嵌入式linux应用程序开发

关于嵌入式系统

人们通常说的嵌入式系统其实比较宽泛，是以应用为中心开发的，软件和硬件都可以定制的专用系统。硬件平台可以是单片机，也可以是ARM系列处理器。单片机一般是直接运行程序，但是现在基于单片机的系统也很多，最近比较火的开源系统RT-Thread还是不错的。基于ARM架构的处理器大多采用Linux系统作为软件平台，也有部分设备采用Android系统（内核也是Linux）。

嵌入式Linux系统应用程序开发简介

嵌入式系统开发包括内核、驱动、应用程序三部分，今天我们主要讲应用程序开发，对内核和驱动就不多讲了。嵌入式Linux系统是移植的Linux内核，使用相应的编译器编译Linux内核，下载到存储芯片中，然后需要制作一个基本的根文件系统，这样系统才能运行，相对于PC上的系统来说，相对简单一些。

应用程序开发环境

现在网上有很多视频教程，第一课一般会教你如何搭建开发环境，我这里简单列一下：

安装Linux系统的虚拟机，我用的是Ubuntu。然后给虚拟机安装相应的交叉编译工具。安装常用工具并配置：nfs、tftp、ftp、ssh服务、samba服务，以及vi的必要配置。要在板子上使用nfs，还需要配置nfs-client以及板子Linux内核对nfs文件系统的支持；我喜欢把一些好用的工具移植到板子上，比如：ftp、ssh服务（终端登录和文件传输）、crontab等。

虚拟机登录：安装ssh服务，然后就可以使用一些终端软件通过ssh进行登录了，这样就不需要在虚拟机的桌面上使用终端了

共享文件：我喜欢通过Samba与Windows共享目录。将共享目录映射到Windows中的网盘上也比较方便。我觉得这种共享很方便，比用一些共享软件方便多了。挂载为网盘后，就像操作本地磁盘一样，相当直观。

总体开发流程

在一些视频教程里，一般介绍的开发流程是这样的：在Windows下编辑代码，在虚拟机里使用交叉编译器交叉编译代码，然后通过TFTP/FTP下载到单板，或者用NFS挂载后运行测试；入门的时候还可以，但是如果在公司里做实际的产品开发，效率就会很低。

以下是我通常使用的流程：

在Windows下或者虚拟机中编辑代码，一般使用的代码编辑器有sourceInsight，VSCode，Eclipse等。在写代码的时候，要注意在和底层硬件交互的地方加上编译选项，这是通过编译开关来控制是否开启硬件访问代码（这里也有很多trick）。第二步做的工作会在这一步发挥作用，在Makefile中会写到根据不同的编译选项选择不同的编译器，如果使用Ubuntu中的编译器，那么就会把硬件相关的交互都屏蔽掉。这样编译出来的程序就可以直接在Ubuntu上运行了。这样我们就可以在Ubuntu上做代码单元测试，程序逻辑验证，跑性能测试了，80%的问题都可以在Ubuntu上解决。在Ubuntu中测试完之后，进行交叉编译，通过nfs共享目录，在板子上运行调试。

这样其实就减少了程序下载到板子上的过程，而把逻辑验证、代码单元函数验证都放到Ubuntu里进行验证和测试。另外在Ubuntu里使用GDB调试也比在板子上方便。

调试

最常见最有效的方式就是添加打印信息并记录日志！基本上可以解决80%的问题。如果程序异常崩溃（比如分段错误等），程序崩溃时通常没有任何提示信息，也不确定崩溃在哪里。这种问题一般用GDB跟踪，或者在代码中添加backtrace信息输出代码。

结论

相对于内核、驱动开发，嵌入式Linux系统应用程序开发可能入门比较容易，毕竟应用层开发没有那么多高深的东西。应用层与具体业务紧密相关，导致应用程序开发工作量很大，也存在需求频繁变更的风险。不过应用程序开发有很多技巧，可以大大提高工作效率；Linux应用程序可以使用C++进行开发，利用C++面向对象的思想以及C++11之后的新特性和功能，提供了很多类似Java中有用的功能，可以大大提高应用程序的开发效率。