嵌入式系统集成开发平台的设计与实现

，在制定目录下生成完整的交叉编译链，这是嵌入式开发的基矗

工程管理类，集成开发环境的主要目的就是同一组织文档，省却人工管理，自动编译运行源码，其中包含了文件操作，组织好源代码之间的关系，利用make技术进行编译，牵扯到大量全局环境参数的设定。

引入控制字库类是方便部分程序的编写，比如Bootloader类需要对处理器初始化，基本的驱动控制器进行操作，其中包含了汇编指令级别和C语言的操作，开发人员往往需要对参考手册熟练掌握，大大降低了开发效率。控制字库尽量包含了常见的处理器系列的寄存器控制字库，只需选择某个具体功能，便可产生需要的指令源码。同样驱动程序开发中，也是频繁利用了C语言对寄存器进行操作。

系统移植类涵盖了整个系统需要移植的模块，引导程序，操作系统内核和文件系统，各类封装了大量繁杂的细节内容，尽量以最简化形式帮助开发人员完成操作，重要的环节只需设定参数，其他交由对象自动执行。

面向对象最重要的特征就是"高内聚度和低耦合性"，各个对象封装了细节操作，只需要有限的外部接口交换信息，这种柔性思想最大程度上提高了软件的复用性。本文所设计的IDE，根据体系结构的不同，所需修改的只是个别对象的内部数据和操作，整体架构不受任何影响［2，3］。

图3给出了面向对象嵌入式集成开发平台的结构。

图3面向对象的嵌入式集成开发平台结构框图

3系统的具体实现

目前可视化的面向编程语言种类比较多，从对面向对象技术的支持程度上来说，微软最新的VC#从封装性、类型安全性方面相当强大。重要的是，类层次清晰，编码容易，可以根据面向对象设计的框架轻松的进行转换，却和C ++一样强大。所以本文利用VC#设计了嵌入式软件IDE，对各个类编写详细代码。

整个系统基本架构如图4所示。

图4 IDE的系统架构图

集成开发环境运行于Windows平台下，但需要Linux的强大命令集，在此，本文提出了Cygwin技术来模拟Linux运行环境，从而使得IDE的底层得到强大的各种命令支持，可以运行各种脚本文件。此技术属于开源项目，安装后需个别地方的细节修改。

交叉编译工具链模块是IDE设计的核心，开发一个实用的编译器，需要花费大量的人力物力和财力，其可靠性也要经受时间的考验。幸运的是，GNU提供了免费的、功能强大的GCC工具链，它不仅可以编译Linux操作系统下的应用程序以及Linux内核，而且还是一款交叉编译器，支持ARM、PowerPC、x86、Intel960、M68等几乎所有知名的CPU厂家，而且国外大多数集成开发工具都从GCC移植而来。

本文的交叉编译工具链模块并不是单独的针对某个体系结构，可以重定向，根据参数配置，生成某个系列的编译工具，如图5所示。

图5交叉工具链模块

软件设计的一个重要环节就是，要组织好源代码之间的关系，编译连接，这就要用到工程化的手段去管理源码。这是IDE设计中的桥梁。

本文利用的Makefile技术对整个工程进行管理，主要就是针对驱动程序和应用程序的组织和编译。Makefile是Linux工程管理的一项成熟的技术，有一套完整的规则，只需要按照规则去编写Makefile文件，然后由make命令去解释执行。Cygwin中集成了Gnumake，因此只要编写好Makefile文件，只需一个make命令，就可以完成所有的编译连接工作，如图6所示。

图6工程管理模块

大多数的IDE都有这个命令，比如： Delphi的make，Visual C + +的nmake，Linux下GNU的make.可见，makefile都成为了一种在工程方面的编译方法。

一个关键技术就是显示信息重定向到IDE指定的输出窗口，各种脚本运行信息都是标准控制台输出，因此需要将编译中的标准信息和错误信息进行重定向。通常是靠管道技术来解决这个问题，但嵌入式开发中许多编译过程长达数小时，信息往往需要进程结束才能完全显示。本文IDE则采用了管道技术加异步式读取技术，使得重定向和信息显示同时进行，及时反馈编译过程中的各种信息。

Bootloader是嵌入式系统的引导加载程序，它的作用是初始化必要的硬件设备，创建内核需要的一些信息并将信息通过相关机制传递给内核，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，最终调用操作系统内核，真正起到引导和加载内核的作用［5］。

Bootloader依赖于硬件实现，除了体系结构，还依赖于具体的嵌入式板级设备的配置，因此Bootloader是嵌入式开发移植最困难的部分，一般来说都是将已有的代码进行大量的修改，本文采用的是U-Boot 1.2.0，目前来说是比较通用的Bootloader.如图7所示，针对这部分移植，为了最大程度上帮助用户完成代码的修改，IDE提供不同类型的体系