作 者：　清华Motorola MCU&DSP应用开发研究中心 邵贝贝

　　传统的嵌入式开发环境需要单片机的仿真器，包括C语言、汇编语言、调试工具等的集成开发环境IDE、实时操作系统等。仿真器恐怕要上万元，C编译器或IDE也要几万元，而实时操作系统则要上十万元乃至几十万元。由于Flash技术的发展，特别是一些CPU可以用JTAG口在背景模式BDM（Background Debug Mode）下调试，故仿真器已可以省去。随着BDM调试工具的标准化，BDM调试工具会变得越来越简单、越来越通用，一些BDM调试工具已经简单到仅仅在PC机并行口和单片机的JTAG接口之间加一道5~3.3 V的缓冲，自制BDM调试工具变得越来越容易。软件方面，Linux下的自由软件GNU gcc可以完成几乎所有知名CPU以及DSP的交叉C编译和调试，故IDE可以省去。至于操作系统，uClinux、RTLinux、μC/OS等源码开放的、免费的嵌入式操作系统也都性能稳定可靠。因此，全部使用自由软件开发嵌入式应用无疑是一种不错的选择。我们在32位MCU ColdFire上实现了上述全部开发过程。这一过程原则上也适合其它几乎所有的32位嵌入式应用系统的开发。作为范例，我们会将详细的开发步骤在本刊的《学习园地》栏目中陆续刊登若干篇文章介绍给读者，供嵌入式应用开发工程师们学习参考。

1 提倡使用自由软件开发嵌入式系统

　　自由软件有强大的网上技术支持是公认的，不断升级的新版本的推出表明了自由软件强大的生命力。然而，使用自由软件有一定的难度，首先要熟悉Linux的使用，学会看Linux下的帮助信息。然后是学会遇到问题如何解决。向高手请教是解决问题的办法之一。在清华大学，校园网中的BBS是研究生交流的极好方式。还有一个方法是在网上搜索，因为您遇到的问题其他人以前或许也遇到过，解决办法可能网上就有。再有一个办法就是直接给作者发电子邮件。自由软件有源码、大多都有作者的Email 地址。我们体会使用Linux下的GNU gcc 等软件的难点主要在使用环境的建立上，一旦使用环境建立起来了，仅仅是使用并不难。在国外，这部分工作有专门的系统管理员为你做好，而国内这部分工作往往要自己做，故增加了Linux系统的使用难度。以GNU gcc 为例，根据我们的研究生的经验，建立并熟悉使用的过程大约需要2个月的时间。而熟悉一个买来的商业软件也需要2周乃至1个月的时间。也就是说，买商业软件可以节省1个月的时间。

　　使用自由软件开发嵌入式应用的意义决不仅限于经济上节省开支。学习使用Linux下自由软件的过程，实际上是培养IT高手的过程。提倡使用自由软件将造就一大批有共同语言的精英。自由软件的推广使用已经迫使一些传统的商业软件降低了售价。前面提到若买商业软件可以节省1个工程师1个月的时间，那么软件的价格显然应该小于1个工程师的月收入。 由于劳动力成本的差异，商业软件在不同国家的价值也是不同的。实际上，软件的成本很大一部分是在技术支持与服务上。技术支持本地化无疑会降低这一成本。软件使用方法的培训，包括自由软件使用方法的培训，社会上有不少收费的培训班，既然能存在，就说明是合理的，且价格也能被用户接受。可以看出，自由软件也是衡量商业软件价值的一把尺子。

2 Linux开发环境的建立

　　一个人用Linux开发嵌入式应用，可以在自己的PC机上装一套Linux，例如，Red Hat Linux。可以使用Linux中的X windows(xterm)开若干个窗口用于编译、下载、调试等；可以使用Linux中的emacs作文本编译。Windows 中有的软件在Linux 中几乎都有。但由于多数人对Linux环境和Linux中的应用程序不熟悉，宁愿用PC上基于Windows的操作系统，此时可以在Windows环境下装上Cygwin软件。GNU中的Cygwin是在Windows下运行Linux的自由软件。但我们发现，Cygwin的兼容性似乎不太好，在有的PC机上能装得上，有的PC机上装不上。Cygwin的安装过程要两三个小时，有时装到一半出现错误很不好处理。据说VMWare的Windows版本也可以在Windows环境下开出Linux的窗口，但VMWare不是自由软件。

　　我们采用的办法是用1台PC机运行Linux作为服务器。开发小组中每个成员都可以通过局域网用Telnet登录到这台Linux服务器上去，被开发的目标板也挂在网上。在服务器的Linux环境下，用GNU gcc编译生成目标代码，再用FTP传回到自己的PC机上，然后通过串行口或网络下载到目标机上。BDM工具主要用于硬件调试。因为BDM工具的支持软件也是Linux下的自由软件，故BDM工具只能接在Linux服务器的并口上。硬件调试完成后，可以把Debug程序写入Flash，然后就不需要BDM工具了。
检验开发环境是否建立好了得有1块目标板。在开发环境建立起来之前，冒然设计自己的硬件，难度较大。可以用商家提供的评估板作为目标板先把开发环境建立起来。可以通过用GNU gcc 编译uClinux 然后下载到目标板上运行的办法来熟悉Linux下 GNU gcc的开发环境，检验开发环境是否已建立好。如果是购买第3方的硬件，则要特别小心。有些恶劣厂商的产品的确可以运行uClinux， 但其是在软件或硬件中做了些陷阱，使用户只能用他的硬件。

　　图1是Linux开发环境示意图。

　　为使读者对嵌入式Linux有所了解，本刊在第10、11、12期的《学习园地》中，将分别刊登以下文章：《构建基于以太网的uClinux开发环境》、《如何编译uClinux内核》、《uClinux上的应用程序设计》。