幾種Linux下嵌入式開發(fā)環(huán)境的簡單介紹

　　做Linux嵌入式系統(tǒng)的對常見的幾種嵌入式開發(fā)環(huán)境一定不會默生，由于主要接觸網(wǎng)絡(luò)相關(guān)產(chǎn)品的一些系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因此，將可能用到的嵌入式開發(fā)環(huán)境簡要總結(jié)一下。主要涉及下面的幾個(gè)東東：

　　emDebian - http://emdebian.sourceforge.net

　　uCLinux - http://www.ucLinux.org

　　buildroot - http://buildroot.uclibc.org

　　scratchbox - http://www.scratchbox.org

　　openEmbedded - http://oe.handhelds.org

　　emDebian

　　emDebian基于將Debian用于嵌入式系統(tǒng)的目的而開發(fā)。Debian是一個(gè)發(fā)展很快的項(xiàng)目，在我第一次用Debian時(shí)，就再也不愿意換用其它的發(fā)布版了，目前我用的Debian已經(jīng)安裝了有兩年的時(shí)間了，但現(xiàn)在系統(tǒng)仍然是 “最新”版本，良好的在線軟件升級系統(tǒng)是Debian成功的原因之一。目前Debian已經(jīng)支持11個(gè)體系的系統(tǒng)，包括X86、PPC、MIPS、 ARM、SH等(據(jù)最近的一則消息，ARM有可能不再支持)，并包含了大量的軟件。這些要?dú)w功于Debian的開發(fā)團(tuán)隊(duì)，正因?yàn)橛性S多人使用和支持，因此，不是比較偏門的軟件，基本上不需要從源碼來安裝，這也是我喜歡用 Debian的原因之一。

　　這樣好的一個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)然有人愿意將其用到嵌入式系統(tǒng)中去。emDebian基于一個(gè)很簡易的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的想法來構(gòu)造嵌入式系統(tǒng)，即從一個(gè)成熟的系統(tǒng)中去除不需要的部份(如文檔和不需要的工具)，精簡出一個(gè)小的系統(tǒng)，這與下面要介紹的幾個(gè)工具的想法剛好相反(下面幾個(gè)都是基于 from scratch 即從無到有，從頭構(gòu)建的方式)。emDebian提供一些工具來協(xié)助完成從現(xiàn)有的系統(tǒng)或安裝包(deb文件，類似Redhat的rpm)中提取需要的東東，并協(xié)助完成完整系統(tǒng)的構(gòu)建，當(dāng)然也支持交叉構(gòu)建了，比如你可以在X86 的PC上構(gòu)建一個(gè)基于ARM的嵌入式系統(tǒng)，而整個(gè)過程不需要編譯任何一行源代碼。

　　順理成章的，emDebian的重要優(yōu)勢就展現(xiàn)出來了，現(xiàn)在你用的CPU超出11個(gè) Debian支持范圍了嗎?沒有，那么你可以簡單的通過 emDebian構(gòu)建目標(biāo)系統(tǒng);你所需要的主體軟件在Debian支持的官方和非官方近2萬個(gè)軟件以外嗎?沒有，那么恭喜你，明天就可以給老板交工了。當(dāng)然，對于特定的軟件，可能還是需要從源碼來構(gòu)建，不過同樣的，我們可以將其生成Deb包，然后將配置加到emDebian工具集中，同其它所有軟件一樣的選取和配置。

　　emDebian的發(fā)展似乎不是想像的那么好，現(xiàn)在主頁上的新聞更新還是去2004年的。

　　buildroot

　　emDebian實(shí)際上并不一定適合于資源非常緊缺的超小型系統(tǒng)，比如只有2M Flash的小型控制系統(tǒng)。另外發(fā)行版的軟件通常會以通用代碼來編譯，例如，為了盡可能在各種X86平臺上都能夠安裝，大多數(shù)發(fā)行版通常會以i686甚至 i386代碼集來編譯軟件，可以使文件的通用性很強(qiáng)，但CPU的性能卻不能發(fā)恢到最好(這就是為什么有時(shí)會看到一些廠商或愛好者發(fā)布PIII、PIV、 athlon等優(yōu)化系統(tǒng)的原因)，這對于嵌入式系統(tǒng)來說也不會是一件好事情。另外，沒有源碼的控制權(quán)，一些需要定制的東西也會變得難以實(shí)現(xiàn)，因此，從源碼開始構(gòu)建仍然有必要。

　　嵌入式Linux開發(fā)中使用的CPU速度往往向?qū)Σ粫?，因此，盡可能提高代碼的性能就非常必要。通常開發(fā)人員應(yīng)該對該CPU的具體型號有一定的了解，以便啟用編譯器中對該型號的優(yōu)化，以ARM為例，我們可以通過 -march=armv5te 和 -mtune=arm9tdmi 來對代碼在ARM9上的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化。有時(shí)這些優(yōu)化體現(xiàn)出來的性能改善是比較大的，我曾對比過一些復(fù)雜算法的代碼優(yōu)化前后的性能(執(zhí)行速度)，都有一定的提升。另外在PIV上測試過以i686和pentium4對一個(gè)語音編碼算法進(jìn)行優(yōu)化，運(yùn)算速度居然提高了幾倍。

　　這種幅度的提升可能只是一個(gè)特例，這個(gè)算法有大量的復(fù)雜浮點(diǎn)運(yùn)算，使用i386或 i686指令集和使用更先進(jìn)的PIV指令集編譯出來的機(jī)器代碼對于同一個(gè)運(yùn)算的解釋可能采用完全不同的指令來完成，因此性能提升較大就不足為奇了。同樣這種代碼，在ARM上通過ARM4和ARM5來優(yōu)化后在ARM9上運(yùn)行，卻沒有那么大的提升。看來對CPU的一定了解也應(yīng)該是嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)者應(yīng)該具備的能力。

　　那么又如何控制可執(zhí)行文件的大小呢?除了卻除軟件中不需要的部份外，我們還應(yīng)該考慮軟件所引用的庫文件。GNU的Glibc是一個(gè)非常寵大而完整的庫，至少對于嵌入式系統(tǒng)來說，其體積顯得過于大了一些。uClibc的提出較好的解決了這樣一個(gè)問題。uClibc盡可能的兼容Glibc，大多數(shù)應(yīng)用程序可以在很小或完全不修改的情況下就可能使用uClibc替代glibc。通過 uClibc來代替Glibc，可以在不改變應(yīng)用程序功能的前提下，大大減少發(fā)布文件的大小，無論應(yīng)用程序以靜態(tài)鏈接來編譯，還是以動(dòng)態(tài)鏈接形式編譯。

　　不過使用uClibc代替并不是簡單的設(shè)置一兩個(gè)參數(shù)就行了，通常需要使用一個(gè)不同的工具集(gcc/binutils等)來編譯代源碼。手工的構(gòu)造這樣一個(gè)環(huán)境，對于大多數(shù)普通程序員來說，不一定是一件很簡單的事情，因此， uClibc的開發(fā)者創(chuàng)造出一個(gè)叫做buildroot的工具集。 buildroot將自動(dòng)構(gòu)造編譯基于uClibc代碼的工具集和uClibc庫，并提供一個(gè)可配置的框架和一些構(gòu)建一個(gè)基本系統(tǒng)的配置文件。用戶只需要通過配置菜單選擇了相應(yīng)的目標(biāo)軟件，buildroot就可以從構(gòu)建基本工具集開始，一直到最后構(gòu)建出目標(biāo)系統(tǒng)所需要的東西，如嵌入式系統(tǒng)常用的基于 ext2的initrd，jffs根文件系統(tǒng)，壓縮的根目錄樹等，這些代碼都是基于uClibc而不是系統(tǒng)的Glibc的。Buildroot對主機(jī)系統(tǒng)的要求較小，通常只需要主機(jī)系統(tǒng)提供足以構(gòu)建工具鏈(toolchain)的工具，如gcc/binutils等，當(dāng)工具鏈編譯完成后，對目標(biāo)系統(tǒng)需要的源碼的編譯過程與主機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)工具集基本上就沒有什么關(guān)系了。因此，不同的主機(jī)如果能夠通過第一步，編譯完成工具鏈，那么編譯出來的目標(biāo)系統(tǒng)的執(zhí)行代碼就可以幾乎不存在由于系統(tǒng)引起的差異。這樣，開發(fā)人員就可能在各自喜歡的Linux發(fā)行版上進(jìn)行開發(fā)，而不必?fù)?dān)心出現(xiàn)什么兼容性問題。

　　uCLinux

　　uCLinux與emDebian至少有兩個(gè)重要的區(qū)別，第一是構(gòu)建方式，前面已經(jīng)提到過了，uCLinux屬于 from scratch 一類的。另一個(gè)不同的地方，uCLinux是支持不在emDebian支持的11種CPU的，當(dāng)然，這個(gè)說法不是很恰當(dāng)，正確的說法是uCLinux支持那些不具備MMU單元的CPU體系。uCLinux的第一個(gè)目的是支持MC68328芯片，現(xiàn)在已經(jīng)能構(gòu)支持更多的CPU，如Intel i960，ARM等。不過，uCLinux的主體開發(fā)團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)不再支持ARM了，還好 Samsung 的 Hyok S. Choi 接過了接勵(lì)棒，Linux 2.6版本的補(bǔ)丁可以在 uCLinux/ARM2.6 找到。