Журнал LinuxFormat - перейти на главную

LXF133:ARM

Материал из Linuxformat
Перейти к: навигация, поиск
Подписка на печатную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подписка на электронную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подшивки старых номеров журнала (печатные версии)
Весь 2014 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Linux и ARM

Содержание

ARM: Пи­шем про­грам­мы

Ста­тья из пре­ды­ду­ще­го но­ме­ра лишь раз­драз­ни­ла ваш ап­пе­тит? При­го­товь­тесь к на­стоя­ще­му де­лу: се­го­дня Ан­д­рей Бо­ров­ский бу­дет соз­да­вать ARM-при­ло­же­ния на обыч­ном ком­пь­ю­те­ре.

Раз­ра­бот­ка для мо­биль­ных уст­ройств пер­спек­тивнее, чем для ПК, и вот по­че­му. Важ­ную роль в раз­ви­тии ПО для на­столь­ных ком­пь­ю­те­ров сыг­рал рост про­из­во­ди­тель­но­сти их про­цес­со­ров, и хо­тя за­кон Му­ра по-прежнему спра­вед­лив, на­ра­щи­вание чис­ла ядер не при­во­дит к та­ко­му же росту про­из­во­ди­тель­но­сти, как уве­ли­чение так­то­вой часто­ты. ПК на­хо­дят­ся в ста­дии экстен­сив­но­го роста, тогда как мо­биль­ные уст­рой­ства еще не про­шли фа­зу ин­тен­сив­но­го, при ко­то­ром подъ­ем так­то­вой часто­ты, объ­е­мов опе­ра­тив­ной па­мя­ти, раз­ре­шаю­щей спо­соб­но­сти эк­ра­на не про­сто уско­ря­ет ра­бо­ту, но и от­кры­ва­ет пе­ред раз­ра­бот­чи­ком но­вые воз­мож­но­сти. Кро­ме то­го, на­чин­ка мо­биль­ных уст­ройств все еще не унифи­ци­ро­ва­на, и ор­ды про­грамм, напи­сан­ных для ста­рых гад­же­тов, не мо­гут быть ав­то­ма­ти­че­ски пе­ренесе­ны на но­вые. Все это соз­да­ет пре­крас­ную твор­ческую ат­мо­сфе­ру, в ко­то­рой та­лант­ли­вый про­грам­мист мо­жет все­сто­ронне про­явить се­бя.

Сред­ства раз­ра­бот­ки для мо­биль­ных уст­ройств столь же раз­но­об­раз­ны, как и са­ми уст­рой­ства – на­чи­ная с систем про­грам­ми­ро­вания на «го­лом же­ле­зе» и за­кан­чи­вая па­ке­та­ми раз­ра­бот­ки для спе­ци­фи­че­ских за­кры­тых сред. Мы же рас­смот­рим ин­ст­ру­мен­ты про­грам­ми­ро­вания для «пол­но­цен­ных Linux-систем» (не обя­за­тель­но мо­биль­ных), на ба­зе про­цес­со­ра ARM.

Scratchbox

По­про­сту го­во­ря, Scratchbox пред­став­ля­ет со­бой «пе­сочницу», в ко­то­рой мож­но вы­пол­нять раз­лич­ные дей­ствия (в том чис­ле в ре­жи­ме эму­ля­ции root), не за­тра­ги­вая ра­бо­ту осталь­ной систе­мы. Что от­ли­ча­ет Scratchbox от дру­гих «пе­сочниц», так это сре­да раз­ра­бот­чи­ка, на­стро­ен­ная на кросс-ком­пи­ля­цию. По­ми­мо x86, Scratchbox под­дер­жи­ва­ет ARM, а так­же, в экс­пе­ри­мен­таль­ном ре­жи­ме, PowerPC и неко­то­рые дру­гие ар­хи­тек­ту­ры. Scratchbox вклю­ча­ет на­сколь­ко на­бо­ров раз­ра­бот­чи­ка [development kits, devkits], ко­то­рые со­дер­жат все необ­хо­ди­мое для сбор­ки при­ло­жений той или иной плат­фор­мы, так что про­грам­мы, со­б­ран­ные в Scratchbox, мо­гут сра­зу уста­нав­ли­вать­ся на со­от­вет­ствую­щие це­ле­вые уст­рой­ства. Но это не все. Бла­го­да­ря ин­те­гра­ции с Qemu, про­грам­мы, со­б­ран­ные, на­при­мер, для ARM, мож­но за­пускать для от­лад­ки и тести­ро­вания непо­сред­ствен­но на ва­шей локаль­ной ма­шине с про­цес­со­ром x86. При этом госте­вая про­грам­ма вы­пол­ня­ет­ся не в окне Qemu, а в хост-систе­ме (ра­зу­ме­ет­ся, с ог­раничения­ми, на­ло­жен­ными «пе­сочницей» Scratchbox). Scratchbox ис­поль­зу­ет­ся как стан­дарт­ное сред­ство раз­ра­бот­ки для плат­форм ARM Linux Internet Platform и Maemo.

Для зна­ком­ства со Scratchbox про­ще все­го восполь­зо­вать­ся ди­ст­ри­бу­ти­вом, ко­то­рый рас­про­стра­ня­ет­ся вме­сте с Maemo SDK (и хо­тя са­ма Maemo, су­дя по все­му, бу­дет по­гло­ще­на MeeGo, прин­ци­пы кросс-плат­фор­мен­ной раз­ра­бот­ки от это­го вряд ли из­ме­нят­ся). Ком­пания Nokia сде­ла­ла все воз­мож­ное для уп­ро­щения уста­нов­ки и на­строй­ки Scratchbox и Qemu, и да­же рас­про­стра­ня­ла го­то­вые на­стро­ен­ные об­ра­зы вир­ту­аль­ных ма­шин. В ре­зуль­та­те мы по­лу­ча­ли эму­ля­тор внут­ри эму­ля­то­ра, ко­то­рый, бла­го­да­ря про­из­во­ди­тель­но­сти со­вре­мен­ных ПК, мог ра­бо­тать бы­ст­рее, чем це­ле­вое уст­рой­ство. Вир­ту­аль­ная ма­ши­на Qemu-ARM, вы­пол­няю­щая­ся внут­ри вир­ту­аль­ной ма­ши­ны VMware, ра­бо­таю­щей в Windows... Гля­дя на та­кое, неволь­но за­да­ешь се­бе во­прос, а не яв­ля­ет­ся ли вся на­ша Все­лен­ная вирту­аль­ной ма­ши­ной внут­ри ка­кой-нибудь дру­гой вир­ту­аль­ной ма­ши­ны? Ес­ли это так, то бу­дем на­де­ять­ся, что на­ша ма­ши­на за­про­грам­ми­ро­ва­на луч­ше, чем Qemu, и мы не вы­ле­тим на са­мом ин­те­рес­ном месте из-за ошиб­ки сег­мен­та­ции.

Про­бу­ем в де­ле

Как бы там ни бы­ло, мы уста­но­вим Maemo Scratchbox на жи­вом ком­пь­ю­те­ре, тем бо­лее что это не труднее, чем за­пустить вир­ту­аль­ную ма­ши­ну. Един­ствен­ная слож­ность, с ко­то­рой вы мо­же­те столк­нуть­ся, за­клю­ча­ет­ся в том, что эму­ля­тор и ин­ст­ру­мен­та­рий, по­став­ляе­мый Nokia, рас­счи­та­ны на 32‑бит­ные систе­мы (уста­нов­ка на x64 в прин­ци­пе воз­мож­на, но со­пря­же­на с неко­то­ры­ми труд­но­стя­ми). Под­роб­ная ин­ст­рук­ция по уста­нов­ке Maemo SDK, в том чис­ле и Scratchbox, доступ­на по ад­ре­су http://wiki.maemo.org/Documentation/Maemo5_Final_Installation. Сам Scratchbox уста­нав­ли­ва­ет­ся с по­мо­щью скрип­та maemo-scratchbox-install_5.0.sh (доступ к нему мож­но по­лу­чить, на­чав со страницы http://maemo.org/development/sdks/). Он уста­нав­ли­ва­ет только сре­ду Scratchbox, но не ком­понен­ты devkits, ко­то­рые тре­бу­ют­ся для сбор­ки при­ло­жений для ARM. Для их до­бав­ления нам по­на­до­бит­ся скрипт maemo-sdk-install_5.0.sh, ко­то­рый мож­но за­гру­зить с той же страницы. В про­цес­се уста­нов­ки оба скрип­та ска­чи­ва­ют тре­буе­мые ком­понен­ты из Се­ти, так что по­за­боть­тесь о досту­пе к Ин­тернету. Скрипт maemo-scratchbox-install_5.0.sh сле­ду­ет выпол­нять в ре­жи­ме root, тогда как скрипт maemo-sdk-install_5.0.sh – в ре­жи­ме обыч­но­го поль­зо­ва­те­ля. Для лю­би­те­лей гра­фи­че­ских ин­тер­фей­сов есть также еди­ный гра­фи­че­ский ин­стал­ля­тор.


По­ми­мо Maemo SDK, на ваш ком­пь­ю­тер бу­дут уста­нов­ле­ны несколь­ко средств раз­ра­бот­ки для про­цес­со­ров ARM и x86. Вы­бе­ри­те пункт «Runtime Environment + All Dev Packages» в ме­ню уста­нов­ки, в ре­зуль­та­те че­го бу­дут уста­нов­ле­ны все ком­понен­ты, необ­хо­ди­мые для раз­ра­бот­ки ARM.

Да­лее бу­дем счи­тать, что Scratchbox уста­нов­лен в ди­рек­то­рию /scratchbox. По­сле за­вер­шения уста­нов­ки скоман­дуй­те: 

sudo /scratchbox/sbin/sbox_adduser ва­ше_имя_поль­зо­ва­те­ля

Вый­ди­те из сис­те­мы и вой­ди­те вновь, что­бы из­ме­не­ния вступи­ли в си­лу. Сер­вер Scratchbox за­пус­ка­ет­ся ко­ман­дой 

sudo /scratchbox/sbin/sbox_ctl start

Да­лее, ско­ман­дуй­те 

/scratchbox/login

И – ура! Мы по­па­ли в сре­ду Scratchbox. При­гла­шение коман­дой стро­ки (рис. 1) со­дер­жит имя це­ле­вой ар­хи­тек­ту­ры, для ко­то­рой на­стро­ен Scratchbox. Что­бы вы­брать дру­гую це­ле­вую ар­хи­тек­ту­ру и на­бор раз­ра­бот­чи­ка, нуж­но за­пустить ути­ли­ту sb-menu (рис. 2), что и со­ве­ту­ет сде­лать Scratchbox.


По­ми­мо воз­мож­но­сти вы­бо­ра це­ле­вой архи­тек­ту­ры и на­бо­ров раз­ра­бот­чи­ка, ути­ли­та по­зво­ля­ет ука­зать CPU Transparency – ме­тод эму­ля­ции це­ле­во­го про­цес­со­ра. Мы вы­би­ра­ем qemu-arm-sb. Те­перь про­грам­мы, со­б­ран­ные для ARM, мож­но за­пускать из команд­ной стро­ки Scratchbox. Ес­ли вы за­бу­де­те вы­ста­вить ме­тод эму­ля­ции про­цес­со­ра, по­пыт­ка за­пустить со­б­ран­ную про­грам­му в ва­шей систе­ме при­ве­дет к вы­во­ду со­об­щения ‘SBOX_CPUTRANSPARENCY_METHOD not set’.

Да­вай­те осмот­рим­ся по сто­ро­нам. К на­шим услу­гам ком­пиля­тор GCC, ко­то­рый со­би­ра­ет про­грам­мы для ARM (при усло­вии, что в окне sb-menu бы­ла вы­бра­на имен­но эта плат­фор­ма), от­лад­чик Gdb, на­бор про­грамм для ра­бо­ты с Perl, па­ке­ты Automake/Autoconf, тек­сто­вый ре­дак­тор Vi (ес­ли вы рань­ше пренеб­ре­га­ли изу­чением его команд, у вас поя­ви­лась еще од­на при­чи­на для то­го, что­бы, на­конец, их вы­учить) и мно­же­ство мел­ких вспо­мо­га­тель­ных про­грамм. По­ми­мо про­че­го, нам доступ­на и ути­ли­та apt-get, так что пе­ре­чень уста­нов­лен­ных при­ло­жений мож­но рас­ши­рить.

Ес­ли мы те­перь ском­пи­ли­ру­ем и за­пустим про­грам­му helloworld.c (мож­но, я обой­дусь без листин­га?), то уви­дим то, что и ожи­да­ли. Да­же не ве­рит­ся, что мы со­бра­ли про­грам­му для ино­род­но­го про­цес­со­ра. Что­бы убе­дить­ся, что эму­ля­ция ARM дей­стви­тель­но ра­бо­та­ет, восполь­зу­ем­ся коман­дой file. Ее вы­вод дол­жен вы­гля­деть при­мер­но так: 

a.out: ELF 32-bit LSB executable, ARM, version 1 (SYSV), for GNU/
Linux 2.6.14, dynamically linked (uses shared libs), not stripped

Те­перь мож­но вздох­нуть с об­лег­чением. Ском­пи­ли­ро­вав про­грам­му helloworld.c с клю­чом -S, мы по­лу­чим код про­грам­мы на ас­семб­ле­ре для ARM (рис. 3).


Сре­да Scratchbox по­зво­ля­ет на­шим про­грам­мам, со­б­ран­ным для ARM, по­лу­чать доступ ко мно­гим уст­рой­ствам систе­мы – на­при­мер, к зву­ко­вым /scratchbox/dev/dsp и /scrachbox/dev/mixer. Ес­ли по умол­чанию поль­зо­ва­тель Scratchbox не име­ет досту­па к фай­лам этих уст­ройств, его нуж­но от­крыть с по­мо­щью команд из­менения прав досту­па в хост-систе­ме (fakeroot внут­ри са­мо­го Scratchbox нам тут не по­мо­жет).

На­бор доступ­ных биб­лио­тек за­ви­сит от вы­бран­ных devkit’ов. К на­шим услу­гам на­бо­ры debian-etch, debian-lenny, debian-sarge, apt-https, doctools, git, perl, qemu и svn. Как вы уже по­ня­ли, па­ке­ты мож­но ком­биниро­вать (это де­ла­ет­ся в про­грам­ме sb-menu), в ре­зуль­та­те че­го в систе­му уста­нав­ли­ва­ют­ся со­от­вет­ствую­щие биб­лио­те­ки и про­грам­мы. Я ис­поль­зо­вал на­бор debian-lenny+qemu. В этом ва­ри­ан­те, по­ми­мо стан­дарт­ной биб­лио­те­ки вре­мени вы­полнения, мож­но ис­поль­зо­вать ncurses и X11.

Scratchbox по­зво­ля­ет тести­ро­вать и от­ла­жи­вать гра­фи­че­ские при­ло­жения (и бы­ло бы стран­но, ес­ли бы не по­зво­ля­л, учи­ты­вая, что кон­соль, мяг­ко го­во­ря, не очень по­пу­ляр­на на мо­биль­ных уст­рой­ствах). Что­бы ра­бо­тать с Scratchbox и Maemo SDK безо вся­ких про­блем, мы уста­но­вим X-сер­вер Xephyr (он на­вер­ня­ка есть в ре­по­зи­то­ри­ях ва­ше­го ди­ст­ри­бу­ти­ва). Xephyr мож­но за­пустить коман­дой 

Xephyr :2 -host-cursor -screen 800x480x16 -dpi 96 -ac -kb &


Ко­ман­до­вать сле­ду­ет за пре­де­ла­ми Scratchbox. Мы за­пус­ти­ли Xephyr на вто­ром дис­плее. Пе­рей­дем те­перь в Scratchbox и присво­им пе­ре­мен­ной ок­ру­же­ния DISPLAY зна­че­ние :2.0: 

export DISPLAY=:2.0

Те­перь из ко­манд­ной стро­ки Scratchbox мож­но за­пус­кать гра­фиче­ские про­грам­мы (рис. 4).

Scratchbox сам по се­бе

Ес­ли вы не хо­ти­те поль­зо­вать­ся систе­мой Scratchbox в со­ставе Maemo SDK, мо­же­те уста­но­вить ее са­мо­стоя­тель­но. С сай­та про­ек­та (http://www.scratchbox.org) мож­но за­гру­зить ис­ход­ные тек­сты Scratchbox и на­бо­ров раз­ра­бот­чи­ка и го­то­вые па­ке­ты Debian.

Слож­но­сти способны возник­нуть при на­строй­ке Scratchbox. Па­кет scratchbox имееся в двух ва­ри­ан­тах: ста­рый scratchbox 1.x и но­вый scratchbox 2, ко­то­рый раз­ра­ба­ты­ва­ет­ся при поддерж­ке Nokia. Мы рас­смот­рим на­строй­ку scratchbox 2. Пе­ред этим, по­ми­мо са­мо­го па­ке­та, нуж­но уста­но­вить Qemu и систе­му сбор­ки для ARM. В ка­че­стве по­следней мы ис­поль­зу­ем ин­ст­ру­мен­та­рий CodeSourcery для про­цес­со­ров ARM, о ко­то­ром бу­дет ска­за­но ниже.

Пре­ж­де все­го, нуж­но вы­звать ути­ли­ту sb2-init: 

sb2-init -c /usr/bin/qemu-arm armv7 /usr/local/arm-2008q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-gcc

Здесь armv7 – це­ле­вая ар­хи­тек­ту­ра про­цес­со­ра. Ути­ли­ту sb2‑init сле­ду­ет вы­зы­вать из ди­рек­то­рии, ко­то­рая бу­дет корневым ка­та­ло­гом «пе­сочницы» Scratchbox. Для из­менения па­ра­мет­ров уже на­стро­ен­ной систе­мы мож­но восполь­зо­вать­ся ути­ли­той sb2‑config. На­при­мер, вы­зов 

sb2-config -d armvt

за­ме­ня­ет це­ле­вую ар­хи­тек­ту­ру. Те­перь ко­ман­ду­ем 

sb2 -R

и ока­зы­ва­ем­ся в «пе­соч­ни­це» Scratchbox. В дан­ном слу­чае sb2 ра­бо­та­ет в ре­жи­ме обо­лоч­ки. Да­лее все про­ис­хо­дит так, как в обыч­ной Linux-сис­те­ме. Про­грам­му sb2 мож­но вы­зы­вать и в режи­ме ко­манд­ной стро­ки, на­при­мер: 

sb2 ./configure --prefix=/usr/local/arm-2008q3/sb2 make

и так да­лее.

От­лад­ка при­ло­жений мо­жет вы­пол­нять­ся на хост-ком­пь­ю­те­ре с ис­поль­зо­ванием спе­ци­аль­ной вер­сии от­лад­чи­ка Gdb, адап­ти­рован­ной для ра­бо­ты с Qemu. Как и в слу­чае Maemo SDK, от­лад­ка вы­пол­ня­ет­ся в уда­лен­ном ре­жи­ме. Сна­ча­ла с по­мо­щью коман­ды sb2‑qemu-gdbserver-prepare мы за­пуска­ем сер­вер от­лад­ки со­вме­ст­но с эму­ля­то­ром, за­тем – кли­ент от­лад­чи­ка, адап­ти­ро­ван­ный к ра­бо­те с ARM, в на­шем слу­чае – тот, ко­то­рый вхо­дит в по­ставку CodeSourcery.

Слож­но­сти кросс-плат­фор­мен­ной сбор­ки

Для пе­ре­но­са про­грам­мы с од­ной плат­фор­мы на дру­гую не­дос­та­точ­но сге­не­ри­ро­вать ма­шин­ный код це­ле­во­го про­цес­со­ра. Про­грам­ма долж­на быть ском­по­но­ва­на с биб­лио­те­ка­ми, ко­то­рые об­слу­жи­ва­ют ее ра­бо­ту в це­ле­вой сис­те­ме (а они за­ви­сят не толь­ко от ар­хи­тек­ту­ры сис­те­мы, но и от вер­сии ис­поль­зуе­мой ОС). На­при­мер, биб­лио­те­ка glibc, кото­рую ис­поль­зу­ет при­ло­же­ние, мо­жет ока­зать­ся не­со­вмести­ма с вер­си­ей яд­ра.

На­бо­ры Scratchbox Devkits со­дер­жат, по­ми­мо про­че­го, вер­сии биб­лио­тек, ском­пи­ли­ро­ван­ных на це­ле­вых плат­фор­мах для це­ле­вых сис­тем, так что при сбор­ке на ПК про­грам­ма сра­зу ком­по­ну­ет­ся «пра­виль­но». Не­сколь­ко го­то­вых на­бо­ров вхо­дят в по­став­ку Scratchbox, а на сай­те про­ек­та (http://www.scratchbox.org) мож­но най­ти ин­ст­рук­цию по соз­да­нию но­вых на­бо­ров. Фраг­мент фай­ло­вой сис­те­мы, со­дер­жа­щий ми­ни­маль­ный на­бор фай­лов сре­ды вре­ме­ни вы­пол­не­ния, не­об­хо­ди­мых для за­пус­ка про­грам­мы, час­то име­ну­ет­ся sysroot. Так же на­зы­ва­ет­ся пе­ре­мен­ная, со­держа­щая путь к кор­ню це­ле­вой фай­ло­вой сис­те­мы и еще неко­то­рые ве­щи, но ко­гда про­грам­ма ус­та­нов­ки спра­ши­ва­ет вас, нуж­но ли ус­та­но­вить sysroot, знай­те: вам все­го лишь пред­ла­га­ют ус­та­но­вить сре­ду вре­ме­ни вы­пол­не­ния.

Где же на­ши фай­лы?

Scratchbox – мно­го­поль­зо­ва­тель­ская сис­те­ма. Ес­ли кор­не­вая ди­рек­то­рия Scratchbox име­ет имя /scratchbox, то на­строй­ки поль­зо­ва­те­ля user_name хра­нят­ся в ди­рек­то­рии /scratchbox/users/user_name, а его до­маш­ней ди­рек­то­ри­ей в сре­де Scratchbox бу­дет /scratchbox/users/user_name/home/user_name.

От­лад­ка в Scratchbox

Ра­бо­тая в Scratchbox с про­грам­ма­ми, пред­назна­чен­ны­ми для ARM, не­труд­но за­быть о том, что на са­мом де­ле у нас про­цес­сор x86. Од­на­ко, ко­гда мы при­сту­па­ем к от­лад­ке при­ло­же­ния, ог­ра­ни­че­ния эму­ля­ции на­по­ми­на­ют нам об этом: мы не мо­жем от­ла­жи­вать про­грам­му, пред­на­зна­чен­ную для ARM, из ко­манд­ной стро­ки. Нам при­дет­ся сна­ча­ла за­пус­тить сер­вер Qemu в ре­жи­ме от­лад­ки (на­пом­ню, что в Qemu встро­ен от­лад­чи­к), а за­тем под­клю­чить­ся к это­му сер­ве­ру с по­мо­щью про­грам­мы Gdb, как к уда­лен­ной ма­ши­не. До­пус­тим, у нас есть про­грам­ма hello, ском­пи­ли­ро­ван­ная для плат­фор­мы ARM с клю­чом -g (то есть с от­ладоч­ной ин­фор­ма­ци­ей). В этом слу­чае сер­вер за­пус­ка­ет­ся из ко­манд­ной стро­ки Scratchbox: 

qemu-arm-sb -g 1212 hello

Здесь 1212 – но­мер пор­та, по ко­то­ро­му кли­ент от­лад­ки со­еди­ня­ет­ся с сер­ве­ром, а hello – имя ис­пол­ни­мо­го фай­ла от­ла­жи­вае­мой про­грам­мы. Те­перь в ок­не тер­ми­на­ла Scratchbox мы за­пус­ка­ем про­грам­му gdb (или gdbtui).

В ко­манд­ной стро­ке от­лад­чи­ка вво­дим следующие ко­ман­ды: 

(gdb) file hello
(gdb) target remote :1212

По­сколь­ку сер­вер от­лад­ки вы­пол­ня­ет­ся на той же ма­ши­не, что и кли­ент, мы ука­зы­ва­ем толь­ко порт, но не ад­рес. В ре­зуль­та­те про­грам­ма за­гру­же­на и го­то­ва к даль­ней­шей от­лад­ке, ко­то­рая ана­ло­гич­на про­цес­су от­лад­ки ло­каль­но­го фай­ла (рис. 5).

GNU ARM

Про­ект GNU ARM (http://www.gnuarm.com) пре­достав­ля­ет нам стандарт­ный на­бор ин­ст­ру­мен­тов GNU для раз­ра­бот­ки про­грамм под ARM-про­цес­сор (его мож­но ис­поль­зо­вать и в со­ста­ве па­ке­та раз­ра­бот­чи­ка для Scratchbox). Ес­ли вы не хо­ти­те тра­тить вре­мя на уста­нов­ку Scratchbox, GNU ARM – ваш вы­бор. Для уста­нов­ки GNU ARM доста­точ­но рас­па­ко­вать ар­хив дво­ич­ных фай­лов, при­чем доступ­ных не толь­ко для Linux x86, но и под Cygwin и Mac OS. В ре­зуль­та­те сбор­ки про­грам­мы в GNU ARM вы по­лу­чи­те ста­ти­че­ски ском­по­но­ван­ный 32‑бит­ный файл в фор­ма­те ELF, так что его мож­но вы­полнить на лю­бой систе­ме Linux для ARM. Ес­ли к ин­ст­ру­мен­там GNU ARM мы до­ба­вим в на­бор от­лад­чик Gdb и эму­ля­тор Qemu, то по­лу­чим ана­лог Scratchbox для ра­бо­ты из-под Windows или Mac, хо­тя ис­поль­зо­вать Scratchbox все же удобнее: мно­гие ути­ли­ты, пред­на­зна­чен­ные спе­ци­аль­но для Linux, не смо­гут ра­бо­тать в чу­жих систе­мах.

В ка­че­стве стан­дарт­ной биб­лио­те­ки вре­мени вы­полнения в GNU ARM ис­поль­зу­ет­ся Newlib, раз­ра­ба­ты­вае­мая Red Hat. Ста­ти­че­ское свя­зы­вание про­грам­мы с биб­лио­те­кой вре­мени вы­полнения яв­ля­ет­ся одним из тре­бо­ваний стан­дар­та EABI (Embedded Application Binary Interface), дво­ич­но­го ин­тер­фей­са для встро­ен­ных систем, на ко­то­ром осно­ван GNU ARM. Сле­до­вание стан­дар­ту обес­пе­чи­ва­ет дво­ич­ную со­вмести­мость ме­ж­ду про­грамм­ны­ми ком­понен­та­ми, со­б­ран­ны­ми с ис­поль­зо­ванием раз­лич­ных систем раз­ра­бот­ки. Осо­бен­но­сти стан­дар­та ори­ен­ти­ро­ва­ны на при­ло­жения, ра­бо­таю­щие на «го­лом же­ле­зе», то есть без вся­кой опе­ра­ци­он­ной систе­мы. Так, EABI по­ощ­ря­ет (а иногда и де­ла­ет обя­за­тель­ным) ста­ти­че­ское свя­зы­вание при­ло­жения с биб­лио­те­ка­ми и до­пуска­ет на­ли­чие в ко­де при­ви­ле­ги­ро­ван­ных ин­ст­рук­ций, ко­то­ры­ми обыч­но поль­зу­ет­ся толь­ко яд­ро ОС. По этой при­чине при­ло­жения EABI не все­гда мо­гут ра­бо­тать в Linux, хо­тя но­вей­шие ARM-ди­ст­ри­бу­ти­вы от Debian са­ми осно­ва­ны на EABI.

Sourcery G++

Па­кет Sourcery G++ (http://www.codesourcery.com) пред­став­ля­ет со­бой сред­ство кросс-плат­фор­мен­ной сбор­ки при­ло­жений на осно­ве ин­ст­ру­мен­та­рия GNU, ин­тег­ри­ро­ван­ной сре­ды Eclipse и несколь­ких ин­ст­ру­мен­тов, до­бав­лен­ных раз­ра­бот­чи­ка­ми па­ке­та. Оно су­ще­ству­ет в ва­ри­ан­тах для Linux и Windows (по­следний, есте­ствен­но, на осно­ве MinGW). В от­ли­чие от все­го рас­смот­ре­нного вы­ше, Sourcery G++ не бес­пла­тен; тем не менее, мож­но взять бес­плат­ную проб­ную вер­сию и сравнить воз­мож­но­сти Sourcery G++ с неком­мер­че­ски­ми кон­ку­рен­та­ми. Сре­ди мно­го­чис­лен­ных плат­форм, ко­то­рые под­дер­жи­ва­ет Sourcery G++, есть и ARM GNU/Linux (пол­но­цен­ный Linux на про­цес­со­ре ARM). Эту вер­сию Sourcery G++ мож­но ис­поль­зо­вать, в том чис­ле, и для сбор­ки яд­ра Linux. Вер­сия для плат­фор­мы ARM EABI по­зво­ля­ет со­би­рать про­грам­мы для ра­бо­ты на «го­лом же­ле­зе». Эта вер­сия со­дер­жит свой соб­ствен­ный эму­ля­тор ARM, ко­то­рый мож­но ис­поль­зо­вать и для от­лад­ки.

В ка­че­стве сер­ве­ра от­лад­чи­ка в Sourcery G++ ис­поль­зу­ет­ся про­грам­ма gdbserver, ко­то­рая долж­на быть уста­нов­ле­на на це­ле­вой плат­фор­ме. Взаи­мо­дей­ствие ме­ж­ду локаль­ным от­лад­чи­ком GDB и сер­ве­ром от­лад­ки про­ис­хо­дит так же, как бы­ло опи­са­но вы­ше для Scratchbox. С по­мо­щью сво­его соб­ствен­но­го скрип­та от­лад­ки мож­но нау­чить Sourcery G++ ис­поль­зо­вать сер­вер от­лад­ки из Qemu, или сер­вер OpenOCD для встраи­вае­мых уст­ройств. Соб­ствен­но, са­ми раз­ра­бот­чи­ки Sourcery G++ не скры­ва­ют, что основ­ная их за­слу­га – сбор­ка и на­лад­ка па­ке­тов, доступ­ных всем в ви­де ис­ходников. Ри­чард Стол­л­мен дол­жен одоб­рять та­кую мо­дель!

Са­мое ин­те­рес­ное в па­ке­те для нас, по­жа­луй, это но­вые вер­сии ори­ен­ти­ро­ван­ных на ARM ин­ст­ру­мен­тов GNU (для сравнения, GNU ARM «за­мер» на уровне 2006 го­да). По­сколь­ку это ин­ст­ру­мен­ты GNU, вы мо­же­те ко­пи­ро­вать и ис­поль­зо­вать их в лю­бых про­ек­тах, не всту­пая в кон­фликт со сво­ей со­ве­стью (ес­ли она во­об­ще что-то го­во­рит вам по по­во­ду ко­пи­ро­вания про­грамм). К это­му сто­ит до­ба­вить биб­лио­те­ку glibc, со­б­ран­ную с ис­поль­зо­ванием за­го­ло­воч­ных фай­лов из бо­лее но­вых вер­сий ядер.

SDK, соз­дан­ные про­из­во­ди­те­ля­ми мо­биль­ных уст­ройств, обыч­но скры­ва­ют от поль­зо­ва­те­ля де­та­ли ра­бо­ты плат­фор­мы. Тем не ме­нее, зна­ние этих де­та­лей не толь­ко раз­ви­ва­ет мысль, но и (воз­мож­но) по­зво­лит вам дос­тичь уров­ня ле­ген­дар­но­го про­грам­ми­ста Ме­ла.

Це­ни­те­лям кра­си­во­го ас­семб­ле­ра

Как из­вест­но, на­стоя­щие про­грам­ми­сты пи­шут про­грам­мы ра­ди кра­со­ты. Са­мые же на­стоя­щие – ра­ди той кра­со­ты, ко­то­рую мож­но уви­деть толь­ко в ди­зас­семб­ле­ре (http://rixstep.com/2/2/20071015,01.shtml – клас­си­че­ский при­мер). По­смот­ри­те на про­стую реа­ли­за­цию функ­ции sign() на язы­ке C: 

 int sign(int x) {
 if (x > 0)
 return 1;
 if (x < 0)
 return -1;
 return 0;
 }

Сколь­ко пе­ре­хо­дов в ас­семб­лер­ном эк­вива­ленте этой функ­ции? Ес­ли вы ком­пи­ли­руе­те функ­цию с по­мо­щью GCC для ARM с вклю­ченным фла­гом -O3, от­ве­т будет «ни од­но­го»: 

cmp r0, #0
mov r0, #1
movgt pc, lr
mvn r0, #0
movge r0, #0
mov pc, lr

Пер­вая строч­ка ко­да срав­ни­ва­ет со­дер­жи­мое ре­ги­ст­ра r0 (пе­ре­да­ющего ар­гу­мент функ­ции) с ну­лем. Заметь­те суф­фик­сы (в сис­те­ме ко­манд ARM – ско­рее пре­фик­сы) ус­лов­но­го вы­пол­не­ния при ко­ман­дах mov, ма­ни­пу­ля­ции с ре­ги­ст­ра­ми PC (ад­рес сле­дую­щей вы­пол­няе­мой ин­ст­рук­ции) и LR (ад­рес воз­вра­та) для вы­хо­да из функ­ции. Однако ва­ри­ант 

 int sign(int x) {
 return (x > 0) - (x < 0);
 }

про­из­ве­дет код на од­ну ин­ст­рук­цию ко­роче (впро­чем, на­счет вы­иг­ры­ша по вре­ме­ни я не уве­рен).

Источник — «http://wiki.linuxformat.ru/wiki/index.php?title=LXF133:ARM&oldid=12473»
Персональные инструменты
купить
подписаться
Яндекс.Метрика