嵌入式Linux系统开发技术详解-基于ARM 第4章

### 嵌入式Linux系统开发技术详解-基于ARM 第4章：交叉开发环境 #### 4.1 交叉开发环境介绍 ##### 4.1.1 交叉开发概念模型 **嵌入式系统特点** 嵌入式系统是一种专用计算机系统，具有高度定制化的特点，以满足特定应用需求。这类系统在功能、可靠性、成本、体积和功耗等方面有着严格的要求。例如，个人数字助理(PDA)需要通过电池供电，因此必须设计得极为节能；网络交换机则不需要键盘或显示屏这样的用户输入/输出设备；电信服务器虽然配备了键盘、显示器等，但更侧重系统的稳定性而非用户体验的友好性。 **硬件限制与解决方案** 由于嵌入式系统硬件的特殊性，如有限的存储空间、特殊的处理器架构等，很难直接在其上安装标准的Linux发行版。因此，通常需要采用交叉开发的方式来进行嵌入式系统的软件开发。交叉开发允许开发者在高性能的主机(通常是个人电脑)上编写、编译代码，再将编译好的程序下载到目标设备上运行。 **交叉开发概念模型** 交叉开发的核心在于在主机上搭建一个针对目标平台的开发环境。这个环境中包含了所有必要的工具链(如编译器、链接器等)，使得开发者能够在主机上模拟目标平台的环境来构建和测试软件。这种模式的关键组成部分包括： - **主机(HOST)**：用于开发的计算机，通常配备有强大的计算资源和完整的开发工具链。 - **目标板(TARGET)**：实际的嵌入式系统硬件平台，用于运行最终的软件。 **连接方式** 为了实现主机与目标板之间的通信，需要建立适当的连接。常见的连接方式包括串行通讯接口、以太网接口、USB接口以及JTAG接口等。 - **串行通讯接口**：通常使用9针或25针的串口，适用于近距离通信。当通信距离较远时，可以采用RS422或RS485接口，并使用调制解调器(Modem)。 - **以太网接口**：提供高速的数据传输能力，适合于大量数据的传输需求。 - **USB接口**：常用于低速数据传输和调试目的。 - **JTAG接口**：主要用于芯片级别的调试和编程。 ##### 4.1.2 目标板与主机之间的连接 **串行通讯接口详解** 串行通讯接口是嵌入式系统中最常用的连接方式之一，其主要优点是简单易用且成本低廉。根据通信距离的不同，可以选择不同的接口类型。对于短距离通信(<12米)，可以通过直接连接标准RS232C端口实现；而当通信距离较长时，则需要使用RS422或RS485接口，并配备调制解调器。其中最常见的是三线制接法，即地线、接收数据和发送数据三脚相连，直接使用RS232C接口。下表列出了串口常用信号引脚的功能及对应引脚号： | 引脚功能 | 缩写 | DB9引脚号 | DB25引脚号 | |-------------|------|----------|----------| | 数据载波检测 | DCD | 1 | 8 | | 接收数据 | RXD | 2 | 3 | | 发送数据 | TXD | 3 | 2 | | 数据终端准备 | DTR | 4 | 20 | | 信号地 | GND | 5 | 7 | | 数据设备准备好 | DSR | 6 | 6 | **主机配置要求** 为了搭建高效的交叉开发环境，主机需要满足一定的配置要求。以Red Hat Linux 9版本为例，其最低配置要求为400MHz以上的CPU、128MB内存和1.3GB硬盘空间；推荐配置为1.0GHz以上的CPU、256MB内存和5GB硬盘空间。当前主流的PC配置完全可以满足这些要求，无论是图形界面的响应速度还是程序编译的速度都非常快，有助于提高开发效率。 **总结** 本章介绍了嵌入式Linux系统开发中的交叉开发环境及其概念模型，重点讨论了目标板与主机之间的连接方式，特别是串行通讯接口的细节。理解这些基础知识对于构建高效的嵌入式Linux开发流程至关重要。接下来的章节将进一步探讨如何配置交叉开发环境以及如何进行应用程序的交叉开发和调试。