基于ubuntu的ARM开发环境搭建_arm7 安装ubuntu

1 基于ubuntu的ARM开发环境搭建

1.1 虚拟机安装，网络环境配置

• 到VirtualBox官网 下载免费的VirtualBox虚拟机软件。也可选择安装VMware Player软件。

• 到Ubuntu官网下载区下载Ubuntu 12.04.5 LTS DeskTop 镜像文件，根据具体的计算机硬件选择32位版本还是64位版本，硬件支持情况下尽量选64位版本。

从周立功网站也可以下载ubuntu镜像，与从ubuntu官方网站下载的镜像相比，该镜像已经安装好了Freescale的交叉编译环境。也可从该页面直接下载虚拟机文件在虚拟机软件中直接打开，就省掉了ubuntu安装过程。

• 在Virtualbox中安装Ubuntu。

1.2 网络设置：

Ubuntu安装完成后，Virtualbox缺省设置的网络设置为NAT模式，只要windows环境下可以正常上网，在ubuntu内可以直接连入互联网。
当需要调试嵌入式硬件时，通常需要把网卡设为桥接模式。
可以在虚拟机上配置双网卡，一块网卡用于连接互联网，一块网卡用于与嵌入式硬件实现局域网互联。

1.3 共享文件夹设置：

• 点击菜单 设备->安装增强功能，会弹出对话框要求输入密码。观察提示信息，等待安装完成。

• 在windows下建立一个共享目录，如在D盘建立 “D:\myshare”。

• 点击菜单 设备->共享文件夹，点击添加共享文件夹，
  设置共享文件夹路径为 “D:\myshare”，命名一个共享文件夹名称如“vboxshare”，选中”固定分配”选项框，不选”只读分配”和”自动挂载”。

• 重启ubuntu。

• 在终端中输入：

sudo mount -t vboxsf vboxshare ~/share
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即可实现共享文件夹的设置，实现在虚拟机下的ubuntu和windows共享文件的操作。

1.4 Git和代码下载

• 在线Git课程

• 如果未安装git，首先安装git

sudo apt-get install git
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git安装问题解决
sudo apt-get install git 出现依赖关系问题；

解决思路 ：更换 apt 软件源列表；
具体方法 ：
1. 首先备份源列表(for sure):
sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list_backup
2.而后用gedit或其他编辑器打开:
gksu gedit /etc/apt/sources.list
3.选择合适的源，替换掉文件中所有的内容，保存编辑好的文件:
选用ubuntu 12.04官方软件源：
deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ precise main restricted universe multiverse
deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ precise-security main restricted universe multiverse
deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ precise-updates main restricted universe multiverse
deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ precise-proposed main restricted universe multiverse
deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ precise-backports main restricted universe multiverse
deb-src http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ precise main restricted universe multiverse
deb-src http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ precise-security main restricted universe multiverse
deb-src http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ precise-updates main restricted universe multiverse
deb-src http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ precise-proposed main restricted universe multiverse
deb-src http://archive.ubuntu.com/ubuntu/ precise-backports main restricted universe multiverse
4.然后，刷新列表:
sudo apt-get update
官网参考网站：
http://wiki.ubuntu.org.cn/Qref/Source
http://wiki.ubuntu.org.cn/Template:12.04source
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Freescale的Git网站，相关信息：
- Branch 分支
- Tag: 标签
- tree：当前主分支的最新文件目录
- commit：具体的提交信息
- diff：具体的补丁信息

1.5 交叉编译工具（环境变量）

从周立功网站下载的ubuntu已经包含了Freescale的交叉编译工具，如没有可以下载如下文件：

gcc-4.4.4-glibc-2.11.1-multilib-1.0.tar.bz2

1.6 QEMU

• QEMU官网

• 获取QEMU的最新版本：

git clone git://git.qemu-project.org/qemu.git
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• 编译安装：

 cd qemu/
./configure
make
sudo make install
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可能缺少的库，需要安装：

sudo apt-get install zlib1g-dev zlib1g-dbg libesd0-dev automake
sudo apt-get install libgtk2.0-dev
git submodule update --init dtc
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安装完成后可运行 qemu-system-arm检查是否安装成功。
使用 -M 选项查看支持哪种体系结构

qemu-system-arm -M ?
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其中:
- versatileab为： ARM Versatile/AB(ARM926EJ-S)
- versatilepb为： ARM Versatile/PB(ARM926EJ-S)

1.7 Yocto项目:

Yocto Project

2 ARM9和IMX287

2.1 ARM处理器架构和SOC产品

ARM的介绍参见ARM公司网址

ARM处理器架构

ARM的主流处理器包括 Cortex-A系列、Cortex-R系列和Cortex-M系列。

ARM 经典处理器包括 ARM11、ARM9和ARM7处理器系列。这些处理器在全球范围内仍被广泛授权，为当今众多应用领域提供经济有效的解决方案。

ARM7 系列 - ARM7TDMI-S™ 和 ARM7EJ-S™ 处理器

ARM9 系列 - ARM926EJ-S™、ARM946E-S™ 和 ARM968E-S™ 处理器

ARM11 系列 - ARM1136J(F)-S™、ARM1156T2(F)-S™、ARM1176JZ(F)-S™ 和 ARM11™MPCore™ 处理器

ARM公司把ARM核授权给各个半导体公司，来生产ARM SOC产品，如：

NXP(含Freescale)产品

TI产品

ST产品

ATMEL产品

FPGA与ARM的集成代表性器件:
zynq-7000

2.2 ARM926内核

ARM926内核介绍

MMU功能

浮点运算单元

2.3 IMX287 SOC简介

iMX287介绍
- IMX287芯片的第一手资料： 官方手册 MCIMX28RM.pdf

• 地址空间分配

其中128K片内RAM为静态RAM，128K片内ROM固化了Freescale提供启动和诊断代码。

2.4 IMX287开发板

• 外部RAM： 128MB DDR-RAM，映射到0x4000-0000开始的地址空间。
• 闪存： 128MB NAND FLASH。

3 ARM9程序的交叉编译链接和仿真运行过程

3.1 ARM指令简介

3.2 交叉编译工具

• 编译：arm-fsl-linux-gnueabi-gcc
• 汇编：arm-fsl-linux-gnueabi-gas
• 链接：arm-fsl-linux-gnueabi-ld
• 二进制文件处理：arm-fsl-linux-gnueabi-objcopy

扩展阅读： ELF文件格式；Makefile语法；LD脚本语言。

3.3 编译练习。

确认交叉编译器arm-fsl-linux-gnueabi-gcc已安装好。

编写entry.c文件：

volatile unsigned char* const UART0_PTR = (unsigned char*) 0x101f1000;

void print_uart0(const char * string)
{
    while (*string != '\0')
    {
        *UART0_PTR = *string;
        string++;
    }
}

int entry(void)
{
    print_uart0("Hello, HUST!\n");
    return 0;
}
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编译：

arm-fsl-linux-gnueabi-gcc -g -c -mcpu=arm926ej-s entry.c -o entry.o
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编写 startup.s文件：

    .global _MyApp
_MyApp:
    LDR sp, = stack_top
    BL entry
    B .
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编译：

arm-fsl-linux-gnueabi-as -g  -mcpu=arm926ej-s startup.s -o startup.o
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编写qemuboot.ld文件：

ENTRY ( _MyApp)
SECTIONS
{
  . = 0x10000;
  .startup . : {startup.o(.text)}
  .text : {*(.text)}
  .data : {*(.data)}
  .bss : {*(.bss COMMON)}
  . = ALIGN(8);
  . = . + 0x1000;
  stack_top = .;
}
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链接生成目标文件qemuboot.elf：

arm-fsl-linux-gnueabi-ld -T qemuboot.ld entry.o startup.o -o qemuboot.elf
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可以用readelf命令来读取qemuboot.elf的信息

进一步生成二进制文件：

arm-fsl-linux-gnueabi-objcopy -O binary qemuboot.elf qemuboot.bin
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在qemu中运行：

qemu-system-arm -M versatilepb -nographic -kernel qemuboot.bin
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练习：编写Makefile文件，完成上述编译过程。
参考：

CROSS_COMPILE = arm-fsl-linux-gnueabi-
AS  = $(CROSS_COMPILE)as
CC  = $(CROSS_COMPILE)gcc
LD  = $(CROSS_COMPILE)ld
OBJCOPY = $(CROSS_COMPILE)objcopy
OBJDUMP = $(CROSS_COMPILE)objdump

CFLAGS  = 
LDFLAGS = 

BIN = boot.bin

all: $(BIN)

 $(BIN):
    @echo "generating a binary file from a ELF file"
    $(OBJCOPY)    

boot_elf:

    @echo "build a ELF file"
    $(LD)  

.PHONY: all clean

clean:
    @echo Cleaning...
    @echo Files:
    @echo Build output:
    rm -rf *.o
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4 IMX287启动过程

4.1 存储器布局和启动过程分析

4.2 Freescale提供的启动代码

启动代码在imx-bootlets-src-10.12.01目录下

power_prep子目录：电源初始化代码。

boot_prep子目录： DDR初始化代码。

linux_prep子目录：Linux引导代码。

根目录下的Makefile如下：

export CROSS_COMPILE

CROSS_COMPILE = arm-fsl-linux-gnueabi-
BOARD = iMX28_EK
ARCH = mx28

all: gen_bootstream

gen_bootstream: boot_prep power_prep main_ivt.bd 
    @echo "generating boot stream image"

    elftosb -f imx28 -c ./main_ivt.bd -o imx28_ivt_uboot.sb


power_prep:
    @echo "build power_prep"
    $(MAKE) -C power_prep ARCH=$(ARCH) BOARD=$(BOARD)

boot_prep:
    @echo "build boot_prep"
    $(MAKE) -C boot_prep  ARCH=$(ARCH) BOARD=$(BOARD)

install:
    cp -f boot_prep/boot_prep  ${DESTDIR}

    cp -f power_prep/power_prep  ${DESTDIR}

    cp -f *.sb ${DESTDIR}

distclean: clean
clean:
    -rm -rf *.sb
    $(MAKE) -C boot_prep clean ARCH=$(ARCH)
    $(MAKE) -C power_prep clean ARCH=$(ARCH)

.PHONY: all  boot_prep power_prep distclean clean
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main_ivt.bd文件

// STMP378x ROM command script to load and run U-Boot

sources {
    power_prep="./power_prep/power_prep";
    sdram_prep="./boot_prep/boot_prep";
}

section (0) {

    //----------------------------------------------------------
    // Power Supply initialization
    //----------------------------------------------------------

    load power_prep;
    load ivt (entry = power_prep:_start) > 0x8000;
    hab call 0x8000;

    //----------------------------------------------------------
    // SDRAM initialization
    //----------------------------------------------------------

    load sdram_prep;
        load ivt (entry = sdram_prep:_start) > 0x8000;
        hab call 0x8000;

}
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运行 make all，生成imx28_ivt_uboot.sb

4.3 启动代码编译练习

修改boot_prep子目录下init-mx28.c的int _start(int arg)函数最后的 return 0;前添加几行自定义打印代码，如下：

//  printf("testDDRcode=%d\r\n",testDDRcode(1));
        printf("Welcome to HUST!\r\n ");
        printf("Enter Main Loop\r\n");
        while(1)
        {

        }
    return 0;
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在imx-bootlets-src-10.12.01根目录下运行

make all
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如无错误，将生成imx28_ivt_uboot.sb文件

4.4 烧写启动代码到开发板

• 把imx28_ivt_uboot.sb拷贝到windows下的MfgTool目录下的Profiles\MX28 Linux Update\OS Fireware\files目录中。
• 把开发板跳线改成USB启动（JP4,JP6短路），用USB电缆把开发板的USB OTG和电脑连接，开发板上电。
• 在Windows下打开MfgTool软件，点击主菜单Option->Configuration 菜单项，在Profiles下选择烧写NAND uboot Only，在USB Ports下勾选上已经连接上的“HID-compliant device”，回到主界面点击“开始”按钮开始烧写。
• 烧写完成显示成功后，开发板断电，把跳线恢复成NAND FLASH启动模式（JP4短路）。
• 重新启动开发板，在串口终端中观看运行结果。

附录 参考资源

大学课程 http://www.eecs.umich.edu/courses/eecs373/refs.html