嵌入式工具介绍

OS

交叉编译

参与编译和运行的机器根据其角色可以分成以下三类

  • 构建(build)系统：生成编译器可执行程序的计算机系统。(生成编译器的电脑)
  • 主机(host)系统：运行编译器可执行程序，编译链接应用程序的计算机系统。(生成应用程序的电脑)
  • 目标(target)系统：运行应用程序的计算机系统。(执行应用程序的电脑)

根据 build/host/target 的不同组合我们可以得到如下的编译方式分类

  • 本地(native)编译：build == host == target
  • 交叉(cross)编译： build == host != target

调试器 GDB

  • https://ww.gnu.org/software/gdb
  • GDB(The GNU Project Debugger)，GNU 项目调试器，用于查看另一个程序在执行过程中正在执行的操作，或该程序崩溃时正在执行的操作。
  • 被调试的程序可能与 GDB 在同一台计算机上执行，也可能在另一台计算机(远程)上或者在模拟器上执行。
  • GDB 支持调试多种语言：如 Rust 等。

GDB

当执行gdb a.out后发生了什么

本地调试时

gdb运行起来之后他会在本地先 fork 一个子进程去运行 a.out，然后 gdb 本身也会运行在一个子进程中，二者通过 ptrace 这个系统调用建立连接；当你在 gdb 中运行至a.out 中的断点时，他就会把 a.out 这个所在的进程挂起来进入阻塞状态。

远程调试时

首先会在目标机器上启动一个名叫 gdbServer 的远程服务，本地的 gdb 会与 gdbServer 建立连接，由 gdbServer 来代理我们的调试过程; a.out 和 gdbServer 运行在目标机器上。

调试机器和目标机器通过网络进行连接。

GDB基本调试流程

模拟器 QEMU

  • https://www.qemu.org/
  • QEMU是一套由(Fabrice Bellard)编写的以 GPL 许可证分发源代码的计算机系统模拟软件，在 GNU/Linux 平台上被广泛使用。
  • 支持多种体系架构。譬如：RISC-V、X86等。
  • QEMU 有两种主要运行模式
    • User mode：直接运行应用程序。
    • System mode：模拟整个计算机系统，包括中央处理器及其他周边设变。

项目构造工具 Make

  • https://ww.gnu.org/software/make/
  • Make 是什么
    • make 是一种自动化工程管理工具。
  • Makefile 是什么
    • 配合 make，用于描述构建过程中所管理的对象以及如何构造工程的过程。
  • Make 如何找到 Makefile
    • 隐士查找：当前目录下按顺序查找名为”GNUmakefule”、”makefile”、”Makefile”的文件。
    • 显示查找：-f

Makefile 的构成

  • Makefile 由一条或者多条规则(fule)构成。

  • 每条规则由三要素构成

    • target：目标，可以是 obj 文件也可以是可执行文件。
    • prerequisites：生成 target 所需要的依赖。
    • command：为了生成 target 需要执行的命令，可以有多条。

  • 一个简单的 Makefile 如下

  • # 定义 Makefile 中的一些变量名
# = 为简单赋值 := 为赋值展开，即如果后续更改了用于赋值的变量的值，那么这个改变不会影响已经赋值的变量。
TARGET := riscv64gc-unknown-none-elf
MODE := release
APP_DIR := src/bin
TARGET_DIR := target/$(TARGET)/$(MODE)
APPS := $(wildcard $(APP_DIR)/*.rs)
ELFS := $(patsubst $(APP_DIR)/%.rs, $(TARGET_DIR)/%, $(APPS))
BINS := $(patsubst $(APP_DIR)/%.rs, $(TARGET_DIR)/%.bin, $(APPS))

OBJDUMP := rust-objdump --arch-name=riscv64
OBJCOPY := rust-objcopy --binary-architecture=riscv64

elf:
    @cargo build --release --target $(TARGET)

binary: elf
    @$(foreach elf, $(ELFS), $(OBJCOPY) $(elf) --strip-all -O binary $(patsubst $(TARGET_DIR)/%, $(TARGET_DIR)/%.bin, $(elf));)

build: binary

  • 行注释以 # 开头