uCLinux嵌入式系统开发环境建立

1.Linux是一种很受欢迎的操作系统

uClinux这个英文单词u 中的表示小Micro. 小的意思,C表示Control,控制的 意思.所以uClinux就 是Micro-control-Linux,字面上的理解就是针对微控制领域而设计的Linux系统.

uClinux以其优异的性能、免费开放的代码等优点，博得众多嵌入式开发者的青睐，和过去基于简单RTOS甚至没有使用任何操作系统的嵌入式程序设计相比，基于Linux这样的成熟的，高效的、健壮的、可靠的、模块化的、易于配置的操作系统来开发自己的应用程序，无疑能进一提高效率，并具有很好的可移植性。基于UCLINUX的嵌入式系统开发涉及到三个方面：开发环境的建立，配置UCLINUX内核和bootloader以及应用程序的设计，本文将从这几个方面来阐述的基于UCLINUX的嵌入式系统的设计。

2.开发环境的建立

开发环境的建立也就是工具链，设置工具链在主机机器上创建一个用于编译将在目标上运行的内核和应用程序的构建环境?这是因为目标硬件可能没有与主机兼容的二进制执行级别。包括Gcc:编译器，可以做成交驻编译的形式，即在宿主机上开发编译目标上可运行的二进制文件。Binutils:一些畏助工具，包括objdump(可以反编译二进制文件)，as(汇编编译器)，id(连接器)等等。

Gdb:调试器，可使用多种交叉方式，gdb-bdm(背景调试工具),gdbserver(使用以太网络调试)。Glibc-所有用户应用程序都将链接到的C库。避免使用任何C库函数的内核 和其它应用程序可以没有该库的情况下进行编译。

构建在工具链建立了一个交叉编译器环境。本地编译器编译与本机同类的处理器的指令。交叉编译器运行在某一种处理器上。却可以编译另一种处理器的指令。重头设置交叉编译器工具链可不是一项简单的的任务：它包括下载源代码、修补补丁，配置、编译、设置头文件、安装以及很多很多的操作。另外，这一个彻底的的构建过内存和硬盘的需求是巨大的。如果没有足够的内存和硬盘空间。在构建除段由于相关性、配置或头文件设置等问题会突然冒出许多问题。

因此能够从因特网上获得已预编译的二进制文件是一件好事但不太好的一点是，目前它们大多 只限于基于ARM的系统。但迟早会改变的)。

3.配置UCLINUX内核和bootloader

配置内核 的命令是make menuconfig,会列出一些选项。根据你的硬件相应选取就行了。然后保存，退出，运行make dep，然后再make一下，会生成四个文件。

1.image.glf:ELF格式含 调 试信息和romfs的uClinux,可以用gdb装载调试运行

2.romfs.ing:romfs的二进制文件

3.linux.bin:不含romfs的uclinux二进制文件

image.bin:linux.bin和romfs.bin合并而成，并多了4个字的校验，这个文件的内容拷贝到ram里后就可以直接从入口运行了。

Bootloader的任务是初始化芯片和板子，用得比较多的有Blob、Redboot和Bootldr,如果是买的开发板，开发商会附送bootloader程序，但发如果是自己做的板子就麻烦一些，需要根据硬件修bootloader源码，然后用前面说的交叉编译成二进制文件(笔者经常用redboot,就是redboot.bin),用烧写器烧写的flash里启动板子。

4、 应用程序设计

我们知道，在主流的Linux平台上，已经有了非常丰富的、开源应用程序，使得开发者很容易获得前人的成果作为参考 ，编写更适合自己的程序。然而，对于很多已经在标准Linux环境中工作得很好的程序，并不能直接在uClinux环境上运行。一方面是由于嵌入式的uCLinux所使用的处理器和普通PC不同，指令集、CPU结构上的差导致uClinux上运行和的程序需要专门为该类型处理器交叉编译产生：另一方面uCLinux是为了没有内存管理单元(MMU)的处理器、控制器设计，并做了较大幅度的精简，所以，在标准Linux上可以作用的一些函数和系统调用在uCLinux上有可能就行不通了。

标准Linux是针对有MMU的处理器设计的。在这种处理器上，虚拟地址被送到MMU，把虚拟地址映射为物理地址。通过赋予每个任务不同的虚拟一物理地址转换映射，支持不同任务之间的保护。

对uCLinux来说，其设计针对没有MMU的处理器，不能使用处理器的虚拟内存管理技术。uCLinux仍然采用存储器的分页管理。系统在启动时把实际存储器进行分页。在加载应用程序时程序分页加载。但是由于没有MMU管理，所以实际上uCLinux采用实存储器管理策略。uCLinux系统对于内存的访问是直接的。所有程序中访问的地址都是实际的物理地址。操作系统对成倍存空间没有保护，各个进程实际上共享一个运行空间。一个进程在执行前。系统必须为进程分配足够的连续地址空间。然后全部载入主存储器的连续空间中。

同时，uClinux有着特别小的内核和用户软