第6章 嵌入式软件开发基础

第6章 嵌入式软件开发基础 6.1 嵌入式软件开发语言 6.2 嵌入式软件开发流程 6.3 调试工具和方法 6.4 C语言程序的结构 第6章 嵌入式软件开发基础 6.1 嵌入式软件开发语言 6.2 嵌入式软件开发流程 6.3 调试工具和方法 6.4 C语言程序的结构 6.3 仿真环境

6.1 嵌入式软件开发语言 汇编（与体系结构相关） C语言（最常用语言） C++语言（面向对象，C语言的扩展） JAVA（面向对象，可移植性强） 脚本语言（不需要编译） C语言折中了与硬件相近和可以屏蔽不同体系结构相关两方面的，最适合嵌入式系统使用。

6.2 嵌入式软件开发流程 嵌入式应用的生成特点 编译 汇编 链接 加载程序

嵌入式应用的生成特点 C语言程序的生成分成编译、汇编、链接等几个步骤。最终的目标的文件的主要部分是处理器可执行的机器代码组合。根据系统的不同，目标文件可能除了可执行的二进制代码部分外，还包括一定的头。

嵌入式应用的生成特点 ADS（Arm Developer Suite），主要需要使用以下工具： 编译器：armcc.exe（编译成ARM指令汇编）和tcc.exe（编译成Thumb指令汇编） 汇编器：armasm.exe 链接器：armlink.exe ARM-Linux GCC交叉编译系统，则主要使用以下工具： 编译器：arm-lixux-gcc（可以统一编译-汇编过程） 汇编器：arm-linux-as 链接器：arm-linux-ld

嵌入式应用的生成特点

编译（Compile） 编译（Compile）是指从高级语言转换成汇编语言的过程。从本质上编译是一个文本转换的过程（从文本文件到文本文件）。编译包含了C语言的语法解析和生成汇编语言两个步骤。 。

汇编 （Assemble） 汇编（Assemble）是指从汇编语言程序生成目标系统的二进制代码（机器代码）的过程。相对于编译过程的语法解析，汇编的过程相对简单。这是因为对于一款特定的处理器，其汇编语言和二进制的机器代码是一一对应的。

链接（Link） 链接（Link）过程将汇编成的多个机器代码组合成一个可执行程序。一般来说，通过编译和汇编过程，每一个源文件将生成一个目标文件。链接器的作用就是将这些目标文件组合，组合的过程包括了代码段、数据段等部分的合并，以及添加相应的文件头。

6.3 调试工具和方法 嵌入式调试的特点 打印调试信息 JTAG调试 远程gdb调试

嵌入式调试的特点 在嵌入式系统中，调试的概念相对复杂。对于其调试过程，程序主体运行在目标机上，主机所起的作用是获得程序运行中的信息，并通过人工或者程序的方式分析这些信息。因此嵌入式调试的基础是需要一条从主机到目标机的通讯通道。

打印调试信息 打印调试信息是基本的调试方式， printf()标准输出，在嵌入式系统中，这种输出的通讯通道可能是串口或者网络协议。在某些系统中，没有实现标准输出，这就需要开发者自己开发调试手段。

JTAG调试 JTAG是Joint Test Action Group的简称。JTAG使用边界扫描（Boundary-Scan）的方式调试：在正常的运行状态下，这些边界扫描寄存器对于芯片是透明的；在调试的运行状态下，通过这些边界扫描寄存器单元，可以实现对芯片输入输出信号的观察和控制。

远程GDB调试 在远程GDB调试中，调试器是运行在主机（host，桌面电脑）的应用程序， 被调试的程序是运行在目标（target）上。它通过插桩(stub)的方式实现，即在目标操作系统和调试器内分别加入某些功能模块，二者互通信息来进行调试。调试器与被调程序的通信： Gdb和调试stub通过GDB串行协议进行通信。

6.4 C语言程序的结构 C语言目标文件中的段 执行程序内部细节 目标文件各段的链接 C语言程序的执行

C语言目标文件中的段 C语言的目标文件一般包含三个主体段： 代码段（Code，又称Text） 只读数据段（RO Data） 读写数据段（RW Data）

执行程序内部细节 1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 4 const char ro_data[1024]={"This is readonly data"}; 5 char rw_data_1[1024]={"This is global readwrite data"}; 6 static char rw_data_2[1024]={"This is internal readwrite data"}; 7 static char zero_data_1[1024]; 8

执行程序内部细节 9 int main(int argc, char *argv[]) 10 { 10 { 11 static char zero_data_2 [1024]; 12 int i; 13 char stack_data_1[100]; 14 char stack_data_2[] = {"Init stack Data"}; 15 char* memptr; 16 memptr = (char *)malloc(1024); 17 if(NULL == memptr) 18 { 19 printf("malloc error\n"); 20 return -1; 21 } 22 else 23 { 24 printf("malloc successfully\n"); 25 } 26 for(i=0;i<1024;i++) 27 { 28 zero_data_1[i] = 'a'; 29 }

执行程序内部细节 30 strcpy(stack_data_1,"stack data 1"); 31 strcpy(memptr,"data in heap"); 32 33 printf("ro_data:%s\n",ro_data); 34 printf("rw_data_1:%s\n",rw_data_1); 35 printf("rw_data_2:%s\n",rw_data_2); 36 printf("stack_data_1:%s\n",stack_data_1); 37 printf("stack_data_2:%s\n",stack_data_2); 38 printf("memptr:%s\n",memptr); 39 40 free(memptr); 41 return 0; 42 }

目标文件各段的链接 可执行文件其主体部分依然是代码段（Code）、只读数据段（RO Data）、读写数据段（RW Data）三个段，这三个段由各个目标文件（.o）经过“组合”而成。

C语言程序的执行 运行方式1，全部加载到内存中。

C语言程序的执行 运行方式2，本地运行PIC，一般在Nor Flash中。

6.4 仿真环境 源代码编译成主机程序 主机运行目标机代码

源代码编译成主机程序

主机运行目标机代码

课程结束