ARM裸机-11

1、安装交叉编译工具工具

1.1、windows中装软件的特点

        windows中装软件使用安装包，安装包解压后有两种情况:一种是一个安装文件 (.exe/.msi)，双击进行安装，下一步直到安装完毕。安装完毕后会在桌面上生成快捷方式，我们平时使用快捷方式来启动这些程序，另一种是所谓的绿色软件、免安装软件。这种不用安装，直接解压开里面就有exe可以直接双击执行。

1.2、linux中装软件的特点

        linux中安装软件比windows中复杂。linux中安装软件一般有以下几种方法:

        第一种:在线安装，例如ubuntu中使用apt-get install vim来安装vim软件。

        第二种，自己下载安装包来安装。这种方式的缺陷就是你不知道你下载的安装包和你的系统是否匹配。

        第三种，最装逼的一种方式，就是源代码安装。

        总结：我们安装交叉编译工具链（arm-linux-gcc）实际采用第二种安装方式

1.3、交叉编译工具链的选择

        我们选择交叉编译工具链的原则：和我们所使用的目标平台（给哪款SoC编程）尽量去匹配。例如我们开发S5PV210的程序就是用arm-2009q3这个版本，因为三星官方在开发S5PV210时就是使用这个版本的交叉编译工具链，这样可以最大限度的避免一些稀奇古怪的问题出现。

1.4、交叉编译工具链的安装

        步骤一：打开虚拟机，在/usr/loacl/创建一个arm文件夹。

        步骤二：先将安装包弄到linux中。

        步骤三：解压。tar -jxvf arm-2009q3.tar.bz2

        到此相当于程序已经安装完毕，真正的应用程序安装在/usr/local/arm/arm-2009q3/bin目录下。

        注：linux中的目录管理方法，技术角度来进，lnux中所有目录性质都是一样的，所以技术角度来进我们把软件安装到哪里都行，但是因为如果胡乱放置，将来程序可能不好找。所以久而久之大家就总结了一个文件放置的一般定义，例如说/bin目录放置一些系统自带的用户使用的应用程序，/sbin目录下存放的是系统自带的系统管理方面的应用程序。

        那我们装软件放在哪里?一般都在/usr目录下我们安装arm-linux-qcc.就在/usr/local/底下创建一个arm文件来，然后装到里面。

1.5、安装后的测试

        到真正的应用程序的安装目录（/usr/local/arm/arm-2009q3/bin）下，去执行arm-linux-gcc -v，在这里真正的执行语句是：

./arm-none-linux-gnueabi-gcc -v

        如果成功安装后会显示版本号。

1.6、环境变量

1.6.1、环境变量的意义

        环境变量就是操作系统的全局变量，每一个环境变量对操作系统来说都是唯一的，名字和所代表的意义都是唯一的。linux系统可以有很多个环境变量。其中有一部分是linux系统自带的，还有一些是我们自己来扩充的，我们这里涉及到的一个环墙变量是PATH。PATH这个环境变量是系统自带的，它的含义就是系统在查找可执行程序时会搜索的路径范围。

        使用以下命令可以打印出当前环境的路径搜索范围：

echo $PATH

1.6.2、将工具链导出到环境变量

export PATH=/usr/local/arm/arm-2009q3/bin:$PATH

        在一个终端中执行以上命令后，该终端中就可以直接使用arm-linux-gcc了，但是只要关掉这个终端再另外打开一个立马就不行了。原因是我们本次终端中执行时的操作只是针对本终端，以后再打开的终端并未被执行过这个命令所以没导出。

        解决方室是在~/.bashrc中，添加export PATH=/usr/local/arm/arm-2009q3/bin:SPATH 即可。

        注意：我们导出这个环境变量是在当前用户下，如果你登录时在其他用户下是没用的。

1.6.3、为工具链创建arm-linux-gcc连接

        进入应用程序的安装文件夹，输入以下命令：

ln arm-none-linux-gnueabi-gcc -s arm-linux-gcc

2、Makefile

2.1、为什么需要Makefile

        Makefile是用来管理工程的。

        在一个正式的软件项目中，由很多个,c和,h文件构成，此时如果直接在命令行编译，就会像这样：

gcc a.c b.c cc. d.c e.c f.c g.c -o exe

        每次编译都要输入一堆东西很麻烦，这个问题严重影响工作效率，怎么办? Makefile来解决。

2.2、一个简单的Makefile示例

        编辑一个Makefile文件

touch Makefile

        然后在该文件中编辑：

all:
    gcc a.c b.c -o exe

        Makefile是和a.c、b.c在同一个文件夹的。然后在该文件夹中进行编译：

make

2.3、Makefile中的一些基本概念

        目标：目标定格写，后面是冒号（冒号后面是依赖）。

        依赖：依赖是用来产生目标的原材料。

        命令：命令前面一定是Tab，不能是定格，也不能说多个空格。命令就是要生成那个目标需要做的动作。

2.4、Makefile的基本工作原理

        其一，当我们执行 make xx 的时候，Makefile会自动执行xx这个目标下面的命令语句。

        其二，当我们make xx的时候，是否执行命令是取决于依赖的。依赖如果成立就会执行命令，否则不执行。

        其三，我们直接make和make 第一个目标，效果是一样的（第一个目标其实就是默认目标）。

2.5、裸机程序中的Makefile

        裸机程序中的Makefile (实际上真正的项目的Makefile都是这样的)是把程序的编译和链接过程分开的。 (平时我们用gcc a.c-o exe这种方式来编译时，实际上把编译和链接过程一步完成了，在内部实际上编译和链接永远是分开独立进行的，编译要使用编译器gcc，链接要使用链接器ld)。

        链接器得到led.elf其实就是我们的可执行程序，(如果是在操作系统下，这个led.elf就可以执行了)但是在嵌入式裸机中我们需要的是可以烧写的文件(可烧写的文件就叫镜像image)，因此我们需要用这个led.elf为原材料来制作镜像，制作工具是交叉编译工具链中的arm-linux-obicopy。
        我们使用arm-linux-objdump工具进行反编译(反汇编)，反汇编其实就是把编译后的elf格式的可执行程序给反过来得到对应的汇编程序，进而得到它的汇编源代码。现实中使用反汇编多数是用来破解，我们主要用来学习。

2.6、进一步学习Makefile的资料

        学习Makefile的思路就是：先学会基本的概念和应用，先理解Makefile的概念和使用方法、工作原理。先自已会写简单的Mkefile来管理工程。一般先学到这里就可以了，更深入的内容可以随后续需要一起来学习，到时候会再次提及并且逐步深入。

        学有余力可以看《跟我一起学Makefile》（作者：陈皓）。

3、mkv210_image.c文件

        mkv210_image.c这个程序其实最终不是在开发板上执行的，而是在主机linux(就是用来执行make对整个项目进行编译的那个机器)中执行的，因此编译这个程序用gcc而不是用arm-linux-gcc。这个.c文件编译后得到一个可执行程序mkmini210，目的是通过执行这个mkmini210程序而由led.bin得到210.bin。(210.bin是通过SD卡启动时的裸机镜像，这个镜像需要由led.bin来加工得到，加工的具体方法和原理要看mkv210_image.c)。

3.1、背景知识：S5PV210的启动过程回顾

        分析启动过程可知：210启动后先执行内部iROM中的BL0，BL0执行完后会根据OMpin的配置选择一个外部设备来启动(有很多，我们实际使用的有2个:usb启动和SD卡启动)，在usb启动时内部BL0读取到BL1后不做校验，直接从BL1的实质内部0xd0020010开始执行，因此usb启动的镜像led.bin不需要头信息，因此我们从usb启动时直接将镜像下载到0xd0020010去执行即可，不管头信息了；从SD启动时，BL0会首先取sd卡得到完整的镜像(完整指的是led.bin和16字节的头)，然后BL0会自己根据你的实际镜像(指led.bin)来计算一个校验和checksum，然后和你究整镜像的头部中的checksum来比对。如果对应则执行BL1，如果不对应则启动失败(会转入执行2st启动，即SD2启动。如果这里已经是2st启动了，这里校验通不过就死定了)。

3.2、mkv210_image.c的作用：为BL1添加校验头

        我们编译链接时只得到了led.bin，这个210.bin的得到和交又编译工具链是完全无关的，由ledbin得到210.bin的过程是三星的S5PV210所特有的，因此需要我们自己去完成，为此我们写了mkv210_mage.c来完成。

3.3、整个程序工作流程分析

        整个程序中首先申请一个16KB大小的buffer，然后把所有内容按照各自的位置填充进去，最终把填充好的buffer写入到一个文件(名叫210.bin)就形成了我们想要的镜像。

3.4、代码解释

3.4.1、main函数两个形参的作用

        ma1n按收两个形参:：argc和argv。

        axgc是用户(通过命令行来)执行这个程序时，实际传递的参数个数，注意这个个数是包含程序执行本身的。

        argv是一个字符串数组，这个数组中存储的字符串就是一个个的传参。

        例如我们执行程序时使用./mkx210 led.bin 210.bin

        则argc = 3，argv[0]="./mkx210"，argv[1]=led.bin，argv[2]=210.bin

3.4.2、glibc读写文件接口

        linux中要读取一个文件，可以使用fopen打开文件，fread读取文件，读完之后fclose关闭文件。要写文件用fwrite来写。这些函数是glibc的库函数，在linux中用man 3 可以查找。

3.4.3、校验和的计算方法

        算法：校验和其实就是需要校验的内存区域中，所有内存中的内容按照字节为单位来进行相加，最终相加的和为校验和。

        实现时要注意指针的类型为char。