零基礎入門篇之Linux及Arm-Linux程序開發(fā)筆記

這個涉及到編譯環(huán)境的建立，將在后面正式進入到自主程序設計時進行詳細介紹。

    雖然目前Fedora為用戶提供了比較良好的操作界面，但是Linux最初是從命令行的操作系統(tǒng)發(fā)展起來的，很多強大的功能都是需要依靠Terminal控制終端來實現(xiàn)的，所以作為開發(fā)人員有必要先對這些基本命令進行熟悉并熟練操作。

3.2編程工具簡介

    如果在安裝Fedora的時候，選擇的是完全安裝，系統(tǒng)會自帶很多開發(fā)工具。其中Fedora -Eclipse CDT和Qt庫及相關設計器Qt Designer是我們今后開發(fā)的主要工具。

當然，如果用戶沒有選擇安全安裝，則可以到網(wǎng)上下載到各類開發(fā)工具的安裝文件，并自己進行安裝。

3.2.1 Fedora-Eclipse CDT

    在Fedora中執(zhí)行系統(tǒng)菜單【Application】--【Programming】--【Eclipse】

    然后就可以看到Fedora Eclipse的啟動畫面

    然后就是下面就是Eclispe的IDE環(huán)境了，有過Windows下的Java編程經(jīng)驗的人來說，這個界面是再熟悉不過了，完全可以直接過渡到Linux下的C/C++程序開發(fā)上來，這樣就極大地減少了程序員的學習周期。

    Eclipse的好處，第一就是開源，第二就是免費，第三就跨平臺。

    因為開源，所以可擴展性很強，Eclipse實際上就是一個萬能的程序開發(fā)環(huán)境，只需要在設置中對相關語言的庫進行引用并連接相應的編譯器，就可以對基于任何語言的程序進行開發(fā)；因為免費，所以省去了注冊軟件等等瑣事。因為跨平臺，所以當用戶進行跨平臺程序設計的時候，可以極大減少學習周期。

    Eclispe在Windows平臺下一般都是作為Java的開發(fā)環(huán)境，用來開發(fā)Java桌面應用程序和Jsp網(wǎng)頁應用程序甚至目前比較流行的Android手機終端軟件。在Linux下面對C/C++的庫編譯器進行了連接后，則成為Linux下的C/C++開發(fā)環(huán)境，在Linux下安裝JDK后則可以進行Linux下的Java程序設計，如果給Linux系統(tǒng)安裝tomcat網(wǎng)頁服務器，則可以進行Linux下的網(wǎng)頁應用程序開發(fā)，如果給Linux安裝mysql數(shù)據(jù)庫服務，則可以進行數(shù)據(jù)庫連接操作等等（因為目前我們的目標主要是arm-linux窗口程序開發(fā)，所以主要對C/C++進行研究）。

3.2.2 Qt庫及Qt界面設計軟件

    如果只是編寫C/C++控制臺軟件，則只需要Eclipse CDT就完全可以解決。但是如果要進行窗體化編程，就需要引用一些開源的界面庫。例如目前比較流行的Qt庫。

    Qt是諾基亞開發(fā)的一個跨平臺的C++圖形用戶界面應用程序框架。它提供給應用程序開發(fā)者建立藝術級的圖形用戶界面所需的所用功能。Qt是完全面向對象的，很容易擴展，并且允許真正地組件編程?；旧希琎t 同 X Window 上的 Motif，Openwin，GTK 等圖形界 面庫和 Windows 平臺上的 MFC，OWL，VCL，ATL 是同類型的東西，但Qt具有優(yōu)良的跨平臺特性、面向對象 、豐富的API、大量的開發(fā)文檔等優(yōu)點。

    在Eclipse中對項目Build選項進行設置，對Qt庫進行連接，然后就可以進行Linux下的Qt程序進行開發(fā)了。

    因為Eclipse沒有提供可視化的窗體程序設計器，所以需要借助第三方工具，QtDesigner可以很好的解決Qt的UI設計問題并編譯生成對應的*.h和*.cpp文件（具體的操作步驟將在下面的內容中詳細介紹）。

    所謂“工欲善其事，必先利其器”，前面花了大量篇幅來介紹，都是為了“磨刀”，現(xiàn)在開始進入“砍柴”環(huán)節(jié)。下面將以Eclipse CDT作為開發(fā)環(huán)境來介紹Linux和arm-linux程序開發(fā)的一般方法。

四、使用Eclipse CDT開發(fā)Linux程序

4.1建立控制臺程序

    用Eclipse CDT建立基于C++的“Hello World”控制臺程序。

    打開Eclipse開發(fā)環(huán)境。執(zhí)行【File】--【New】--【C++ Project】

    然后進入到C++ Project向導，有C++的Hello World模板

    點擊Finish，然后Eclispe就會建立一個基于C++的HelloWorld項目，運行程序后，能夠在控制臺中輸出“Hello World”：

    說明：如果是開發(fā)控制臺程序，則不需要進行任何其它設計，只需要直接編寫C++代碼即可，不用對編譯庫和編譯器進行設置，Eclipse已經(jīng)為我們自動完成了這些內容。

4.2建立Linux窗口程序

    就像在Window環(huán)境下，如果要用C++開發(fā)窗口程序，我們一般需要使用Windows API或者MFC。同樣，在Linux環(huán)境下，我們可能在C++項目中引用Qt庫來進行Linux下的窗口程序開發(fā)。

    在完整版的Fedora中，自帶了Qt的庫，在目錄/usr/lib下面：

    系統(tǒng)默認自帶有兩個版本的Qt庫qt-3.3和qt4，一般我們用qt-3.3。

    編寫窗口程序，我們只需要在建立了C++ Project的情況下，對C/C++ Build路徑進行設置，指向qt-3.3的庫即可。主要開發(fā)流程如下：

    第一步：使用Eclipse CDT建立C++ Project。

    第二步：設置Build路徑指向Qt。在項目管理器中右擊項目文件設置項目屬性，在C/C++ Build的Settings的Tool Settings中進行設置。

    【GCC C++ Compiler】--【Directories】添加包含的文件路徑：/usr/lib/qt-3.3/include。這個是C++的編譯器包含的頭文件路徑，因為是建立的C++ Project，所以一定要設置。

    【GCC C Compiler】--【Directories】添加包含的文件路徑：/usr/lib/qt-3.3/include。這個是設置C語言編譯器包含的頭文件路徑，因為有時候C++中會考慮到兼容一些C語言的語法和關鍵字，所以最好也進行相關設置。

    【GCC C++ Linker】--【Libraries】添加編譯時引用的庫路徑：/usr/lib/qt-3.3/lib(注意：不要寫成include了)。并設置庫搜索命令參數(shù)：qt-mt。

第三步：編寫引用了Qt庫的C++程序。

第四步：運行程序。

程序運行效果如下圖：

    總結：通過上面對Linux下面的控制臺程序及窗口程序的介紹，我們已經(jīng)對Linux系統(tǒng)下的簡單程序開發(fā)流程有了簡單了解。下面開始介紹arm-Linux程序的開發(fā)。

五、使用Eclipse開發(fā)Arm-linux程序

5.1 Arm-linux硬件平臺

    Arm-Linux機器采用的是飛凌嵌入式技術公司的FL2440開發(fā)板。在飛凌公司購買開發(fā)板的時候，會隨開發(fā)板一起贈送的相關入門教程《飛凌開發(fā)板配套教程》并附有一張光盤，里面有各種寫FL2440相關的開發(fā)資源。

    在正式進入程序開發(fā)之前，先對FL2440開發(fā)板及arm-linux系統(tǒng)進行熟悉。

    Fl2440開發(fā)板：熟悉Bootloader的使用方法、學會燒寫內核、燒寫文件系統(tǒng)等等。

    Arm-linux系統(tǒng)：熟悉利用一些文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡設置相關的命令。如果你對Linux命令已經(jīng)有了一定了解，那么arm-linux上的命令也基本一樣。

（詳細操作過程請參考《飛凌開發(fā)板配套教程》一書）

5.2開發(fā)控制臺程序

    主要開發(fā)流程圖如下：

    在早期的開發(fā)環(huán)境方式中，是先用文本編輯器編寫c或者cpp文件，然后再直接在Linux機器上通過交叉編譯命令，編譯代碼文本文件并生成可執(zhí)行程序，然后將可執(zhí)行程序傳送到arm-linux板上，然后就可以在arm-linux機器上運行程序了。

    現(xiàn)在的開發(fā)模式和早期的開發(fā)模式一樣，只是在編寫代碼的工具上進行了改進。早期編寫代碼的工具只要是能編輯文本的軟件就可以，甚至在Linux中通過終端的vi命令就可以搞定，Linux機器的職能僅僅是編寫代碼和編譯代碼?，F(xiàn)在則使用Eclipse CDT，可以在Linux機器上編寫C/C++代碼并進行調試，Linux機器基本上可以模擬arm-linux系統(tǒng)上除了一些硬件相關度高的應用程序（如驅動程序）之外的絕大部分其它程序的運行環(huán)境。

5.2.1使用Eclipse CDT編寫代碼

    其實和用Eclipse CDT編寫Linux環(huán)境下的控制臺程序是完全一樣。除了在一些特別的場合，比如編寫驅動程序，需要注意差別外，其余的功能的實現(xiàn)方法基本上一樣。

    這方面屬于程序設計的基本功，需要長期學習和積累，所以在此不再多述。

5.2.2建立交叉編譯環(huán)境

    雖然生成程序的源碼是一樣的，但是在Linux機器上編譯生成的可執(zhí)行文件是不能在arm-linux系統(tǒng)上運行的，需要用arm-linux專用的編譯器進行編譯后，才能生成可在arm-linux系統(tǒng)上運行的可執(zhí)行文件，當然此時應用程序又顯然不能在Linux系統(tǒng)上運行了。

    將交叉編譯工具cross-2.95.3.tar.bz2（可以到網(wǎng)上下載，也可以到開發(fā)板附帶的光盤資源中找到）通過共享目錄傳送到Linux系統(tǒng)中，然后在Linux系統(tǒng)終端中先進入其文件目錄，然后執(zhí)行解壓命令：

tar xjvf cross-2.95.3.tar.bz2

    然后在/usr/local/arm文件目錄下可以看到解壓后的2.95.3的庫了，或者如果你解壓的是cross-3.4.1.tar.bz2的版本，那么將會在對應目錄下生成3.4.1的目錄。

    然后設置環(huán)境變量。因為Linux機器上存在不止一種編譯器，為了避免環(huán)境變量沖突，最好新建一個賬號，比如新建賬號arm-linux-gcc,然后在對應的賬號目錄中找到.bash_profile文件，設置環(huán)境變量，編輯.bash_profile，在最后一行增加路徑（vi打開文本文件，按i表示insert修改文本文件，然后Esc退出insert模式，再shift zz表示保存退出文件，詳細的命令介紹可以到網(wǎng)上查閱相關資料）：

export PATH=/usr/local/arm/2.95.3/bin:$PATH

    可以通過echo $PATH來查看環(huán)境變量是否設置成功：

5.2.3編譯并運行程序

    在編輯好了代碼文件并建立好了交叉編譯環(huán)境后，就開始編譯代碼生成可執(zhí)行程序，并移植到arm板上運行程序。

    在Linux系統(tǒng)的終端中通過輸入arm-linux-gcc/arm-linux-g++來編譯C/C++文件。例如，我們對前面編寫的最簡單的CppHelloWorld.cpp文件進行編譯：

arm-linux-g++ CppHelloWorld.cpp –o CppHello

    然后在對應目錄下會生成一個可在arm-linux系統(tǒng)上運行的應用程序CppHello。

    然后通過SSH服務和FTP服務，將可執(zhí)行文件從Linux文件系統(tǒng)網(wǎng)絡傳送到arm-linux文件系統(tǒng)（在此用到了兩個小軟件SSH Secure和LeapFTP，在后面再對軟件的功能進行一下簡要介紹）。

    然后在Windows機器上遠程登錄arm-linux系統(tǒng)開發(fā)板，并控制程序運行

    注意：需要先通過chmod +x CppHello來告訴系統(tǒng)此文件是可執(zhí)行文件，然后再通過./CppHello來運行程序。

    我們可以看到程序運行的結果：在屏幕上打印出一行字“Hello World”

5.3一些常用的軟件介紹

    在上面介紹的一些操作中，在進行文件傳送的時候用到了一些軟件，在此進行簡要介紹。

LeapFtp

    三系統(tǒng)之間的主要網(wǎng)絡架構如下：

    注意：

    1.如果arm-linux系統(tǒng)的ftp和telnet連接不上，一般情況下是arm-linux默認沒有開啟相應的服務或者默認ip和windows機器不在同一網(wǎng)段?？梢酝ㄟ^串口線將arm板連接到電腦上，然后打開超級終端，輸入命令vsftpd開啟ftp服務，輸入命令telnetd開啟telnet服務，ifconfig eth0 192.168.1.16設置IP到同一網(wǎng)段。

    2.如果Linux系統(tǒng)的SSH連接不上，則一般情況下是Linux系統(tǒng)開啟了SSH的防火墻，則只需要在Linux系統(tǒng)中對防火墻進行相關設置，關閉針對SSH的防火墻。【System】--【Administration】--【Firewall】，然后勾選全能SSH。

    還有一些其它軟件，比如小組協(xié)作時候，需要使用SVN進行代碼管理；還有遠程桌面VNC Viewer，可以進行遠程桌面控制（但是效果不太好，桌面顯示的延時好像比較嚴重）等等。

5.4開發(fā)arm-linux窗口程序

5.4.1建立Qt交叉編譯環(huán)境

    在Linux系統(tǒng)中新建目錄/root/yizhi，然后將已經(jīng)編譯好的arm-QT庫復制到此目錄下面。

    然后將上面那六個tar.gz壓縮文件解壓到/root/yizhi目錄。

    在進行arm-linux下的Qt編譯的時候，也涉及到環(huán)境變量設置問題，所以我們也最好再新建一個賬戶，專門用于編譯arm-Qt程序。

    例如，在Linux系統(tǒng)終端中添加用戶zsm，然后進入到/home/zsm中，對.bash_profile進行修改，設置環(huán)境變量：

    在命令終端中l(wèi)s –a 顯示隱藏的所有文件 找到.bash_profile，輸入：

gedit .bash_profile

    用geidt打開此文件后，在最后面添加下面的環(huán)境變量設置：

export PATH=/root/yizhi/qtopia-free-2.2.0/qtopia/bin:/root/yizhi/qtopia-free-2.2.0/tmake/bin:/root/yizhi/qtopia-free-2.2.0/qt2/bin:/usr/local/arm/2.95.3/bin:$PATH

export QTDIR=/root/yizhi/qtopia-free-2.2.0/qt2

export QTEDIR=/root/yizhi/qtopia-free-2.2.0/qtopia/

export LD_LIBRARY_PATH=$QTDIR/lib:$QPEDIR/lib:$LD_LIBRARY_PATH

export CC=/usr/local/arm/2.95.3/bin/arm-linux-gcc

export TMAKEDIR=/root/yizhi/qtopia-free-2.2.0/tmake

export TMAKEPATH=$TMAKEDIR/lib/qws/linux-arm-g++

    設置好后最好重新登錄此賬號，然后在終端中輸入echo $PATH來檢驗環(huán)境變量是否設置成功：

    如果出現(xiàn)上面的輸出，則表示arm-linux平臺下的Qt交叉編譯環(huán)境的環(huán)境變量已經(jīng)設置成功。接下來就可以進行Qt程序開發(fā)了。

5.4.2編譯生成可執(zhí)行窗體程序

    在3.2節(jié)中已經(jīng)寫好了一個單文件的項目QtHello，并在項目的src目錄下生成了一個QtHello.cpp文件，然后我們要做的就是利用arm-linux下的Qt編譯器對其進行編譯。

    編譯Qt窗體項目比編譯普通控制臺項目要稍微麻煩一點，需要自己寫makefile來建立編譯規(guī)則，編譯如上的QtHello.cpp的makefile有如下模板：

#############################################################################

# Makefile for building hello

# Generated by tmake at 20:58, 2011/04/14

# Project: hello

# Template: app

#############################################################################

####### Compiler, tools and options

CC = arm-linux-gcc

CXX = arm-linux-g++

CFLAGS = -pipe -Wall -W -O2 -DNO_DEBUG

CXXFLAGS= -pipe -DQWS -fno-exceptions -fno-rtti -Wall -W -O2 -DNO_DEBUG

INCPATH = -I. -I$(QTDIR)/include

LINK = arm-linux-gcc

LFLAGS =

LIBS = $(SUBLIBS) -L$(QTDIR)/lib -lm -lqte

MOC = $(QTDIR)/bin/moc

UIC = $(QTDIR)/bin/uic

TAR = tar -cf

GZIP = gzip -9f

####### Files

TARGET = QtHello

HEADERS = $(TARGET).h

SOURCES = $(TARGET).cpp

OBJECTS = $(TARGET).o

DIST =

INTERFACE_DECL_PATH = .

####### Implicit rules

.SUFFIXES: .cpp .cxx .cc .C .c

.cpp.o:

$(CXX) -c $(CXXFLAGS) $(INCPATH) -o $@ $

.cxx.o:

$(CXX) -c $(CXXFLAGS) $(INCPATH) -o $@ $

.cc.o:

$(CXX) -c $(CXXFLAGS) $(INCPATH) -o $@ $

.C.o:

$(CXX) -c $(CXXFLAGS) $(INCPATH) -o $@ $

.c.o:

$(CC) -c $(CFLAGS) $(INCPATH) -o $@ $

####### Build rules

all: $(TARGET)

$(TARGET): $(OBJECTS)

$(LINK) $(LFLAGS) -o $(TARGET) $(OBJECTS) $(LIBS)

dist:

$(TAR) hello.tar hello.pro $(SOURCES) $(HEADERS) $(INTERFACES) $(DIST)

$(GZIP) hello.tar

clean:

-rm -f $(OBJECTS) $(OBJMOC) $(SRCMOC) $(UICIMPLS) $(UICDECLS) $(TARGET)

-rm -f *~ core

####### Sub-libraries

###### Combined headers

####### Compile

$(TARGET).o: $(TARGET).cpp

    用zsm賬號登錄（因為關于arm-Qt庫的編譯環(huán)境變量是在此賬號中設置的），然后執(zhí)行如下步驟：

1.將makefile模板文件放置到src目錄下面

2.用eclipse或者其它文本編輯器，修改makefile里面的TARGET一項為當前項目名稱

3.打開Teminal控制終端，進入到src目錄，輸入make

4.然后會在src目錄下面生成一個指定名稱相應的QtHello文件，這個就是arm目標板上的運行程序了。

5.將QtHello文件傳送到arm板并運行程序（詳細操作方法在4.2.3節(jié)中有介紹）。

    在Windows機器上遠程登錄arm板，控制程序運行，然后可以看到arm板上運行的結果了。

六、高級Linux程序設計

    前面所介紹的不管是控制臺還是窗體程序，都屬于單文件項目的范圍。而當程序的功能比較復雜時，則往往需要很多模塊和文件，這樣在向arm-linux上移植程序時會更加繁瑣一些，需要開發(fā)人員自己寫makefile，建立多文件的編譯規(guī)則。

    因為我對此沒有進入深入一點的研究，所以只能提供下大致思路和在開發(fā)程序時遇到的一些常見問題及解決方案。如果今后有機會有時間的話，則會對makefile進行深入一點的研究，最好是能以Eclipse自己生成的makefile模板為基礎進行簡單的修改，然后就可以編譯生成arm板上的可執(zhí)行程序。

6.1多文件控制臺項目

    多文件的控制臺程序的makefile可能會容易一些，自己也沒有研究過，以前在使用Magic C++編寫C++控制臺程序的時候，只需要對Magic C++生成的makefile模塊中的編譯器進行修改就可以輕松為多文件生成基于arm-linux平臺上的控制臺程序。

    （關于如何對Eclipse的makefile模板進行修改，目前還沒有研究過，今后有時間研究的話，再補充上吧。）

6.2多文件Qt項目

    目前只對簡單的多文件項目進行了嘗試：一個main函數(shù)文件，一個窗體頭文件，一個窗體實現(xiàn)文件。

6.2.1使用Qt Designer設置界面

    在Linux系統(tǒng)中打開Qt Designer，然后進行可視化窗口設計。然后點擊保存為mydialog.ui文件。

    打開mydialog.ui文件，發(fā)現(xiàn)其實只是一個xml文件:

    顯然這個文件是不能直接被C++項目引用的，需要使用Qt Designer的編譯器進行編譯，生成和界面對應的h和cpp文件。

    在Terminal終端里面運行以下命令：

uic xxx.ui -o xxx.h 生成.h文件

uic xxx.ui -i xxx.h -o xxx.cpp 生成.cpp文件

    然后生成的mydialog.h和mydialog.cpp文件就是和mydialog.ui相對應的程序代碼文件了。可以在Eclipse項目中直接對此文件進行引用，就可以顯示對應的窗體了。

6.2.2多文件Qt開發(fā)時的一些經(jīng)典錯誤

    經(jīng)典錯誤一：

“undefined reference to ……”

    這是在引用Qt的庫時，產(chǎn)生了某些歧義，需要進行一些預先處理，生成和界面文件相對應的moc文件，關于問題的詳細介紹可以參考下面的帖子：

http://hi.baidu.com/asky007/blog/item/7aad95ccbee5ba1601e928d7.html

   解決方案：

    在Linux控制終端中進入到項目代碼文件目錄，執(zhí)行

qmake –project

qmake

make

    然后此目錄下會生成一系列的文件，如moc_xx.cpp,moc_xx.o,src,src_pro等等。然后再到Eclipse中編譯此項目，則錯誤消失。

  經(jīng)典錯誤二：

    在Linux機器上能運行的Qt窗口程序，在arm-linux下的Qt編譯器下無法通過。

    可能的問題是Qt庫版本問題，或者是有些Qt運行環(huán)境在Linux機和arm-linux機上有所不同，這就需要重新尋找新的代替解決方案。正是因為這些很多不確定的因素，所以在進行arm-linux界面程序開發(fā)時，需要經(jīng)常在編寫一段新代碼就要在arm板上進行測試，可以避免做太多無用功。

6.3關于makefile

    關于多文件Qt項目向arm-linux系統(tǒng)上的移植，比較核心的技術應該就在makefile上吧，目前自己了解太少，只限于對模板的應用，所以下面的就寫不下去了。

    下面有一篇到網(wǎng)上找到的關于makefile結構分析的帖子，今后有機會再研究吧。

http://blog.csdn.net/liang13664759/archive/2007/09/04/1771246.aspx

七、學習資料

    關于Linux下的Qt開發(fā)，在安裝了的Fedora里面有相關的本地reference和相關的源碼。如：Qt Assistant

    關于arm-linux下的Qt開發(fā)，安裝交叉編譯環(huán)境時候，也有相關文檔和源碼：

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結語：OK,寫到這里了。在上個學期就花過一段時間學習Linux，然后中斷了半年，這個學期又進行了深入的學習，把以前的內容和現(xiàn)在的內容串接起來了，終于有了比較清晰一點的思路和體會了，所以總結一下，也讓將來的自己再回頭學習時有一點借鑒吧。感謝胡師兄的一點一滴的指導。