嵌入式 Linux平台 C程序交叉编译技术

嵌入式Linux平台C程序交叉编译技术

一、实验目的和任务

本实验要求复习和掌握Linux平台的C程序开发过程。
本实验要求掌握嵌入式开发板的操作方法。
本实验要求掌握Linux平台交叉编译方法和程序运行方法。

二、实验设备介绍

B703实验室是一个综合的硬件开发实验室，基于本门课程主要用到的配置环境如下：
1.软件环境： win7操作系统，VMware workstation，ubuntu12 [配置交叉编译环境]。
2.硬件环境： PC主机与smart210开发板；

三、实验内容和步骤

3.1 Smart210开发板的基本介绍和使用

由于博创开发板历经时久，多数已有功能损坏，使用新版linux开发板，其核心板是Smart210，使用串口线将PC机与703开发板连接，开发板是arm CPU，PC机则是intel CPU。操作开发板最重要的方法就是连接到开发板的串口，串口提供一个超级管理员命令窗口，还支持文件传输。开发板具有丰富的外接接口，PC机通过外接接口控制开发板，传输数据(程序或文件)最常用的是通过串口和网口,如果要使用WiFi需要配备专门的wifi模块。选择串口连接方式首先准备一条质量良好的usb2serial线(质量不好的串口线会浪费很多时间)，一端连到PC(win10)，一端连接到开发板的COM0口，使用XShell软件连接开发板连接，查看PC机端串口编号为COM5。

如果PC主机只有USB接口没有串口接口，可以用USB转串口的线（9口）连接到开发板的COM口，还有一种4针的usb转ttl的转接方式，与开发板上有对应的(vcc 5v,gnd,TX,RX)针脚相连。
B703PC机的win7使用Xshell软件连接串口，使用菜单：File->New。在对话框中设置连接的名称，协议要选SERIAL，选择SERIAL节点，请使用com2口[指PC主机端]，并且波特率设为115200，开发板请接com0。如果能够看到root@FriendlyARM提示符，表示已经可以通过串口操作开发板，可以在这个窗口执行命令，还可以传输文件。

如果线路成功连接到开发板，打开开发板开关，则显示开发板系统启动信息。如果连接不成功，可能连接线断了，换另一条线，B703主机短的是COM1口，长的是COM2口。开发板固定是COM0不变。按下回车后，有root@FriendlyARM提示符则表示串口连接成功。

如果smart210开发板如下图没有显示图形化菜单界面，其实机器是正常运行的，机器没有问题。

开发板启动后是显示学校图标还是显示QT菜单界面的区别，在/etc/init.d/rcS文件中设定了一条指令，该指令内容如下
bin/qtoptia &
这行命令实际是要求开发板运行一个qt程序用来显示一个丰富的菜单。
通过命令行进入开发板上的etc/init.d目录，编辑rcs文件（vi ./rcs）。找到这行代码，在前面加个#将它注释掉，就显示学校图标。保留该行则开机显示qt的菜单界面。

在rcS文件中有一行指令，bin/qtopia & 它显示一个qt界面的菜单，行前加#则只显示学校图标。

3.2 交叉编译工具arm-linux-gcc介绍

在PC平台的ubuntu系统中运行gcc –v命令，编译的目标是x86_64的应用程序。

在arm平台(树莓派)运行gcc –v命令，编译的目标是arm-linux的应用程序。
在不同平台生成的目标文件格式是不同的，file命令可查看可执行文件的平台信息。bg 是在pc平台编译生成的，而bg_rp则是在arm平台生成的(树莓派)。
在pc平台无法运行arm平台的可执行文件。
一般的嵌入式开发板由于硬件性能弱，直接编译二进制很艰难，借助PC来编译则容易一些。交叉编译工具arm-linux-gcc是一个在pc平台运行的编译工具，它将源码编译生成的是在arm平台运行的程序。由于 arm-linux-gcc工具依赖的运行库过多，而PC机，嵌入式板，GCC工具的版本的组合可能太多，交叉编译平台的搭建是相当繁琐和耗时的，因此下述的过程仅作为参考，不建议轻易尝试。

3.3 Smart210开发板的交叉编译程序

打开虚拟机进入ubuntu12系统，ubuntu系统中的arm-linux-gcc版本较新，可以在新开发板上运行。

//011.c 第一个交叉编译源程序

#include <stdio.h>
int main(void)
{printf("Hello from smart210.\n");
}

调整xshell的显示样式。在机器间传输文件的方法有：SD卡，U盘，通过串口线结合rz命令从pc传到开发板，这几个方法都无需网络支持，还有ftp命令，nfs协议，samba协议，在使用这些方法前必须配置好机器的IP地址，然后通过网络传输。
在xshell终端上使用rz命令将文件拷贝到开发板上，使用chmod命令添加执行属性。

3.5 Smart210开发板上的图片显示程序

将下面的程序在虚拟机ubuntu12上使用arm-linux-gcc进行编译。
//012.c 开发板显示图片

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
void *aplay_music(void *arg)//子线程
{system("madplay NewDivide.mp3 -r");
}
int show_photo(char *number)
{int fd_bmp;int fd_lcd;int i;int lcd_buf[800*480];char bmp_buf[800*480*3];fd_bmp=open(number,O_RDWR);if(fd_bmp==-1){printf("open bmp failed!\n");return -1;}lseek(fd_bmp,54,SEEK_SET);read(fd_bmp,bmp_buf,800*480*3);for(i=0;i<800*480;i++){//将位图字节信息加载到内存中lcd_buf[i]=(bmp_buf[i*3+2]<<16)+(bmp_buf[i*3+1]<<8)+(bmp_buf[i*3]<<0);}close(fd_bmp);//文件/dev/fb0控制屏幕上的每一点的颜色的文件，程序改变文件的内容，可实现在屏幕上画图了:-)fd_lcd=open("/dev/fb0",O_RDWR);//打开linux frame bufferif(fd_lcd==-1){printf("open fb0 failed\n");return -1;}write(fd_lcd,lcd_buf,800*480*4);close(fd_lcd);return 0;
}
int main(void)
{int i = 0;char  bmp_name[5][10]={"1.bmp", "2.bmp", "3.bmp", "4.bmp", "5.bmp"};pthread_t pthread1;//pthread_create(&pthread1,NULL,aplay_music,NULL); for(i=0;i<100;i++) //主线程{show_photo(bmp_name[i%5]);sleep(2); }return 0;
}

Smart210老师的开发板，虚拟机上的QT已经配置好了交叉编译环境。可以在虚拟机中使用交叉编译命令：arm-linux-gcc –o picshow picshow.c

使用xshell软件连接开发板，使用rz命令将图片和程序传到开发板上，
修改picshow文件属性，添加运行属性：chmod a+x picshow
运行程序即可看到屏幕交替显示图片。
在ubuntu12中使用交叉编译工具编译源程序。

在开发板上使用rz命令将showpic文件传输到开发板，并且将showpic程序添加执行属性。

结束程序是使用ctrl+c键盘组合。

程序运行效果如图，从中可看到图版是倒过来的，因为位图像素的坐标与屏幕的坐标不一致。

3.6 文件在Smart210开发板pc和虚拟机间的传输

在机器间传输文件的方法有：SD卡，U盘，通过串口线结合rz命令从pc传到开发板，这几个方法都无需网络支持，还有ftp命令，nfs协议，samba协议，在使用这些方法前必须配置好机器的IP地址，然后通过网络传输。
Win7与虚拟机ubuntu传输文件最简易的方法是进行文件拖放，但要求虚拟机正确安装vmware tools，如果无法拖放则需要重新安装vmware tools。
rz是一个开源程序，可从网络下载源码，经过交叉编译在开发板上运行。
samba是linux与常用的文件共享方式。

四、程序调试中遇到的问题和解决过程及运行结果

根据报告内容对指定程序进行调试，请首先排查程序出错的原因，最后得到正确的运行结果，并记录程序出错的代码及修正的内容，开发板的程序运行须拍照后放入实验报告中。