流程总结

本文以“LED流水灯”为例，说明在X210开发板上进行裸机开发的流程。

步骤一：搭建嵌入式Linux开发环境

在虚拟机中安装与配置Linux系统，并安装交叉编译工具链；

在win主机上安装dnw软件、九鼎烧写SD卡软件等内容。

步骤二：编写并编译相关文件

涉及哪些文件、如何编写等内容。

步骤三：将镜像文件下载至开发板

如何将镜像文件下载至SD卡，然后让开发板从SD卡启动？

如何利用USB配合dnw软件，将镜像文件下载至开发板？

一、搭建嵌入式Linux开发环境

1、安装与配置Linux系统

步骤略，Linux安装包资源见链接。

2、安装交叉编译工具链

（1）linux中安装软件的方法

第一种：在线安装。比如使用命令“apt-get install vim”来安装vim软件。

第二种：自己下载安装包来安装。缺陷是下载的安装包和系统不一定匹配。

第三种：利用源代码安装。

这里采用第二种方式安装交叉编译工具链，安装包资源见链接。

（2）交叉编译工具链的选择原则

三星官方在开发S5PV210时，使用的交叉编译工具链是arm-2009q3这个版本，因此我们也选择这个版本，以避免出现古怪的问题。

（3）交叉编译工具链的安装步骤

步骤1：打开虚拟机，创建/usr/local/arm文件夹。

步骤2：利用共享文件夹将arm-2009q3.tar.bz2复制到Linux系统中。

步骤3：利用命令“tar -jxvf arm-2009q3.tar.bz2”进行解压。

至此工具链安装完毕，应用程序安装在/usr/local/arm/arm-2009q3/bin目录。

步骤4：在/usr/local/arm/arm-2009q3/bin目录执行“./arm-none-linux-gnueabi-gcc -v”，如果在输出中有“gcc version 4.4.1 ”字样，即表示安装成功。

（4）将交叉编译工具链导出到环境变量

环境变量就是操作系统的全局变量。每一个环境变量对操作系统来说都是唯一的，它的名字和所代表的意义都是唯一的。其中PATH这个环境变量，表示系统在查找可执行程序时会搜索的路径范围。

1）在当前用户的当前终端导出

在终端使用命令“export PATH=/usr/local/arm/arm-2009q3/bin:$PATH”后，在该终端下可以不带路径地执行交叉编译工具链里的命令，但关闭此终端再打开另外一个终端就失效了。

2）在当前用户的所有终端导出

在~/.bashrc中添加export PATH=/usr/local/arm/arm-2009q3/bin:$PATH 即可。但要注意，我们导出这个环境变量是在当前用户，登录到其他用户下是没用的。

（5）为交叉编译工具链创建符号链接
这步操作仅仅为了缩短某些命令的长度，可以将这些操作写成mk-arm-linux-.sh脚本。
ln arm-none-linux-gnueabi-addr2line -s arm-linux-addr2line
ln arm-none-linux-gnueabi-ar -s arm-linux-ar
ln arm-none-linux-gnueabi-as -s arm-linux-as
ln arm-none-linux-gnueabi-c++ -s arm-linux-c++
ln arm-none-linux-gnueabi-c++filt -s arm-linux-c++filt
ln arm-none-linux-gnueabi-cpp -s arm-linux-cpp
ln arm-none-linux-gnueabi-g++ -s arm-linux-g++
ln arm-none-linux-gnueabi-gcc -s arm-linux-gcc
ln arm-none-linux-gnueabi-gcc-4.4.1 -s arm-linux-gcc-4.4.1
ln arm-none-linux-gnueabi-gcov -s arm-linux-gcov
ln arm-none-linux-gnueabi-gdb -s arm-linux-gdb
ln arm-none-linux-gnueabi-gdbtui -s arm-linux-gdbtui
ln arm-none-linux-gnueabi-gprof -s arm-linux-gprof
ln arm-none-linux-gnueabi-ld -s arm-linux-ld
ln arm-none-linux-gnueabi-nm -s arm-linux-nm
ln arm-none-linux-gnueabi-objcopy -s arm-linux-objcopy
ln arm-none-linux-gnueabi-objdump -s arm-linux-objdump
ln arm-none-linux-gnueabi-ranlib -s arm-linux-ranlib
ln arm-none-linux-gnueabi-readelf -s arm-linux-readelf
ln arm-none-linux-gnueabi-size -s arm-linux-size
ln arm-none-linux-gnueabi-sprite -s arm-linux-sprite
ln arm-none-linux-gnueabi-strings -s arm-linux-strings
ln arm-none-linux-gnueabi-strip -s arm-linux-strip

3、usb启动方式

（1）dnw软件的介绍

dnw是三星公司编写的一款绿色软件，它通过USB线将电脑主机中的镜像文件下载并烧写至开发板。相关软件资源见链接。

（2）dnw驱动的安装步骤

dnw软件可以直接打开使用，但前提是已经安装dnw驱动，相关资源见链接。

步骤1：破解数字签名

1）打开“dnw驱动\dnw_driver_win7-64\dseo13b.exe”。

2）选择Enable Text Mod—>Next—>确定。

3）选择Sign a System File—>Next，然后输入无签名的驱动程序文件（即secbulk.inf文件）所在的全路径（这里是C:\Users\XJH\Desktop\dnw驱动\dnw_driver_win7-64\inf64），然后点击OK，提示成功后点击确定，退出软件。

P.S.经过上面步骤之后，进行下面的步骤2时，驱动还是安装不上，提示“第三方 INF不包含数字签名信息”。后来参考win10禁止数字签名进行操作之后，dnw驱动得以成功安装。

步骤2：安装dnw驱动

4）重启电脑，使用usb线连接电脑主机和开发板，并设置开发板为usb启动方式（将启动方式选择开关拨到近POWER键的一端）。

5）打开设备管理器，长按POWER启动开发板，然后更新SEC S5PC110 Test B/D.的驱动程序，这里选择C:\Users\XJH\Desktop\dnw驱动\dnw_driver_win7-64\inf64\secbulk.inf文件。

步骤3：确认安装成功

6）如果开发板开机从usb启动后，设备管理器那里显示已经安装好设备，而且dnw软件界面的顶端显示[COM:x] [USB:OK] [ADDR:0xd0020010]，则说明dnw驱动已经安装好。

（3）dnw软件的使用步骤

注意到X210开发板使用了软开关，但是目前还没有涉及操作系统，没有去处理开关，因此所有的裸机实验中必须一直按着POWER键才能保持开机，一旦手抬起来就会关机。

步骤1：使用usb线连接电脑主机和开发板

要确保已经成功安装dnw驱动。

步骤2：设置开发板的启动方式为usb启动

即把启动方式选择开关拨到近POWER键的一端。

步骤3：配置镜像文件下载地址为0xd0020010

打开dnw软件，选择“Configuration->options”，设置Download Address为0xd0020010，它表示将镜像文件下载到IRAM的0xd0020010。以usb启动方式做裸机实验时，镜像文件不需要16字节的校验头，所以直接将镜像文件下载到0xd0020010这个地址。
步骤4：下载镜像文件至开发板

注意一直按着POWER键，然后在dnw软件的菜单USB Port中选择Transmit—>Transmit，然后选择要下载的镜像文件，下载完后通过观察实验现象来进行验证。比如下载链接文件夹里的led.bin文件，可以观察到三个led灯的流水灯效果。

（4）usb启动方式的本质

usb启动方式主要用来调试程序，它其实是把裸机程序当作BL1来使用。

4、SD卡启动方式

（1）SD卡启动必做的设置

要想以SD卡启动方式来调试程序，必须先完成以下的设置。

设置1：设置开发板以选择SD卡方式启动

即将启动方式选择开关拨向远离POWER键的一端。

设置2：破坏板载inand中的启动代码

S5PV210第一层启动，是从SD0通道（即板载的inand）启动的，当inand启动做校验和失败才会转为SD2通道（即SD卡，接近复位键的那个卡槽）启动。我们做裸机实验时，如果想通过SD卡来提供裸机程序镜像，则需要先破坏板载inand中的uboot，才可以强迫开发板从SD2通道启动，从而执行我们的裸机程序。

破坏方法见博文：如何破坏开发板iNand中的uboot。

（2）将镜像文件下载至SD卡的方法

将镜像文件下载到SD卡有以下两种方法。这里的“下载”不是将镜像文件210.bin直接复制到SD卡中，而是通过某些技术手段将镜像文件放到SD卡中的某些合适的扇区位置。

方法一：在windows系统中利用九鼎官方提供的工具来下载

P.S.这个软件之前用来烧写uboot至SD卡，那能不能用来烧写裸机代码镜像文件呢？我个人觉得可以的，因为存储在SD卡中的uboot镜像应该也有16字节的校验头，而存储在SD卡中的210.bin也有16字节的检验头，而IROM中对SD卡的读取方式是一定的（从哪个地方开始读，读取多少内容）。现在唯一的问题是，九鼎官方提供的工具，它是不是和write2sd文件一样，也是把镜像文件下载至sd卡的第一扇区呢？如果是则没问题，可以在windows系统中利用这个工具下载逻辑代码镜像文件。（经验证，可以！）

首先将SD卡插入电脑主机，然后以管理员身份打开软件（软件资源见链接），点击Browse选择待下载的镜像文件，点击Add，然后点击START。下载完成后，将SD卡插入开发板的SD2口即可。

方法二：在linux系统中利用write2sd文件下载

write2sd文件是一个linux脚本，负责将由sd卡启动的镜像文件210.bin烧写至sd卡第一扇区。
#!/bin/sh
sudo dd iflag=dsync oflag=dsync if=210.bin of=/dev/sdb seek=1
没有插SD卡之前，linux系统的/dev/sd*内容如下：
root@ubuntu:/dev# ls sd*
sda  sda1  sda2  sda5
root@ubuntu:/dev# 
将SD卡插入电脑主机后，在虚拟机的菜单中下拉“虚拟机”，选择“可移动设备”，选择SD卡对应的设备，此时linux系统的/dev/sd*内容如下。由此可知，SD卡对应的设备文件是/dev/sdb（为何不是/dev/sdb1）。
root@ubuntu:/dev# ls sd*
sda  sda1  sda2  sda5  sdb  sdb1
root@ubuntu:/dev# df sdb -h
文件系统        容量  已用  可用 已用% 挂载点
udev            490M  4.0K  490M    1% /dev
root@ubuntu:/dev# df sdb1 -h
文件系统        容量  已用  可用 已用% 挂载点
/dev/sdb1       7.6G   16K  7.6G    1% /media/xjh/2FD6-2155
root@ubuntu:/dev# ls -l sdb1
brw-rw---- 1 root disk 8, 17 Aug 30 17:23 sdb1
root@ubuntu:/dev# ls -l sdb
brw-rw---- 1 root disk 8, 16 Aug 30 17:23 sdb
确定210.bin和write2sd文件在同一路径后，执行命令“./write2sd ”可将x210.bin下载至SD卡的第一个扇区。
root@ubuntu:/dev# cd /home/xjh/iot/embedded_basic/arm_basic/leds流水灯
root@ubuntu:/home/xjh/iot/embedded_basic/arm_basic/leds流水灯# ls
210.bin  led.bin  led.elf  led_elf.dis  led.o  led.S  Makefile  mkv210_image.c  mkx210  write2sd
root@ubuntu:/home/xjh/iot/embedded_basic/arm_basic/leds流水灯# make clean
rm *.o *.elf *.bin *.dis mkx210 -f
root@ubuntu:/home/xjh/iot/embedded_basic/arm_basic/leds流水灯# make
arm-linux-gcc -o led.o led.S -c
arm-linux-ld -Ttext 0x0 -o led.elf led.o
arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin
arm-linux-objdump -D led.elf > led_elf.dis
gcc mkv210_image.c -o mkx210
./mkx210 led.bin 210.bin
root@ubuntu:/home/xjh/iot/embedded_basic/arm_basic/leds流水灯# ls
210.bin  led.bin  led.elf  led_elf.dis  led.o  led.S  Makefile  mkv210_image.c  mkx210  write2sd
root@ubuntu:/home/xjh/iot/embedded_basic/arm_basic/leds流水灯# cat write2sd 
#!/bin/sh
sudo dd iflag=dsync oflag=dsync if=210.bin of=/dev/sdb seek=1
root@ubuntu:/home/xjh/iot/embedded_basic/arm_basic/leds流水灯# ./write2sd 
记录了32+0 的读入
记录了32+0 的写出
16384字节(16 kB)已复制，1.01548 秒，16.1 kB/秒
root@ubuntu:/home/xjh/iot/embedded_basic/arm_basic/leds流水灯# 
（3）以SD卡启动方式运行镜像文件

将镜像文件下载至SD卡之后，将SD卡插进SD2通道（接近复位键的那个卡槽），设置以SD卡方式启动（将启动方式选择开关拨向远离POWER键的一端），然后要一直按着POWER键让开发板保持开机状态，开机后就会运行镜像文件。比如将链接文件夹里的210.bin文件下载至SD卡，以SD卡启动方式运行后，可以观察到三个led灯的流水灯效果。

二、编写相关文件

1、Makefile文件

LED流水灯例子所使用的Makefile文件内容如下：
led.bin: led.o arm-linux-ld -Ttext 0x0 -o led.elf $^arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.binarm-linux-objdump -D led.elf > led_elf.disgcc mkv210_image.c -o mkx210./mkx210 led.bin 210.bin%.o : %.Sarm-linux-gcc -o $@ $< -c%.o : %.carm-linux-gcc -o $@ $< -c .PHONY clean
clean:rm *.o *.elf *.bin *.dis mkx210 -f
（1）链接地址的指定

链接地址是指希望程序下载到开发板的地址。分析可知，该Makefile文件直接指定了链接地址为0x0：
arm-linux-ld -Ttext 0x0 -o led.elf $^
也有其他例子的Makefile文件通过链接脚本link.lds来指导链接，在链接脚本指定链接地址：
arm-linux-ld -Tlink.lds -o led.elf $^
链接脚本link.lds内容如下（根据实际情况会有变化）：
SECTIONS
{. = 0xd0024000; //链接地址，表示我们希望该程序下载到该地址中去运行。//但实际可能不是下载到这个位置，因此可能需要重定位。.text : {start.o* (.text)}.data : {* (.data)}bss_start = .; .bss : {* (.bss)}bss_end  = .;	
}

2、mkv210_image.c文件

该文件由友善之臂的裸机教程提供，代码解释见博文：mkv210_image.c文件详解，

该文件将usb启动时使用的镜像文件led.bin，转换成sd卡启动时使用的镜像文件210.bin。

3、write2sd 文件

它是一个linux脚本文件，负责将由sd卡启动的镜像文件210.bin烧写至sd卡第一扇区。

文件的全部内容如下，相关代码含义见博文：dd命令：用于读取、转换并输出数据。
#!/bin/sh
sudo dd iflag=dsync oflag=dsync if=210.bin of=/dev/sdb seek=1

4、主要文件

这里的主要文件，是指操控硬件寄存器的文件。

（1）简单情形的文件

在LED流水灯例子里，指的是用汇编语言编写的led.S文件，文件内容如下。

/** 文件名：	led.s	* 描述：	流水灯*/#define GPJ0CON	0xE0200240
#define GPJ0DAT	0xE0200244.global _start					// 把_start链接属性改为外部，这样其他文件就可以看见_start了
_start:// 第一步：把所有引脚都设置为输出模式，代码不变ldr r0, =0x11111111			// 从后面的=可以看出用的是ldr伪指令，因为需要编译器来判断这个数ldr r1, =GPJ0CON			// 是合法立即数还是非法立即数。一般写代码都用ldr伪指令str r0, [r1]				// 寄存器间接寻址。功能是把r0中的数写入到r1中的数为地址的内存中去// 要实现流水灯，只要在主循环中实现1圈的流水显示效果即可
flash:// 第1步：点亮LED1，其他熄灭//ldr r0, =((0<<3) | (1<<4) | (1<<5))	// 清清楚楚的看到哪个灭，哪个是亮ldr r0, =~(1<<3)ldr r1, =GPJ0DATstr r0, [r1]				// 把0写入到GPJ0DAT寄存器中，引脚即输出低电平，LED点亮// 然后延时bl delay					// 使用bl进行函数调用// 第2步：点亮LED2，其他熄灭	ldr r0, =~(1<<4)ldr r1, =GPJ0DATstr r0, [r1]				// 把0写入到GPJ0DAT寄存器中，引脚即输出低电平，LED点亮// 然后延时bl delay					// 使用bl进行函数调用// 第3步：点亮LED3，其他熄灭	ldr r0, =~(1<<5)ldr r1, =GPJ0DATstr r0, [r1]				// 把0写入到GPJ0DAT寄存器中，引脚即输出低电平，LED点亮// 然后延时bl delay					// 使用bl进行函数调用b flash// 延时函数：函数名：delay
delay:ldr r2, =9000000ldr r3, =0x0
delay_loop:	sub r2, r2, #1				//r2 = r2 -1cmp r2, r3					// cmp会影响Z标志位，如果r2等于r3则Z=1，下一句中eq就会成立bne delay_loopmov pc, lr					// 函数调用返回

（2）复杂情形的文件

当led.S文件内容比较复杂时，可以将部分代码写成函数放在另外一个文件中，然后在led.S文件中进行函数调用。比如将 led.S 文件重组为start.S文件、led.c文件等文件，其中start.S文件负责流程控制，而 led.c文件内容是一些函数的定义，start.S文件调用led.c文件中的函数。

start.S文件内容如下：

/** 文件名：	led.S	* 描述：	演示汇编设置栈并且调用C语言程序来点亮LED*/#define WTCON		0xE2700000
#define SVC_STACK	0xd0037d80.global _start	// 把_start链接属性改为外部，这样其他文件就可以看见_start了
_start:// 第1步：关看门狗（向WTCON的bit5写入0即可）ldr r0, =WTCONldr r1, =0x0str r1, [r0]// 第2步：设置SVC栈//因为接下来将要调用C语言函数，因此需要在函数调用语句之前完成SVC栈的设置。ldr sp, =SVC_STACK// 从这里之后就可以开始调用C程序了bl led_blink	// led_blink是C语言实现的一个函数// 汇编最后的这个死循环不能丢b .

led.c文件内容如下：

#define GPJ0CON		0xE0200240
#define GPJ0DAT		0xE0200244void delay(void)
{   // volatile 让编译器不要优化，这样才能真正的减，才能消耗时间，实现delayvolatile unsigned int i = 900000;		while (i--);							
}// 该函数要实现led闪烁效果
void led_blink(void)
{// led初始化，也就是把GPJ0CON中设置为输出模式unsigned int *p = (unsigned int *)GPJ0CON;unsigned int *p1 = (unsigned int *)GPJ0DAT;*p = 0x11111111;while (1){// led亮*p1 = ((0<<3) | (0<<4) | (0<<5));// 延时delay();// led灭*p1 = ((1<<3) | (1<<4) | (1<<5));// 延时delay();}
}

另外需要更改Makefile文件中规则所依赖的文件：

led.bin: start.o led.o #更改依赖文件# 操作的内容不变%.o : %.Sarm-linux-gcc -o $@ $< -c -nostdlib  #这里添加了-nostdlib这个编译选项
%.o : %.carm-linux-gcc -o $@ $< -c -nostdlib
.PHONY clean
clean:rm *.o *.elf *.bin *.dis mkx210 -f