ARM/uClinux應(yīng)用程序的開發(fā)

　　因?yàn)槟繕?biāo)板上用uClinux，它提供的程序接口和linux下的基本一致，不一致的部分主要在于uClinux不支持MMU（應(yīng)該說是uClinux是為不帶MMU的cpu定制的），最明顯的就是fork函數(shù)要用vfork函數(shù)替代，這也是編程時(shí)，感覺最不爽的一點(diǎn)(沒辦法，誰讓咱們的CPU有生理缺陷)。另一個(gè)不易覺察的差異在于uClinux提供的庫uClibc是經(jīng)過裁減的。更適合于資源緊張的嵌入式系統(tǒng)（上回分解已經(jīng)說了，應(yīng)用程序很大一部分是在和庫函數(shù)打交道，而且大家最終是鏈在一起，所以庫函數(shù)大了，你的程序也小不了）。

　　于是基于這種開發(fā)模式的應(yīng)用程序開發(fā)變成了linux下的程序開發(fā)。而且在實(shí)際中一般是編好了程序先在主機(jī)上拿主機(jī)平臺(tái)上的編譯器編譯并且調(diào)試一下（linux下的編譯器就是gcc了），當(dāng)然前提是被調(diào)試的程序中需要的硬件條件主機(jī)具備，例如我的程序中有一段是針對(duì)串口的，于是先在主機(jī)編一個(gè)串口程序，調(diào)通以后拿目標(biāo)板的編譯器重新編譯一下（如果看了上一章“交叉編譯環(huán)境”，這里就不會(huì)暈了），下載到目標(biāo)板上運(yùn)行，一般來說就可以直接用了。

　　以上也是為什么我認(rèn)為開發(fā)嵌入式linux程序主機(jī)應(yīng)該選用linux環(huán)境。對(duì)于以前沒用過linux的人來說（比如我），開發(fā)程序前應(yīng)該花3，4天時(shí)間熟悉linux環(huán)境，尤其是它的編輯器，用慣集成編譯環(huán)境的人有時(shí)連編譯器和編輯器的概念都模糊了，所以一般是直接進(jìn)入集成編譯環(huán)境，連寫帶編一氣呵成，殊不知有些集成編譯器提供的編輯器弱智的一塌胡涂，如果用熟了linux下的emacs，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)他們之間的差距大概……要像我和蓋茨那么大吧。所以編程序時(shí)應(yīng)該選一款優(yōu)秀的編輯器，linux下，我當(dāng)然選emacs，雖然剛看見它的感覺是外表丑陋，使用復(fù)雜。但只要多用多練，對(duì)提高效率很有幫助。（將你的程序用兩個(gè)編輯器完成，一半是用emacs的，一半是不用emacs的，看看效果：－）
對(duì)具體的linux編程我就不板門弄斧了，需要提個(gè)醒的是咱硬件出身的人作軟件應(yīng)該養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣，別讓作軟件的笑話咱。因?yàn)樽髁诵┚W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，所以介紹一些網(wǎng)絡(luò)編程時(shí)要用到的網(wǎng)站和書籍;

　　>w.Richard.Stevens. 這可是linux網(wǎng)絡(luò)編程的圣經(jīng)級(jí)的書籍

　　http://www.fanqiang.com/a4/b7/ 適合于網(wǎng)絡(luò)編程的入門。

　　還有IBM中國上關(guān)于linux的教程和文章，都是翻譯過來的，有很多寫非常不錯(cuò)。

　　其實(shí)類似的資源不計(jì)其數(shù)，遇到問題時(shí)應(yīng)該先到google上狂搜一圈。

　　重點(diǎn)想說些關(guān)于編譯器的東西，不了解它，在交叉編譯環(huán)境下編譯程序就寸步難行了，這無非是因?yàn)榻徊婢幾g環(huán)境下目標(biāo)板編譯器所處的寄人籬下的悲慘環(huán)境。想想在linux下將myprogram.c編譯鏈接成應(yīng)用程序myprogram，最簡(jiǎn)單的一句gcc –o myprogram myprogram.c 就可以了。（其實(shí)在諸如VC下你也可以找到類似的命令，集成開發(fā)環(huán)境只不過替你來調(diào)用它了）。一切看起來天經(jīng)地義。

但試著把/usr/include路徑改一個(gè)名字（比如改成stupid_include），再這樣編譯一下，會(huì)發(fā)現(xiàn)程序中被 >引用的頭文件（比如#include）都找不到了。因?yàn)榫幾g器看見這樣的頭文件會(huì)到系統(tǒng)指定的路徑下尋找，而這個(gè)路徑是由環(huán)境變量保存的（linux和windows下都是這樣的）。針對(duì)以上情況，不將路徑名字改回去，但是給編譯器加一個(gè)參數(shù)如下：

　　gcc –I/usr/stupid_include –o myprogram myprogram.c 會(huì)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤信息沒了，一切又恢復(fù)了往日的寧靜，頓時(shí)明白，不用環(huán)境變量，通過參數(shù)，同樣可以將這些信息告訴編譯器。 返回來說說你的目標(biāo)編譯器，雖然占用了人家的地盤，編譯器，頭文件，庫文件，一個(gè)都不少，但你要編一個(gè)程序編譯器照樣發(fā)暈，因?yàn)闆]有環(huán)境變量告訴它自己需要的頭文件和庫文件在哪里。看來只有兩種辦法，一個(gè)是搶占了主機(jī)的環(huán)境變量改成自己的（整個(gè)兒一個(gè)土匪）,或者在編譯時(shí)加上必要參數(shù)（還是這樣紳士一些），告訴編譯器需要的文件的位置。（除此之外，還有其他一些參數(shù)也是如此）。

　　從源程序到可執(zhí)行文件根據(jù)情況不同可能分好幾步，一般每一步可能都會(huì)有一個(gè)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)，像gnu提供的arm開發(fā)工具鏈其實(shí)就是這么一組程序。提供從編譯到鏈接到格式轉(zhuǎn)化的全套服務(wù)。你可以用arm－elf－gcc命令一步到底直接產(chǎn)生可執(zhí)行文件（其實(shí)也是在自己的任務(wù)完成后調(diào)用下一個(gè)程序），也可以每一步加上自己的參數(shù)，只作自己的事。

　　編譯器的主要參數(shù)的使用下次將程序的移植時(shí)再講。這里想說一下編譯器產(chǎn)生應(yīng)用程序的幾個(gè)主要步鄹，講這個(gè)問題的原因還是很多人無法區(qū)分諸如編譯和鏈接，不用問，這一切還是IDE集成開發(fā)環(huán)境惹的禍。有人會(huì)說，IDE招你惹你了，你老貶它。其實(shí)不然，首先以上說的東西一般在IDE的project菜單下的option或build option中找到，只是一般不用管罷了。另一個(gè)方面，IDE就像是傻瓜照相機(jī)，很多工作他都幫你完成了，使用簡(jiǎn)單。但如果要做攝影師的話，你就少不了要對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)都了解。其實(shí)編譯程序也是一樣。（你可以對(duì)優(yōu)化，警告級(jí)，宏定義等諸多選項(xiàng)進(jìn)行自己的選擇）。以下是幾個(gè)主要步鄹：（以下有些我也不確認(rèn)，如發(fā)現(xiàn)問題，請(qǐng)及時(shí)糾正。

　　(1) 預(yù)編譯。 主要工作就是處理所有＃開頭的，包括頭文件。以前搞不清頭文件和可執(zhí)行文件有沒有什么聯(lián)系（因?yàn)榭偪匆妰蓚€(gè)文件名字取一樣的），現(xiàn)在知道，他們之間沒有任何聯(lián)系。在預(yù)編譯結(jié)束后，頭文件的使命就結(jié)束了。在下一次介紹不同平臺(tái)程序移植時(shí)可以看到，預(yù)編譯有時(shí)非常有用。

　　(2) 編譯。編譯應(yīng)該是最主要的一步，就是將源文件生成CPU能識(shí)別的語言，一般是 后綴為.o的目標(biāo)文件，應(yīng)該說，此時(shí)的文件就已經(jīng)可以執(zhí)行了。當(dāng)然這個(gè)時(shí)候外部函數(shù)等外部符號(hào)都沒有引入，對(duì)于被編譯程序來說，這些外部符號(hào)還只是留一個(gè)倩影，壓根兒不知它在不在。你可以在你的程序里調(diào)用一個(gè)不存在的函數(shù)，甚至都不用聲明，在編譯階段，很多編譯器只是給個(gè)警告。只有在鏈接時(shí)才會(huì)報(bào)錯(cuò)。（呵呵，夠弱智！）

　　(3) 鏈接：鏈接才是清帳的時(shí)候，以前在程序里用到的外部符號(hào)都要把真正的東西交出來。你可以指定需要連接在一起的目標(biāo)文件，也可以告訴編譯器庫文件的名字和路徑（指定方法下次講）。編譯器會(huì)去找，需要注意的是，庫的指定需要注意順序。首先，如果不同的庫里有同名函數(shù)，并且該函數(shù)被調(diào)用，那么在前面的就被鏈接進(jìn)去了，這一點(diǎn)對(duì)于頭文件路徑的指定也適用，如果你自己的頭文件和系統(tǒng)頭文件相同，并且你的頭文件路徑在系統(tǒng)頭文件路徑前面，你的頭文件就會(huì)代替頭文件。庫文件是由相應(yīng)的程序（linux下是ar命令）將需要被添加到庫里的目標(biāo)文件（該文件是編譯階段生成的）組織起來生成檔案文件，同時(shí)可以建立一個(gè)檢索，檢索內(nèi)容為所包含的目標(biāo)文件中定義的符號(hào)。也就是說，庫文件并不是必須的，但它為經(jīng)常使用的目標(biāo)文件中的函數(shù)提供了快速的檢索機(jī)制。
以上就是主要的步鄹，當(dāng)然除此之外，還有一些用于格式轉(zhuǎn)換的工具等。不一一介紹。知道編譯器的細(xì)節(jié)對(duì)于程序的開發(fā)和移植都是很有好處的。
　
　　程序開發(fā)過程中調(diào)試也是至關(guān)重要，因?yàn)榭梢韵仍谥鳈C(jī)上調(diào)試，所以可以使用linux下的gdb，（有點(diǎn)像dos 下的debug）。但是只是用到了皮毛，還有一個(gè)專用于宿主機(jī)模式的調(diào)試工具gdbserver，一直沒時(shí)間研究，希望用過的大俠多發(fā)些文章鋪路。
另外還會(huì)遇到如何作ramdisk，如何讓系統(tǒng)啟動(dòng)自己的程序，這些都太linux了，沒接觸過linux的人會(huì)暈，為了大家的健康，就不講了，遇到問題可以給我email，大家一起討論。

　　4.不同平臺(tái)間程序的移植--簡(jiǎn)單程序的移植

　　研究程序移植的那兩周是最痛苦的兩周，沒有太多可以借鑒的東西，只能摸黑向前走，于是更加堅(jiān)定決心要整理些東西給后來的弟兄。不過話說回來，各位弟兄別被我前面說的嚇倒，只要搞清你要作什么，程序移植其實(shí)是比較簡(jiǎn)單的事情。
首先列出一些問題：

　　(1) X86上運(yùn)行的程序能不能在51單片機(jī)上運(yùn)行，為什么，有沒有可能，如果可以，應(yīng)該做哪些工作才可以實(shí)現(xiàn)。

　　(2) 相同CPU平臺(tái)，DOS的程序?yàn)槭裁纯梢栽趙indows下運(yùn)行，能不能在linux下運(yùn)行，為什么，作什么工作可能實(shí)現(xiàn)。

　　為什么可以移植程序，為什么要移植程序?

　　程序可以移植首先要感謝開發(fā)出高級(jí)語言的大牛們，記住，無論多么漂亮的代碼經(jīng)過編譯以后都要變成CPU可以識(shí)別的機(jī)器語言，而幾乎一千種CPU說著一千種語言。為保證大家有共同語言，規(guī)定一種高級(jí)語言――高級(jí)語言。每一個(gè)CPU派出自己的翻譯――編譯器。這個(gè)翻譯精通兩國語言，高級(jí)語言和自己的語言。（由此已經(jīng)可以看出編譯工具在程序移植中的重要性）。只要程序沒有硬件上的約束，可以說這種溝通是無極限的，甚至于不同操作系統(tǒng)平臺(tái)。（操作系統(tǒng)也是程序，也可以移植嘍）舉例：在x86的windows下用VC（或TC，BC）編一個(gè)c程序?qū)崿F(xiàn)i=i+1，絲毫不改就可以用51的C編譯器重新編譯并在51單片機(jī)上運(yùn)行。一次小型的移植就結(jié)束了。