嵌入式Linux下USB驱动程序的研究与开发

摘      要

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嵌入式是一个快速发展的领域，目前50%左右的项目选择源代码开放的Linux作为嵌入式操作系统。但嵌入式Linux操作系统仍然没有做到在硬件配置上的即插即用。 通用串行总线(USB)是一种高传输速率的串行接口总线, 综合了一个多平台标准，其低成本,兼容性强,可连接大量的外部设备,融合先进的功能等优点,使其在嵌入式系统领域得到了广泛的应用。因此，研究和开发嵌入式Linux系统下的USB设备驱动程序就具有很好的应用价值。
本文首先介绍了嵌入式开发的基础知识，包括Linux环境下的makefile程序编译，目标机与宿主机的交叉编译环境的建立以及交叉编译的步骤， USB的系统组成、传输方式以及嵌入式Linux下设备驱动程序的开发模式，最后针对JXARM-2410平台，具体实现了一个USB设备驱动程序, 通过模块加载，表明该USB设备驱动程序能够实现对U盘的挂接，读取U盘中的数据。

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关键词：Linux； 源代码开放； 嵌入式； 即插即用； USB驱动
 Linux下程序的编译：makefile 
   什么是makefile？makefile关系到了整个工程的编译规则。一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作，因为makefile就像一个Shell脚本一样，其中也可以执行操作系统的命令。
    makefile带来的好处就是——“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具，一般来说，大多数的IDE都有这个命令，比如：Delphi的make，Visual C++的nmake，Linux下GNU的make。makefile成为了一种在工程方面的编译方法。一般来说，无论是C、C++，首先要把源文件编译成中间代码文件，在Windows下也就是 .obj 文件，UNIX下是 .o 文件，即 Object File，这个动作叫做编译（compile）。然后再把大量的Object File合成执行文件，这个动作叫作链接（link）。
    编译时，编译器需要的是语法的正确，函数与变量的声明的正确。对于后者，通常是你需要告诉编译器头文件的所在位置（头文件中应该只是声明，而定义应该放在C/C++文件中），只要所有的语法正确，编译器就可以编译出中间目标文件。一般来说，每个源文件都应该对应于一个中间目标文件（O文件或是OBJ文件）。 think58.com [来源：http://www.think58.com]
    链接时，主要是链接函数和全局变量，所以可以使用这些中间目标文件（O文件或是OBJ文件）来链接我们的应用程序。链接器并不管函数所在的源文件，只管函数的中间目标文件（Object File），在大多数时候，由于源文件太多，编译生成的中间目标文件太多，而在链接时需要明显地指出中间目标文件名，这对于编译很不方便，所以要给中间目标文件打个包，在Windows下这种包叫“库文件”（Library File)，也就是 .lib 文件，在UNIX下，是Archive File，也就是 .a 文件。
    源文件首先会生成中间目标文件，再由中间目标文件生成执行文件。在编译时，编译器只检测程序语法，和函数、变量是否被声明。如果函数未被声明，编译器会给出一个警告，但可以生成Object File。而在链接程序时，链接器会在所有的Object File中找寻函数的实现，如果找不到，那到就会报链接错误码（Linker Error），在VC下，这种错误一般是：Link 2001错误，意思说是说，链接器未能找到函数的实现。需要指定函数的Object File。make命令执行时，需要一个 Makefile 文件，以告诉make命令需要怎么样的去编译和链接程序。
 交叉编译步骤
创建编译环境。在这个过程中，将设置一些环境变量，创建安装目录，安装内核源代码和头文件等。 think58.com

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    创建binutils。这个过程结束后，会创建类似arm-linux-ld等工具。
Binutils是一组开发工具，包括链接器，汇编器以及其他用于目标文件和档案的工具。首先要安装的软件包使binutils。这非常重要,因为glibc和gcc会针对可用的连接器和汇编器进行多种测试，以决定打开某些特性。
    创建一个交叉编译版本的gcc。注意：在这个过程中只能编译C程序，而不能编译C++程序。
    创建交叉编译版本的gcc,需要交叉编译版本的glibc及其头文件，而交叉编译版本的glibc是通过交叉编译版本的gcc创建的。面对这个先有鸡还是先有蛋的问题，解决办法是先只编译对C语言的支持，禁止支持线程。
    创建一个交叉编译版本的glibc。这里最容易出现问题。glibc是一个提供系统调用和基本函数的C语言库，比如open,malloc和printf等，所有动态链接的程序都要用到它。创建glibc需要的时间更长。
    创建一个交叉编译版本的gdb。在这个过程结束后，会创建ARM-Linux-gdb。
重新创建gcc，前面创建gcc的过程没有编译C++编译器，现在glibc已经准备好了，所以这个步骤将完善gcc的交叉编译并重新创建glibc。
  如果在交叉编译过程中出现错误,那么需要检查： [版权所有：http://think58.com]
（1）版本选择是否正确，以及是否安装了相应的补丁。
（2）库文件路径是否正确，系统环境变量是否设置正确。