shell层，亦即操作系统的系统程序部分；最高层是应用层，即用户程序部分，包括各种文本处理程序、语言编译程序及游戏程序等。Linux的系统结构如图所示。

5.嵌入式Linux的优势：
• Linux系统是层次结构且内核完全开放 • 强大的网络支持功能
• Linux具备一整套工具链，容易自行建立嵌入式系统的开发环境和交叉运行环境，并且可以跨越嵌入式系统开发中仿真工具的障碍
• Linux具有广泛的硬件支持特性

Linux程序设计基础

编辑器vi的使用：自行看文档：
举例：：set number 设置显示行号；h(向右),j(向下),k(向上),l(向左)移动光标；
2.GNU cc的使用

在终端键入gcc-v,可以看到正在使用的gcc版本，还可以确定系统支持ELF还是a.out文件格式；

可以看到我的gcc版本是7.4.0；Gcc的使用格式如下：• $ gcc [options][filenames] • 其中filenames为所要编译的程序源文件。 • 当使用gcc时，gcc会完成预处理、编译、汇编和连接。前三步分别生成目标文件，连接时，把生成的目标文件链接成可执行文件。 gcc可以针对支持不同的源程序文件进行不同处理，文件格式以文件的后缀来识别。