嵌入式软件开发讲义参考课件.ppt
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《嵌入式开发》课件
分类：嵌入式网 络通信技术可以 分为有线网络通 信和无线网络通 信两大类。
有线网络通信： 包括以太网、 USB、串行通信 等，可以实现嵌 入式系统与外部 网络的高速、稳 定、可靠的数据 传输。
无线网络通信： 包括Wi-Fi、蓝 牙、ZigBee等， 可以实现嵌入式 系统与外部网络 的低功耗、远距 离、灵活的数据 传输。
优化方法：对操作 系统进行裁剪和优 化，提高系统性能
移植与优化工具： 使用嵌入式操作系 统移植工具，如 Yo c t o 、 Buildroot等
移植与优化效果： 提高系统稳定性、 降低功耗、提高性 能，满足实际应用 需求。
06
嵌入式网络通信技术
嵌入式网络通信技术的概述与分类
概述：嵌入式网 络通信技术是嵌 入式系统与网络 通信技术相结合 的产物，可以实 现嵌入式系统与 外部网络的互联 互通。
04
嵌入式软件开发基础
嵌入式软件开发流程
需求分析：明确系统需求，确定功能、 性能、接口等要求
系统设计：进行ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ件和软件设计，包括 芯片选型、电路设计、软件架构设计等
编码实现：编写源代码，进行单元测试 和集成测试
测试验证：进行系统测试和性能测试， 确保系统稳定可靠
发布部署：将系统部署到目标设备上， 进行现场调试和优化
嵌入式系统的应用领域
工业控制：如自动化生产线、机器人等
医疗设备：如医疗仪器、医疗机器人等
智能家居：如智能家电、智能安防等
汽车电子：如车载导航、汽车电子控制单 元等
消费电子：如智能手机、平板电脑等 航空航天：如卫星、航天器等
03
嵌入式硬件平台
ARM处理器架构
ARM处理器架构是一种广泛应用于嵌入式系统的处理器架构 ARM处理器架构的特点是低功耗、高性能、低成本 ARM处理器架构的应用领域包括智能手机、平板电脑、物联网设备等 ARM处理器架构的发展趋势是向高性能、低功耗、高集成度方向发展
嵌入式软件开发教程第一章课件.ppt
统
1.5 嵌入式系统的发展历史
单片微型计算机即SCM（Single Chip Microcomputer）阶段
第二阶段是MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段
第三阶段是SoC（System on Chips）单 片机是嵌入式系统的独立发展之路
1.5.3 未来嵌入式系统的发展趋势
产品发布
2. 嵌入式存储器
(1)嵌入式易失性存储器 （2）嵌入式非易失性存储器
1.3.2 嵌入式系统的软件
应用软件 应用编程接口 嵌入式操作系统
BSP 底层硬件
图1.6 嵌入式系统软件层次结构
1.4 嵌入式系统分类
1.单个微处理器 2.不带计时功能的微处理器装置 3.带计时功能的组件 4.在制造或过程控制中使用的计算机系
第一章 嵌入式系统概述
1.1 嵌入式系统定义与特点
嵌入式系统定义:
以应用为中心，以计算机技术为基础，软件、 硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、 成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系 统。
它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、 嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个 部分组成，用于实现对其他设备的控制、监 视或管理等功能。
嵌入式系统的特点
1. 嵌入式系统极其关注成本。 2. 嵌入式系统对实时性有较强要求。 3. 嵌入式系统一般采用 EOS 或 RTOS。 4. 嵌入式系统软件故障造成的后果较通
用计算机更为严重。 5. 嵌入式系统多为低功耗系统。
6. 嵌入式系统经常在极端恶劣的环境下 运行。
1. 高可靠性、高稳定性 2.运算速度快、开发周期短 3.强大的扩展功能和网络传输功能
1.6 小结
1.5 嵌入式系统的发展历史
单片微型计算机即SCM（Single Chip Microcomputer）阶段
第二阶段是MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段
第三阶段是SoC（System on Chips）单 片机是嵌入式系统的独立发展之路
1.5.3 未来嵌入式系统的发展趋势
产品发布
2. 嵌入式存储器
(1)嵌入式易失性存储器 （2）嵌入式非易失性存储器
1.3.2 嵌入式系统的软件
应用软件 应用编程接口 嵌入式操作系统
BSP 底层硬件
图1.6 嵌入式系统软件层次结构
1.4 嵌入式系统分类
1.单个微处理器 2.不带计时功能的微处理器装置 3.带计时功能的组件 4.在制造或过程控制中使用的计算机系
第一章 嵌入式系统概述
1.1 嵌入式系统定义与特点
嵌入式系统定义:
以应用为中心，以计算机技术为基础，软件、 硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、 成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系 统。
它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、 嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个 部分组成，用于实现对其他设备的控制、监 视或管理等功能。
嵌入式系统的特点
1. 嵌入式系统极其关注成本。 2. 嵌入式系统对实时性有较强要求。 3. 嵌入式系统一般采用 EOS 或 RTOS。 4. 嵌入式系统软件故障造成的后果较通
用计算机更为严重。 5. 嵌入式系统多为低功耗系统。
6. 嵌入式系统经常在极端恶劣的环境下 运行。
1. 高可靠性、高稳定性 2.运算速度快、开发周期短 3.强大的扩展功能和网络传输功能
1.6 小结
《嵌入式Linux开发》课件
交叉编译工具链的安装
指导如何安装适用于目标板的交叉编译工具 链。
测试交叉编译环境
提供一种简单的方法来测试交叉编译环境是 否设置成功。
目标板与宿主机的连接方式
串口通信
介绍如何通过串口连接目标板和宿主机 ，以及串口通信的配置和常用命令。
USB连接
介绍如何通过USB连接目标板和宿主 机，以及USB通信的配置和常用命令
02
03
嵌入式系统
是一种专用的计算机系统 ，主要用于控制、监视或 帮助操作机器与设备。
特点
具有实时性、硬件可裁剪 、软件可定制、低功耗、 高可靠性等特点。
应用
汽车电子、智能家居、医 疗设备、工业自动化等领 域。
Linux作为嵌入式操作系统的优势
开源
Linux是开源的，可以免费使用和定制，降 低了开发成本。
路由与交换
介绍路由器和交换机的原理及在网 络中的作用。
03
02
IP地址
解释IP地址的分类、寻址方式以及子 网掩码的作用。
网络安全
简述常见的网络安全威胁和防范措 施。
04
TCP/IP协议栈简介
TCP/IP协议栈结构
详细描述TCP/IP协议栈的层次结构，包括应 用层、传输层、网络层和链路层。
IP协议
解释IP协议的核心功能，如地址解析、路由 选择等。
调试工具
介绍常用的调试工具，如gdbserver和gdb等，并说明如何使用这些 工具进行远程调试。
调试过程
详细描述调试过程，包括启动调试会话、设置断点、单步执行代码等 操作。
调试技巧与注意事项
提供调试过程中的一些技巧和注意事项，以提高调试效率和准确性。
03
嵌入式Linux系统开发基础
《嵌入式软件开发》课件
VxWorks
VxWorks是一种实时操作系统，广泛应用于航空航天、军事等领域。 它具有高度的可靠性和实时性，能够满足严苛的实时任务需求。
03
Android
Android是一种基于Linux的开源操作系统，主要用于移动设备。由于
其开放性和丰富的应用生态，Android也被广泛应用于嵌入式领域，如
智能家居、物联网设备等。
数据加密、数据备份与恢复
数据安全与隐私保护问题是嵌入式软 件开发中不可忽视的问题之一。由于 嵌入式系统通常涉及到敏感数据和隐 私信息，如果程序中存在数据泄露或 数据损坏问题，会导致严重的信息安 全和隐私侵犯问题。
解决方案： 对敏感数据进行加密处理 ，使用数据备份与恢复机制，确保数 据的完整性和安全性。同时加强用户 隐私保护意识，避免敏感信息的泄露 和滥用。
时钟管理问题
时钟不准确、时钟同步
时钟管理问题也是嵌入式软件开发中常见的问题之一。由于嵌入式系统 的时钟资源有限，如果程序中存在时钟不准确或时钟同步问题，会导致
系统时间错误或数据采集错误。
解决方案： 使用高精度时钟源，优化时钟配置，实现时钟同步和校准， 确保系统时间的准确性。
多任务并发问题
01
任务优先级、任务同步
外设接口
用于连接外部设备，扩展嵌入 式系统的功能。
嵌入式系统的软件架构
操作系统
负责资源管理和任务调度，提供系统服务。
驱动程序
用于管理硬件设备，实现与操作系统的通信 。
应用程序
实现特定功能的软件，直接与硬件交互。
嵌入式中间件
提供跨平台的通信和数据交换服务。
嵌入式软件开发工具与环境
IDE（集成开发环境）
《嵌入式软件开发》PPT课 件
VxWorks是一种实时操作系统，广泛应用于航空航天、军事等领域。 它具有高度的可靠性和实时性，能够满足严苛的实时任务需求。
03
Android
Android是一种基于Linux的开源操作系统，主要用于移动设备。由于
其开放性和丰富的应用生态，Android也被广泛应用于嵌入式领域，如
智能家居、物联网设备等。
数据加密、数据备份与恢复
数据安全与隐私保护问题是嵌入式软 件开发中不可忽视的问题之一。由于 嵌入式系统通常涉及到敏感数据和隐 私信息，如果程序中存在数据泄露或 数据损坏问题，会导致严重的信息安 全和隐私侵犯问题。
解决方案： 对敏感数据进行加密处理 ，使用数据备份与恢复机制，确保数 据的完整性和安全性。同时加强用户 隐私保护意识，避免敏感信息的泄露 和滥用。
时钟管理问题
时钟不准确、时钟同步
时钟管理问题也是嵌入式软件开发中常见的问题之一。由于嵌入式系统 的时钟资源有限，如果程序中存在时钟不准确或时钟同步问题，会导致
系统时间错误或数据采集错误。
解决方案： 使用高精度时钟源，优化时钟配置，实现时钟同步和校准， 确保系统时间的准确性。
多任务并发问题
01
任务优先级、任务同步
外设接口
用于连接外部设备，扩展嵌入 式系统的功能。
嵌入式系统的软件架构
操作系统
负责资源管理和任务调度，提供系统服务。
驱动程序
用于管理硬件设备，实现与操作系统的通信 。
应用程序
实现特定功能的软件，直接与硬件交互。
嵌入式中间件
提供跨平台的通信和数据交换服务。
嵌入式软件开发工具与环境
IDE（集成开发环境）
《嵌入式软件开发》PPT课 件
嵌入式软件开发技术与方法 PPT课件
30%
20%
10%
0% 4-bits
8-bits 16-bits 32-bits 64-bits Special
Programming Languages
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
Assemble C language C++
Java
language
1998-99 1999-00 2000-01
28
软件仿真开发环境
嵌入式软件开发人员只需要了解所使用的编程 语言、编译器及其使用方法、操作系统系统 API接口及系统函数，就可以实施并完成嵌入 式软件的程序设计，生成虚拟机环境下可运行 的可执行程序。
可以在宿主机环境下查看到运行的结果，进行 运行结果的分析，并反复进行软件的调试，最 终生成一个认可的可执行软件。待时机条件具 备时安装到目标机上运行。
与动态连接库或运行时库进行链接，生成一个可执 行程序，作为文件存放在磁盘上。 运行：通过操作系统的加载程序，将可执行文件从 磁盘加载到内存，运行。 桌面系统可运行许多程序，可快速容易地加载运行。
19
如何构建嵌入式应用程序-2
嵌入式系统软件
工具 软件组件 过程：编译器或汇编器产生一个或多个目标文件，
29
实时软件分析设计方法
嵌入式实时软件系统的生命周期分为以下几个阶段： 需求分析与详细说明：对系统功能及性能的需求进行
描述。 系统设计：任务分解, 定义任务间接口关系。 任务设计：按模块方式设计每个任务，定义模块间接
口。 模块设计与实现：完成每个模块的详细设计、编码和
单元测试。 任务与系统集成：任务单独运行及并发运行调试，查
嵌入式系统 及其软件开发 ppt课件
xlanchen@2007.5.21
嵌入式系统 及其软件开发
9
2. 嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术 和电子技术以及各个行业的具体应用相结合后的 产物。
这就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、 高度分散、不断创新的知识集成系统。所以，介 入嵌入式系统行业，必须有一个正确的定位。例 如
Palm OS之所以在PDA领域占有70％以上的市场，就 是因为其立足于个人电子消费品，着重发展图形界面 和多任务管理；
xlanchen@2007.5.21
嵌入式系统 及其软件开发
7
什么是嵌入式系统： 国内的经典定义
嵌入式系统是
“以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬 件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、 体积、功耗有严格要求的专用计算机系统”
一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入 式操作系统以及用户的应用程序等部分组成， 用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功 能。
xlanchen@2007.5.21
嵌入式系统 及其软件开发
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典型嵌入式微处理器： MIPS
MIPS Microprocessor without Interlocked Piped Stages “无内部互锁流水线微处理器”
也是现在比较流行的一种RISC处理器，其机制是尽 量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题
嵌入式系统 及其软件开发
22
典型嵌入式微处理器： ARM系列
ARM（Advanced RISC Machines） 是ARM公司的高性能、廉价、低功耗的RISC 处理器，适用于多种领域
如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式 应用等。
ARM公司将其硬件技术授权给世界上许多著 名的半导体厂商，包括Intel，IBM，LG，NEC， SONY，Philps这样的大公司。 关于软件系统的合伙人，则包括Microsoft、 SUN等一系列著名公司
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数据总线 序 / 数 据
地址总线 存 储
器
嵌入式系统开发及应用
2．哈佛（Harvard）
结构
哈佛结构的主要特点是
将程序和数据存储在不同的 存储空间中，即程序存储器
数据总线
程
和数据存储器是两个相互独
序
立的存储器，每个存储器独 立编址、独立访问。系统中
存
具有程序的数据总线与地址 总线，数据的数据总线与地 址总线。这种分离的程序总
大概有20%的比较简单的指令被反复使用。 • 精简指令集（Reduced Instruction Set Computer，RISC）体系
优先选取使用频率最高的、很有用但不复杂 的指令，避免使用复杂指令；固定指令长度，减 少指令格式和寻址方式种类。
嵌入式系统开发及应用
1.2.3 流水线技术
指令流水线是将一条指令分解成m个子过程，
嵌入式系统开发及应用
1.3.3 嵌入式DSP处理器
嵌入式DSP处理器（Digital Signal Processor，DSP）是专门用于信号处理方面的 处理器，芯片内部采用程序和数据分开存储和 传输的哈佛结构，具有专门硬件乘法器，采用 流水线操作，提供特殊的DSP指令，可用来快速 地实现各种数字信号处理算法，使其处理速度 比最快的CPU还快10---50倍。
目前主流的32位嵌入式微处理器系列主 要有ARM系列等。
ARM（Advanced RISC Machine）公司的 微处理器体系结构目前被公认为是嵌入式应用 领域领先的32位嵌入式RISC微处理器结构。
目前，70%的移动电话、手持PC采用了ARM处理器，许多芯片厂商都是ARM的授权用户，如Intel、 Samsung、TI等公司。
嵌入式系统开发及应用
嵌入式入门(设计与实例开发)PPT课件
分析嵌入式系统的各种故障模式 及其影响，为可靠性设计和改进 提供依据。
可靠性框图
02
03
故障树分析(FTA)
通过可靠性框图分析嵌入式系统 的可靠性结构，确定关键件和冗 余件。
通过故障树分析找出导致系统故 障的原因和最小割集，评估系统 的可靠性和安全性。
06
嵌入式系统应用案例分 析
智能家居系统案例分析
开源硬件与软件
开源硬件和软件的发展 为嵌入式系统的设计和 开发提供了更多选择和
灵活性。
02
嵌入式硬件设计
ARM处理器
ARM处理器是一种流行的嵌入式处理器架构，广泛应用于各种嵌入式系 统。
ARM处理器具有低功耗、高性能的特点，适用于各种应用场景，如智能 家居、工业控制等。
ARM处理器的选择需要根据具体应用需求来决定，如ARM Cortex-M系 列适用于微控制器应用，ARM Cortex-A系列适用于智能手机、平板电 脑等应用。
工业控制系统发展前景
探讨工业控制系统的发展趋势和未来发展方向。
医疗电子设备案例分析
医疗电子设备概述
医疗电子设备是指用于医疗领域的电子设备， 如监护仪、超声波诊断仪等。
医疗电子设备优势
分析医疗电子设备的优势，如高精度、高可 靠性、实时监测等。
医疗电子设备案例
介绍医疗电子设备的具体应用案例，如远程 医疗监护系统等。
FPGA芯片
FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，可以通过编程 实现各种数字逻辑功能。
FPGA芯片具有高度的灵活性，可以根据实际需求 进行定制，实现各种复杂的数字逻辑功能。
FPGA芯片广泛应用于通信、图像处理、雷达等领 域，可以大大提高系统的性能和可靠性。
嵌入式微控制器
可靠性框图
02
03
故障树分析(FTA)
通过可靠性框图分析嵌入式系统 的可靠性结构，确定关键件和冗 余件。
通过故障树分析找出导致系统故 障的原因和最小割集，评估系统 的可靠性和安全性。
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嵌入式系统应用案例分 析
智能家居系统案例分析
开源硬件与软件
开源硬件和软件的发展 为嵌入式系统的设计和 开发提供了更多选择和
灵活性。
02
嵌入式硬件设计
ARM处理器
ARM处理器是一种流行的嵌入式处理器架构，广泛应用于各种嵌入式系 统。
ARM处理器具有低功耗、高性能的特点，适用于各种应用场景，如智能 家居、工业控制等。
ARM处理器的选择需要根据具体应用需求来决定，如ARM Cortex-M系 列适用于微控制器应用，ARM Cortex-A系列适用于智能手机、平板电 脑等应用。
工业控制系统发展前景
探讨工业控制系统的发展趋势和未来发展方向。
医疗电子设备案例分析
医疗电子设备概述
医疗电子设备是指用于医疗领域的电子设备， 如监护仪、超声波诊断仪等。
医疗电子设备优势
分析医疗电子设备的优势，如高精度、高可 靠性、实时监测等。
医疗电子设备案例
介绍医疗电子设备的具体应用案例，如远程 医疗监护系统等。
FPGA芯片
FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，可以通过编程 实现各种数字逻辑功能。
FPGA芯片具有高度的灵活性，可以根据实际需求 进行定制，实现各种复杂的数字逻辑功能。
FPGA芯片广泛应用于通信、图像处理、雷达等领 域，可以大大提高系统的性能和可靠性。
嵌入式微控制器
第12章嵌入式系统的应用程序开发ppt课件
物理层
嵌入式Linux的网络运用
嵌入式系统网络的运用方式 ：
网络连接
监控设备 （网络服务器）
监控设备 （网络客户端）
嵌入式Linux的网络运用
嵌入式系统网络的运用方式 ：
网络连接
监控设备 （网络服务器）
监控设备 （网络客户端）
嵌入式Linux的网络运用
Linux的主要网络命令： ping：
运用ICMP协议检测主机衔接。 ifconfig：
描述 16位转换，返回网络字节序 32位转换，返回网络字节序 16位转换，返回主机字节序 32位转换，返回网络字节序
TCP/IP网络协议运用大端的字节序〔big endian〕，但是处置器 〔主机〕的字节序却存在大小端。
内存操作处置函数
函数原型
void bzero(void *dest, size_t nbytes);
嵌入式GUI系统的本身 嵌入式GUI系统的移植 嵌入式GUI系统的运用程序的开发
GUI系统的设计原理
嵌入式GUI系统的特点： 可移植性 稳定可靠 系统开销少 可配置
GUI系统的设计原理
常见嵌入式GUI系统： QTE
(TrollTech ) MicroWindow
(开源软件) MiniGUI〔中国飞漫〕Fra bibliotekOSI参考模型
应用层
传输层 网络层 网络接口层 物理层
TCP/IP模型
TCP/IP知识
TCP/IP协议族: IP(网络层) ARPP(网络层) ICMPP(网络层) TCP(传输层) UDP(传输层) RIP(运用层) TELNET(运用层) FTP(运用层) SMTP(运用层) TFTP(运用层)
嵌入式GUI系统了友好的人机交互方式， 类似桌面电脑Window和Linux的图形用户 界面。
嵌入式Linux的网络运用
嵌入式系统网络的运用方式 ：
网络连接
监控设备 （网络服务器）
监控设备 （网络客户端）
嵌入式Linux的网络运用
嵌入式系统网络的运用方式 ：
网络连接
监控设备 （网络服务器）
监控设备 （网络客户端）
嵌入式Linux的网络运用
Linux的主要网络命令： ping：
运用ICMP协议检测主机衔接。 ifconfig：
描述 16位转换，返回网络字节序 32位转换，返回网络字节序 16位转换，返回主机字节序 32位转换，返回网络字节序
TCP/IP网络协议运用大端的字节序〔big endian〕，但是处置器 〔主机〕的字节序却存在大小端。
内存操作处置函数
函数原型
void bzero(void *dest, size_t nbytes);
嵌入式GUI系统的本身 嵌入式GUI系统的移植 嵌入式GUI系统的运用程序的开发
GUI系统的设计原理
嵌入式GUI系统的特点： 可移植性 稳定可靠 系统开销少 可配置
GUI系统的设计原理
常见嵌入式GUI系统： QTE
(TrollTech ) MicroWindow
(开源软件) MiniGUI〔中国飞漫〕Fra bibliotekOSI参考模型
应用层
传输层 网络层 网络接口层 物理层
TCP/IP模型
TCP/IP知识
TCP/IP协议族: IP(网络层) ARPP(网络层) ICMPP(网络层) TCP(传输层) UDP(传输层) RIP(运用层) TELNET(运用层) FTP(运用层) SMTP(运用层) TFTP(运用层)
嵌入式GUI系统了友好的人机交互方式， 类似桌面电脑Window和Linux的图形用户 界面。
第四章嵌入式软件开发基础精品PPT课件
调试器
ARM的编译系统
注意： 使用ADS和 linux GCC编 译器的各自工 具不同
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。
不同体系结构的处理器上会被编译成 不同的汇编代码，不同编译器生成的汇编代 码可能具有不同的效率。
系统映象 文件 重定向与下载
目标板
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。
例如：对于Linux操作系统，目标执行文件是 ELF（Exectutable and Linking Format）格式； 对于uClinux系统，目标执行文件是Flat格式； 对于需要在系统直接运行的程序，目标执行文 件应该是纯粹的二进制代码，载入系统后，直 接转到代码区地址执行。
器代码，而是通用字节码，可移植性强）-需要虚拟机 脚本语言（不需要编译）-解释运行，由于资 源闲置，不能使用于大规模程序。
在嵌入式系统中的软件开发中，目前普遍使 用C语言为主、汇编语言为辅的手段。C语言 与硬件相关的特性，可以完成各种基本系统 硬件的操作。同时C语言具有广泛使用和结构 化的特点，相比汇编语言，开发效率高。
程序运行信息 控制命令
主机
通信通道
目标机
1 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。
实质上BootLoader和Linux内核都是处理器可 执行的代码，BootLoader是首先烧入系统的 纯二进制代码，Linux内核需要通过 BootLoader运行。当系统构建完毕后，Linux 操作系统有了基本的功能，这是可以将ELF格 式的目标即可执行程序加入系统的文件系统， 通过Linux加载运行。
ARM的编译系统
注意： 使用ADS和 linux GCC编 译器的各自工 具不同
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。
不同体系结构的处理器上会被编译成 不同的汇编代码，不同编译器生成的汇编代 码可能具有不同的效率。
系统映象 文件 重定向与下载
目标板
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。
例如：对于Linux操作系统，目标执行文件是 ELF（Exectutable and Linking Format）格式； 对于uClinux系统，目标执行文件是Flat格式； 对于需要在系统直接运行的程序，目标执行文 件应该是纯粹的二进制代码，载入系统后，直 接转到代码区地址执行。
器代码，而是通用字节码，可移植性强）-需要虚拟机 脚本语言（不需要编译）-解释运行，由于资 源闲置，不能使用于大规模程序。
在嵌入式系统中的软件开发中，目前普遍使 用C语言为主、汇编语言为辅的手段。C语言 与硬件相关的特性，可以完成各种基本系统 硬件的操作。同时C语言具有广泛使用和结构 化的特点，相比汇编语言，开发效率高。
程序运行信息 控制命令
主机
通信通道
目标机
1 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。
实质上BootLoader和Linux内核都是处理器可 执行的代码，BootLoader是首先烧入系统的 纯二进制代码，Linux内核需要通过 BootLoader运行。当系统构建完毕后，Linux 操作系统有了基本的功能，这是可以将ELF格 式的目标即可执行程序加入系统的文件系统， 通过Linux加载运行。
最新嵌入式系统软件开发技术PPT课件
Linux驱动程序的加载方式
驱动程序直接编译入内核
驱动程序在内核启动时就已经在内存中 可以保留专用存储器空间
驱动程序以模块形式存储在文件系 统里，需要时动态载入内核
驱动程序按需加载，不用时节省内存 驱动程序相对独立于内核，升级灵活
Linux驱动程序模块加载
Linux驱动程序开发的任务
应用程序通过dev文件节点访问驱动 程序
应用程序通过proc文件节点可以查 询设备驱动的信息
驱动程序位置
驱动程序位于drivers目录下 通常驱动程序占kernel代码的50% Linux设备驱动程序在Linux的内核源代码中占有很大的比例，
源代码的长度日益增加，主要是驱动程序的增加。 在Linux内核的不断升级过程中，驱动程序的结构还是相对
“自底向上”地实现BSP中的初始化操作 “自顶向下”地设计硬件相关的驱动程序
BSP设计方法的不足与改进
目前BSP的设计与实现主要是针对某些特定的 文件进行修改
直接修改相关文件容易造成代码的不一致性， 增加软件设计上的隐形错误，从而增加系统调 试和代码维护的难度
解决这个问题的一个可行办法是：设计实现一 种具有图形界面的BSP开发设计向导，由该向 导指导设计者逐步完成BSP的设计和开发，并 最终由向导生成相应的BSP文件，而不再由设 计人员直接对源文件进行修改。
Linux驱动程序的开发环境
本机编译调试
开发环境配置简单 无需网络环境 适用于配置较高的x86机器
主机+目标机
主机可以自由选择Linux或Windows+Cygwin 主机和目标机通过网络共享文件系统 内核崩溃不会影响主机
Linux驱动程序的开发环境（续）
主机+目标机环境包括 主机运行的工具链∶cross gcc + glibc + gdb， 如果是windows主机还要有cygwin仿真环境 主机运行远程服务，常用的有tftp用来传送内 核映像、initrd，NFS用来共享文件系统 目标机运行ssh或telnet等远程登陆服务，用来 调试驱动程序
嵌入式软件开发讲义(参考课件)
陕西飞腾科技发展有限责任公司
嵌入式开发环境与开发工具
ROM Emulator 优点： 目标机可以没有ROM芯片、可以使用ROM Emulator提供的ROM空间且不需要用别的工 具来写ROM。 缺点： 目标机必须能支持外部ROM存储空间，而且 由于其通常要和ROM Monitor配合使用，因此 它拥有ROM Monitor的所有缺点。
陕西飞腾科技发展有限责任公司
嵌入式开发环境与开发工具
嵌入式软件开发工具的分类
从以上嵌入式软件开发分类来看，嵌入式软件开发
工具可以分为：
I)与嵌入式OS相关的开发工具，用于开发： ■基于嵌入式OS的应用
■部分驱动程序等
II)与嵌入式OS无关的开发工具，用于开发： ■基本的驱动程序 ■辅助硬件调试程序 ■系统软件等
Simulator方式（非交叉）
陕西飞腾科技发展有限责任公司
嵌入式开发环境与开发工具
在宿主机上编写代码 反复检查代码，直到编译 通过，生成可执行程序
Crash and Burn
最早的嵌入式应用软件调试方法。
将程序固化（Burn）到目标机的非易失 性存储器（E2PROM、FLASH等）中
启动目标机运行，观 察程序是否正常工作
陕西飞腾科技发展有限责任公司
嵌入式开发环境与开发工具
ICE
连接ICE和目标机时，一般是将目标机的CPU取 下，而将ICE的CPU引出线接到目标机的CPU插槽。 用ICE进行调试时，在Host端运行的调试器通过 ICE来控制目标机上运行的程序。
宿主开 发平台 ICE调试结构
目标平台
陕西飞腾科技发展有限责任公司
陕西飞腾科技发展有限责任公司
嵌入式开发环境与开发工具
ROM Monitor
嵌入式开发环境与开发工具
ROM Emulator 优点： 目标机可以没有ROM芯片、可以使用ROM Emulator提供的ROM空间且不需要用别的工 具来写ROM。 缺点： 目标机必须能支持外部ROM存储空间，而且 由于其通常要和ROM Monitor配合使用，因此 它拥有ROM Monitor的所有缺点。
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嵌入式开发环境与开发工具
嵌入式软件开发工具的分类
从以上嵌入式软件开发分类来看，嵌入式软件开发
工具可以分为：
I)与嵌入式OS相关的开发工具，用于开发： ■基于嵌入式OS的应用
■部分驱动程序等
II)与嵌入式OS无关的开发工具，用于开发： ■基本的驱动程序 ■辅助硬件调试程序 ■系统软件等
Simulator方式（非交叉）
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嵌入式开发环境与开发工具
在宿主机上编写代码 反复检查代码，直到编译 通过，生成可执行程序
Crash and Burn
最早的嵌入式应用软件调试方法。
将程序固化（Burn）到目标机的非易失 性存储器（E2PROM、FLASH等）中
启动目标机运行，观 察程序是否正常工作
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嵌入式开发环境与开发工具
ICE
连接ICE和目标机时，一般是将目标机的CPU取 下，而将ICE的CPU引出线接到目标机的CPU插槽。 用ICE进行调试时，在Host端运行的调试器通过 ICE来控制目标机上运行的程序。
宿主开 发平台 ICE调试结构
目标平台
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嵌入式开发环境与开发工具
ROM Monitor
第5讲 嵌入式软件开发基础.ppt
嵌入式系统
第5讲 嵌入式软件开发基础
邹润民
rmzou@
民主楼234#
2011年5月
1
回顾
➢ 1.ARM处理器寻址 ➢ 6.乘法指令
方式
➢ 7.ARM分支指令
➢ 2.ARM指令格式
➢ 8.协处理器指令
➢ 3.ARM指令的条件码 ➢ 9.杂项指令
➢ 4.存储器访问指令 ➢ 10.伪指令
系统级开发
C语言（最常用语言） C++语言（面向对象，C语言的扩展） 应用级开发 JAVA（面向对象，可移植性强） 脚本语言（不需要编译）
6
5.1.2 嵌入式软件开发流程
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。
10
5.1.4 C语言程序的结构 C语言目标文件中的段 目标文件各段的链接 C语言程序的执行
11
C语言目标文件中的段
C语言在编译过程中，编译系统会将每一个C语言源文件经过 编译和汇编，生成一个目标文件（一般以 .o 为扩展名）。目 标文件的主体部分是由C语言各种语法生成的各段。
只读区 读写区
嵌入式软件开发基础 嵌入式Linux开发环境 构建嵌入式Linux系统 嵌入式Linux系统移植 嵌入式Linux驱动开发
4
5.1 嵌入式软件开发基础
嵌入式软件开发语言 嵌入式软件开发流程 调试工具和方法 C语言程序的结构 仿真环境
5
5.1.1 嵌入式软件开发语言
汇编（与体系结构相关）
7
ARM程序的生成流程
C代码 编译器
ADS：armcc.exe\tcc.exe Linux: arm-liunx-gcc
第5讲 嵌入式软件开发基础
邹润民
rmzou@
民主楼234#
2011年5月
1
回顾
➢ 1.ARM处理器寻址 ➢ 6.乘法指令
方式
➢ 7.ARM分支指令
➢ 2.ARM指令格式
➢ 8.协处理器指令
➢ 3.ARM指令的条件码 ➢ 9.杂项指令
➢ 4.存储器访问指令 ➢ 10.伪指令
系统级开发
C语言（最常用语言） C++语言（面向对象，C语言的扩展） 应用级开发 JAVA（面向对象，可移植性强） 脚本语言（不需要编译）
6
5.1.2 嵌入式软件开发流程
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。
10
5.1.4 C语言程序的结构 C语言目标文件中的段 目标文件各段的链接 C语言程序的执行
11
C语言目标文件中的段
C语言在编译过程中，编译系统会将每一个C语言源文件经过 编译和汇编，生成一个目标文件（一般以 .o 为扩展名）。目 标文件的主体部分是由C语言各种语法生成的各段。
只读区 读写区
嵌入式软件开发基础 嵌入式Linux开发环境 构建嵌入式Linux系统 嵌入式Linux系统移植 嵌入式Linux驱动开发
4
5.1 嵌入式软件开发基础
嵌入式软件开发语言 嵌入式软件开发流程 调试工具和方法 C语言程序的结构 仿真环境
5
5.1.1 嵌入式软件开发语言
汇编（与体系结构相关）
7
ARM程序的生成流程
C代码 编译器
ADS：armcc.exe\tcc.exe Linux: arm-liunx-gcc
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嵌入式开发环境与开发工具
Rational Rose RealTime
ObjectGeode Rhapsody TAU Tornado
LambdaTOOL pRISM+
Spectra Win CE Platform
Builder CodeWarrior
Xray Debugger Logiscope
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嵌入式开发环境与开发工具
交叉调试
非交叉调试
调试器和被调试程序运行在不同 调试器和被调试程序运行在同一
的计算机上
台计算机上
可独立运行，无需操作系统支持
需要操作系统的支持
被调试程序的装载由调试器完成
被调试程序的装载由专门的 Loader程序完成
需要通过外部通信的方式来控制 不需要通过外部通信的方式来控
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嵌入式开发环境与开发工具
嵌入式软件的交叉开发环境
交叉开发环境:是指用于嵌入式软件开发的所有工具软 件的集合，一般包括：
■文本编辑器 ■交叉编译器 ■交叉调试器 ■仿真器 ■下载器等 交叉开发环境由宿主机和目标机组成，宿主机与目 标机之间在物理连接的基础上建立起逻辑连接。
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嵌入式软件开发工具的分类
从以上嵌入式软件开发分类来看，嵌入式软件开发 工具可以分为：
I)与嵌入式OS相关的开发工具，用于开发： ■基于嵌入式OS的应用 ■部分驱动程序等
II)与嵌入式OS无关的开发工具，用于开发： ■基本的驱动程序 ■辅助硬件调试程序 ■系统软件等
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嵌入式开发环境与开发工具
嵌入式软件的交叉开发环境
物理连接和逻辑连接 物理连接:是指宿主机与目标机通过物理线路连接在一
起，连接方式主要有三种： ■串口、并口 ■以太口 ■ OCD（On Chip Debug）方式，如JTAG、BDM等
物理连接是逻辑连接的基础。 逻辑连接：指宿主机与目标机间按某种通信协议建立起 来的通信连接，目前逐步形成了一些通信协议的标准。
源程序 编辑器
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目标 模块
交叉编 译器
库文件
可供调 试/固
化
交叉链 接器
嵌入式开发环境与开发工具
嵌入式软件的调试
交叉调试器:
是指调试程序和被调试程序运行在不同机器上的调试器。 调试器通过某种方式能控制目标机上被调试程序的运行方 式，通过调试器能查看和修改目标机上的内存、寄存器以 及被调试程序中的变量等。
“工欲善其事，必先利其器” 嵌入式软件开发工具的集成度和可用
性将直接关系到嵌入式系统的开发效率。
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嵌入式开发环境与开发工具
嵌入式软件开发工具的分类
根据不同的阶段，嵌入式软件开发工具可以分为： 1）需求分析工具（Requirement Analysis Tools） 2）软件设计工具(Software Design Tools) 3）编码、调试工具(Coding Tools) 4）测试工具(Testing Tools) 5）配置管理工具、维护工具等。
CodeTEST
Requirement Software Coding
Test
Analysis Design
主要嵌入式软件开发工具产品
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Release
Phases
嵌入式开发环境与开发工具
嵌入式软件开发工具的分类
嵌入式软件的开发可以分为以下几种 ：
1）编写简单的板级测试软件，主要是辅助硬件的调试； 2）开发基本的驱动程序； 3）开发特定嵌入式操作系统的驱动程序（板级支持包）； 4）开发嵌入式系统软件，如：嵌入式操作系统等； 5）开发应用软件
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嵌入式软件实现阶段的开发过程
设计完成后，嵌入式软件的开发进入实现阶段，可
分为三个步骤：生成、调试和固化运行。
软件的生成：主要是在宿主机上进行，利用各种工具完 成对应用程序的编辑、交叉编译和链接工作，生成可供 调试或固化的目标程序。 调试：通过交叉调试器完成软件的调试工作。调试完成 后还需进行必要的测试工作。 固化运行:先用一定的工具将应用程序固化到目标机上， 然后启动目标机，在没有任何工具干预的情况下应用程 序能自动地启动运行。
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嵌入式开发环境与开发工具
运行平台Target
目标机应用系统
调 试
— 应用软件
代 — 应用中间件
理 — 目标机OS
目标机硬件
开发平台 Host
宿主机开发环境
运 行
— 编辑 — 编译
库
— 连接
— 调试
宿主机 OS
宿主机硬件
交叉开发环境
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嵌入式开发环境与开发工具
嵌入式开发环境与开发工具
嵌入式系统软件的开发 主要讲授内容
●嵌入式软件开发工具 ●嵌入式系统开发模式 ●实时软件分析与设计
陕西飞腾科技发展有嵌入式软件开发工具
●嵌入式软件开发工具的分类 ●嵌入式软件的交叉开发环境 ●嵌入式软件实现阶段的开发过程 ●嵌入式软件开发工具的发展趋势
被调试程序
制被调试程序
可以直接调试不同指令集的程序 只能直接调试相同指令集的程序
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嵌入式开发环境与开发工具
嵌入式软件的调试 交叉调试方式：
Crash and Burn Rom Monitor Rom Emulator In Circuit Emulator（ICE） On Chip Debugging（OCD）
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嵌入式开发环境与开发工具
嵌入式软件生成阶段
三个过程:
源代码程序的编写 编译成各个目标模块 链接成可供下载调试 或固化的目标程序
交叉编译: 在宿主机上编写
的高级语言程序编译成可以运 行在目标机上的代码，即在宿 主机上能够编译生成另一种 CPU（嵌入式微处理器）上的 二进制程序。
嵌入式软件的交叉开发环境
宿主机（Host）：是用于开发嵌入式系统的计算机。一般
为PC机（或者工作站），具备丰富的软硬件资源，为嵌入式软 件的开发提供全过程支持。
目标机（Target）：即所开发的嵌入式系统，是嵌入式软
件的运行环境，其硬件软件是为特定应用定制的。
在开发过程中，目标机端需接收和执行宿主机发出的各种 命令如设置断点、读内存、写内存等，将结果返回给宿主机， 配合宿主机各方面的工作。
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LambdaTOOL pRISM+
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Builder CodeWarrior
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交叉调试
非交叉调试
调试器和被调试程序运行在不同 调试器和被调试程序运行在同一
的计算机上
台计算机上
可独立运行，无需操作系统支持
需要操作系统的支持
被调试程序的装载由调试器完成
被调试程序的装载由专门的 Loader程序完成
需要通过外部通信的方式来控制 不需要通过外部通信的方式来控
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嵌入式软件的交叉开发环境
交叉开发环境:是指用于嵌入式软件开发的所有工具软 件的集合，一般包括：
■文本编辑器 ■交叉编译器 ■交叉调试器 ■仿真器 ■下载器等 交叉开发环境由宿主机和目标机组成，宿主机与目 标机之间在物理连接的基础上建立起逻辑连接。
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嵌入式软件开发工具的分类
从以上嵌入式软件开发分类来看，嵌入式软件开发 工具可以分为：
I)与嵌入式OS相关的开发工具，用于开发： ■基于嵌入式OS的应用 ■部分驱动程序等
II)与嵌入式OS无关的开发工具，用于开发： ■基本的驱动程序 ■辅助硬件调试程序 ■系统软件等
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嵌入式软件的交叉开发环境
物理连接和逻辑连接 物理连接:是指宿主机与目标机通过物理线路连接在一
起，连接方式主要有三种： ■串口、并口 ■以太口 ■ OCD（On Chip Debug）方式，如JTAG、BDM等
物理连接是逻辑连接的基础。 逻辑连接：指宿主机与目标机间按某种通信协议建立起 来的通信连接，目前逐步形成了一些通信协议的标准。
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目标 模块
交叉编 译器
库文件
可供调 试/固
化
交叉链 接器
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嵌入式软件的调试
交叉调试器:
是指调试程序和被调试程序运行在不同机器上的调试器。 调试器通过某种方式能控制目标机上被调试程序的运行方 式，通过调试器能查看和修改目标机上的内存、寄存器以 及被调试程序中的变量等。
“工欲善其事，必先利其器” 嵌入式软件开发工具的集成度和可用
性将直接关系到嵌入式系统的开发效率。
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嵌入式软件开发工具的分类
根据不同的阶段，嵌入式软件开发工具可以分为： 1）需求分析工具（Requirement Analysis Tools） 2）软件设计工具(Software Design Tools) 3）编码、调试工具(Coding Tools) 4）测试工具(Testing Tools) 5）配置管理工具、维护工具等。
CodeTEST
Requirement Software Coding
Test
Analysis Design
主要嵌入式软件开发工具产品
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Release
Phases
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嵌入式软件开发工具的分类
嵌入式软件的开发可以分为以下几种 ：
1）编写简单的板级测试软件，主要是辅助硬件的调试； 2）开发基本的驱动程序； 3）开发特定嵌入式操作系统的驱动程序（板级支持包）； 4）开发嵌入式系统软件，如：嵌入式操作系统等； 5）开发应用软件
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嵌入式软件实现阶段的开发过程
设计完成后，嵌入式软件的开发进入实现阶段，可
分为三个步骤：生成、调试和固化运行。
软件的生成：主要是在宿主机上进行，利用各种工具完 成对应用程序的编辑、交叉编译和链接工作，生成可供 调试或固化的目标程序。 调试：通过交叉调试器完成软件的调试工作。调试完成 后还需进行必要的测试工作。 固化运行:先用一定的工具将应用程序固化到目标机上， 然后启动目标机，在没有任何工具干预的情况下应用程 序能自动地启动运行。
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运行平台Target
目标机应用系统
调 试
— 应用软件
代 — 应用中间件
理 — 目标机OS
目标机硬件
开发平台 Host
宿主机开发环境
运 行
— 编辑 — 编译
库
— 连接
— 调试
宿主机 OS
宿主机硬件
交叉开发环境
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嵌入式系统软件的开发 主要讲授内容
●嵌入式软件开发工具 ●嵌入式系统开发模式 ●实时软件分析与设计
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●嵌入式软件开发工具的分类 ●嵌入式软件的交叉开发环境 ●嵌入式软件实现阶段的开发过程 ●嵌入式软件开发工具的发展趋势
被调试程序
制被调试程序
可以直接调试不同指令集的程序 只能直接调试相同指令集的程序
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嵌入式软件的调试 交叉调试方式：
Crash and Burn Rom Monitor Rom Emulator In Circuit Emulator（ICE） On Chip Debugging（OCD）
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嵌入式软件生成阶段
三个过程:
源代码程序的编写 编译成各个目标模块 链接成可供下载调试 或固化的目标程序
交叉编译: 在宿主机上编写
的高级语言程序编译成可以运 行在目标机上的代码，即在宿 主机上能够编译生成另一种 CPU（嵌入式微处理器）上的 二进制程序。
嵌入式软件的交叉开发环境
宿主机（Host）：是用于开发嵌入式系统的计算机。一般
为PC机（或者工作站），具备丰富的软硬件资源，为嵌入式软 件的开发提供全过程支持。
目标机（Target）：即所开发的嵌入式系统，是嵌入式软
件的运行环境，其硬件软件是为特定应用定制的。
在开发过程中，目标机端需接收和执行宿主机发出的各种 命令如设置断点、读内存、写内存等，将结果返回给宿主机， 配合宿主机各方面的工作。