幾種Linux下嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境的簡(jiǎn)單介紹

　　做Linux嵌入式系統的對常見(jiàn)的幾種嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境一定不會(huì )默生，由于主要接觸網(wǎng)絡(luò )相關(guān)產(chǎn)品的一些系統設計，因此，將可能用到的嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)要總結一下。主要涉及下面的幾個(gè)東東：

　　emDebian - http://emdebian.sourceforge.net

　　uCLinux - http://www.ucLinux.org

　　buildroot - http://buildroot.uclibc.org

　　scratchbox - http://www.scratchbox.org

　　openEmbedded - http://oe.handhelds.org

　　emDebian

　　emDebian基于將Debian用于嵌入式系統的目的而開(kāi)發(fā)。Debian是一個(gè)發(fā)展很快的項目，在我第一次用Debian時(shí)，就再也不愿意換用其它的發(fā)布版了，目前我用的Debian已經(jīng)安裝了有兩年的時(shí)間了，但現在系統仍然是 “最新”版本，良好的在線(xiàn)軟件升級系統是Debian成功的原因之一。目前Debian已經(jīng)支持11個(gè)體系的系統，包括X86、PPC、MIPS、 ARM、SH等(據最近的一則消息，ARM有可能不再支持)，并包含了大量的軟件。這些要歸功于Debian的開(kāi)發(fā)團隊，正因為有許多人使用和支持，因此，不是比較偏門(mén)的軟件，基本上不需要從源碼來(lái)安裝，這也是我喜歡用 Debian的原因之一。

　　這樣好的一個(gè)系統，當然有人愿意將其用到嵌入式系統中去。emDebian基于一個(gè)很簡(jiǎn)易的嵌入式系統開(kāi)發(fā)的想法來(lái)構造嵌入式系統，即從一個(gè)成熟的系統中去除不需要的部份(如文檔和不需要的工具)，精簡(jiǎn)出一個(gè)小的系統，這與下面要介紹的幾個(gè)工具的想法剛好相反(下面幾個(gè)都是基于 from scratch 即從無(wú)到有，從頭構建的方式)。emDebian提供一些工具來(lái)協(xié)助完成從現有的系統或安裝包(deb文件，類(lèi)似Redhat的rpm)中提取需要的東東，并協(xié)助完成完整系統的構建，當然也支持交叉構建了，比如你可以在X86 的PC上構建一個(gè)基于A(yíng)RM的嵌入式系統，而整個(gè)過(guò)程不需要編譯任何一行源代碼。

　　順理成章的，emDebian的重要優(yōu)勢就展現出來(lái)了，現在你用的CPU超出11個(gè) Debian支持范圍了嗎?沒(méi)有，那么你可以簡(jiǎn)單的通過(guò) emDebian構建目標系統;你所需要的主體軟件在Debian支持的官方和非官方近2萬(wàn)個(gè)軟件以外嗎?沒(méi)有，那么恭喜你，明天就可以給老板交工了。當然，對于特定的軟件，可能還是需要從源碼來(lái)構建，不過(guò)同樣的，我們可以將其生成Deb包，然后將配置加到emDebian工具集中，同其它所有軟件一樣的選取和配置。

　　emDebian的發(fā)展似乎不是想像的那么好，現在主頁(yè)上的新聞更新還是去2004年的。

　　buildroot

　　emDebian實(shí)際上并不一定適合于資源非常緊缺的超小型系統，比如只有2M Flash的小型控制系統。另外發(fā)行版的軟件通常會(huì )以通用代碼來(lái)編譯，例如，為了盡可能在各種X86平臺上都能夠安裝，大多數發(fā)行版通常會(huì )以i686甚至 i386代碼集來(lái)編譯軟件，可以使文件的通用性很強，但CPU的性能卻不能發(fā)恢到最好(這就是為什么有時(shí)會(huì )看到一些廠(chǎng)商或愛(ài)好者發(fā)布PIII、PIV、 athlon等優(yōu)化系統的原因)，這對于嵌入式系統來(lái)說(shuō)也不會(huì )是一件好事情。另外，沒(méi)有源碼的控制權，一些需要定制的東西也會(huì )變得難以實(shí)現，因此，從源碼開(kāi)始構建仍然有必要。

　　嵌入式Linux開(kāi)發(fā)中使用的CPU速度往往向對不會(huì )太高，因此，盡可能提高代碼的性能就非常必要。通常開(kāi)發(fā)人員應該對該CPU的具體型號有一定的了解，以便啟用編譯器中對該型號的優(yōu)化，以ARM為例，我們可以通過(guò) -march=armv5te 和 -mtune=arm9tdmi 來(lái)對代碼在A(yíng)RM9上的運行進(jìn)行優(yōu)化。有時(shí)這些優(yōu)化體現出來(lái)的性能改善是比較大的，我曾對比過(guò)一些復雜算法的代碼優(yōu)化前后的性能(執行速度)，都有一定的提升。另外在PIV上測試過(guò)以i686和pentium4對一個(gè)語(yǔ)音編碼算法進(jìn)行優(yōu)化，運算速度居然提高了幾倍。

　　這種幅度的提升可能只是一個(gè)特例，這個(gè)算法有大量的復雜浮點(diǎn)運算，使用i386或 i686指令集和使用更先進(jìn)的PIV指令集編譯出來(lái)的機器代碼對于同一個(gè)運算的解釋可能采用完全不同的指令來(lái)完成，因此性能提升較大就不足為奇了。同樣這種代碼，在A(yíng)RM上通過(guò)ARM4和ARM5來(lái)優(yōu)化后在A(yíng)RM9上運行，卻沒(méi)有那么大的提升?？磥?lái)對CPU的一定了解也應該是嵌入式系統軟件設計者應該具備的能力。

　　那么又如何控制可執行文件的大小呢?除了卻除軟件中不需要的部份外，我們還應該考慮軟件所引用的庫文件。GNU的Glibc是一個(gè)非常寵大而完整的庫，至少對于嵌入式系統來(lái)說(shuō)，其體積顯得過(guò)于大了一些。uClibc的提出較好的解決了這樣一個(gè)問(wèn)題。uClibc盡可能的兼容Glibc，大多數應用程序可以在很小或完全不修改的情況下就可能使用uClibc替代glibc。通過(guò) uClibc來(lái)代替Glibc，可以在不改變應用程序功能的前提下，大大減少發(fā)布文件的大小，無(wú)論應用程序以靜態(tài)鏈接來(lái)編譯，還是以動(dòng)態(tài)鏈接形式編譯。

　　不過(guò)使用uClibc代替并不是簡(jiǎn)單的設置一兩個(gè)參數就行了，通常需要使用一個(gè)不同的工具集(gcc/binutils等)來(lái)編譯代源碼。手工的構造這樣一個(gè)環(huán)境，對于大多數普通程序員來(lái)說(shuō)，不一定是一件很簡(jiǎn)單的事情，因此， uClibc的開(kāi)發(fā)者創(chuàng )造出一個(gè)叫做buildroot的工具集。 buildroot將自動(dòng)構造編譯基于uClibc代碼的工具集和uClibc庫，并提供一個(gè)可配置的框架和一些構建一個(gè)基本系統的配置文件。用戶(hù)只需要通過(guò)配置菜單選擇了相應的目標軟件，buildroot就可以從構建基本工具集開(kāi)始，一直到最后構建出目標系統所需要的東西，如嵌入式系統常用的基于 ext2的initrd，jffs根文件系統，壓縮的根目錄樹(shù)等，這些代碼都是基于uClibc而不是系統的Glibc的。Buildroot對主機系統的要求較小，通常只需要主機系統提供足以構建工具鏈(toolchain)的工具，如gcc/binutils等，當工具鏈編譯完成后，對目標系統需要的源碼的編譯過(guò)程與主機系統的開(kāi)發(fā)工具集基本上就沒(méi)有什么關(guān)系了。因此，不同的主機如果能夠通過(guò)第一步，編譯完成工具鏈，那么編譯出來(lái)的目標系統的執行代碼就可以幾乎不存在由于系統引起的差異。這樣，開(kāi)發(fā)人員就可能在各自喜歡的Linux發(fā)行版上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，而不必擔心出現什么兼容性問(wèn)題。

　　uCLinux

　　uCLinux與emDebian至少有兩個(gè)重要的區別，第一是構建方式，前面已經(jīng)提到過(guò)了，uCLinux屬于 from scratch 一類(lèi)的。另一個(gè)不同的地方，uCLinux是支持不在emDebian支持的11種CPU的，當然，這個(gè)說(shuō)法不是很恰當，正確的說(shuō)法是uCLinux支持那些不具備MMU單元的CPU體系。uCLinux的第一個(gè)目的是支持MC68328芯片，現在已經(jīng)能構支持更多的CPU，如Intel i960，ARM等。不過(guò)，uCLinux的主體開(kāi)發(fā)團隊目前已經(jīng)不再支持ARM了，還好 Samsung 的 Hyok S. Choi 接過(guò)了接勵棒，Linux 2.6版本的補丁可以在 uCLinux/ARM2.6 找到。