制作一个RISC-V的操作系统四-嵌入式开发介绍

文章目录

  • 什么是嵌入式开发
  • 交叉编译
    • 查看一些GCC文件夹
  • 调试器GDB
    • 相关语法命令
  • 模拟器QEMU
  • QEMU的安装和使用
  • 项目构造工具Make
    • MakeFile的构成
    • make的运行
  • 练习4-1
  • 联系4-2
  • 练习4-3

什么是嵌入式开发

程序跑到开发板上,或者说运行到硬件上

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交叉编译

简单理解交叉编译来说就是生成的程序不在本机上运行,而在与本机架构不同的计算机上运行
build:生成编译程序的计算机
host:运行build计算机生成的编译程序的计算机
target:就是编译结果运行的地方
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查看一些GCC文件夹

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->是符号链接
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调试器GDB

GDB调试包括2个程序:gdb程序和被调试程序。根据这2个程序是否运行在同一台电脑中,可以把GDB的调试模型分为2种:
本地调试:调试程序和被调试程序运行在同一台电脑中
gdb 运行起来后,它会先fork一个子进程,被调试的程序会运行在这个单独的子进程中,gdb这个程序也会单独运行在一个独立的进程里。然后这两个进程通过独特的ptrace系统调用建立连接。

远程调试:调试程序运行在一台电脑中,被调试程序运行在另一台电脑中
在目标机会有一个gdbserver的服务,gdb会与gdbserver交互,由gdbserver代理我们的调试过程,被调试的程序是运行在目标机上的,而调试是在本机上的。两台机器通过网络连接

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相关语法命令

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p <变量名称>
Print的简写,显示指定变量(临时变量或全局变量)的值。s
执行一行源程序代码,如果此行代码中有函数调用,则进入该函数。相当于其它调试器中的“Step Into (单步跟踪进入)”。
这个命令必须在有源代码调试信息的情况下才可以使用(GCC编译时使用“-g”参数)。si
si命令类似于s命令,但针对汇编指令。n
执行一行源程序代码,此行代码中的函数调用也一并执行。相当于其它调试器中的“Step Over (单步跟踪)”。
这个命令必须在有源代码调试信息的情况下才可以使用(GCC编译时使用“-g”参数)。ni
ni命令类似于n命令,但针对汇编指令。c
Continue的简写,继续执行被调试程序,直至下一个断点或程序结束。l
List的简写,列出当前位置之后的10行代码;list line_number: 列出line_number之后的十行代码。

模拟器QEMU

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此时是模拟用户层的环境(类似操作系统) llk运行在用户层

qemu-riscv32 ./llk  #在qemu提供的环境上运行llk

开发操作系统时要模拟系统级别的层次(类似硬件层次)

QEMU的安装和使用

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项目构造工具Make

以自动化的方式编译程序
-f指定makefile文件
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MakeFile的构成

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.DEFAULT_GOAL的特殊变量,可用于告知如果在命令行中未指定目标,(就是只make时候) 应该构建哪个目标(或目标)。否则,Make会简单地使它遇到的第一个目标。
.PHONY:伪目标。伪目标是这样一个目标:它不代表一个真正的文件名,在执行make时可以指定这个目标来执行所在规则定义的命令,有时也可以将一个伪目标称为标签。伪目标通过PHONY来指明。 PHONY定义伪目标的命令一定会被执行
对于到下图中就是clean的里面的命令不管clean是否存在,都会执行

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$(SRCS_ASM:.S=.o) 就是将SRCS_ASH变量里面的.S都替换为.o

make的运行

差不多就是一步步套娃
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练习4-1

熟悉交叉编译概念,使⽤ riscv gcc 编译代码并使⽤ binutils ⼯具对⽣成的⽬标文件和可执⾏文件(ELF 格式)
进⾏分析。具体要求如下:

  • 编写⼀个简单的打印 “hello world!” 的程序源文件:hello.c
  • 对源文件进⾏编译,⽣成针对⽀持 rv32ima 指令集架构处理器的⽬标文件 hello.o
  • 查看 hello.o 的文件的文件头信息。
  • 查看 hello.o 的 Section header table。
  • 对 hello.o 反汇编,并查看 hello.c 的 C 程序源码和机器指令的对应关系。

-march=rv32ima:指定生成后的32位可执行文件可以运行在支持 i 整数指令集 m 乘除法指令集 a 原子操作指令集

-mabi=ilp32:一个长整数时多少位

riscv64-unknown-elf-gcc -march=rv32ima -mabi=ilp32 llk.c -o llk
file llk
qemu-riscv32 ./llk  #在qemu提供的环境上运行llk

联系4-2

基于 练习 4-1 继续熟悉 qemu/gdb 等⼯具的使⽤,具体要求如下:

  • 将 hello.c 编译成可调式版本的可执⾏程序 a.out
  • 先执⾏ qemu-riscv32 运⾏ a.out。
  • 使⽤ qemu-riscv32 和 gdb 调试 a.out。

练习4-3

  • ⾃学 Makefile 的语法,理解在 riscv-operating-system-mooc 仓库的根⽬录下执⾏ make 会发⽣什么。

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