可能很多人初次接触编译嵌入式工程都是在IDE上，IDE对于初学者会比较方便，因为他隐藏了包括工程构建、代码调试以及镜像烧写的很多细节。如果希望进一步学习SOC体系结构，在完全的linux环境中进行工程构建和调试是非常必要的，这里逐步介绍如何在完全的linux环境下进行工程构建、代码编译、gdb调试以及烧写镜像的方法，同时使用一个开源项目armdbg¹作为step-by-step的例子以供大家参考学习.

编译环境

arm gcc

Linux下的arm cortex编译器为arm-none-eabi-gcc, 这是一个编译工具系列，其中不仅包含gcc, 也包括objdump,nm等工具。一般在不同的发行版中可以直接通过包管理下载，例如在Ubuntu上可通过： sudo apt install gcc-arm-none-eabi ,但最好直接去arm官网下载最新版本², 解压后将目录加入环境变量即可。

为确认是否安装成功，在终端中输入： arm-none-eabi-gcc --version， 如果有对应版本信息输出则成功。

构建代码工程

Makefile

首先需要确保make 已安装，Makefile的编写具有一定技巧性，内容超过了这篇文章的范围，大家可以参考这个demo项目armdbg进行修改移植¹

Link Script

链接脚本用于指定代码和内存各部分在硬件中的分布，同时也可以用于具体控制某段代码的地址范围，展开说的话也是很多内容，这里同样可以先参考我的一个基于stm32的demo armdbg¹

Startup File

Startup file是系统启动后最开始进入的代码，按照不同习惯可以作为汇编或者c文件存在，在这个过程中主要是赋予初始栈指针，载入中断handler以及一个简单的bootloader过程，对于含有flash的嵌入式系统来说，一般这个bootloader过程只需要将初始化的全局变量.data段从flash复制到内存，以及将未初始的全局变量段.bss全部置为0即可。我的demo中包含了一个比较标准的atm-cortex m3的startup汇编文件，大家可以参考¹

Gdb 调试

对于交叉编译环境来说，典型的gdb调试框架如下，其中Host端分为gdb client和gdb server,通过tcp socket进行连接。而gdb server还需要另外和外部的硬件调试器Debugger通信，debugger再和目标板通过jtag等调试接口连接.

其中debugger作用是将jtag等调试接口协议转为usb协议到host，而gdb server用于起一个监听接口，相当于将硬件的jtag接口转化暴露为一个tcp socket接口，当gdb client 连接到gdb server后就可以探查内存，控制运行了。

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
+ Host                                  +
+   -------------       --------------  +
+   | gdb client|       | gdb server |  +
+   |           |------>|            |  +
+   ------------        ----------|---  +
++++++++++++++++++++++++++++++++++|++++++
                                  |
      |----------------------------
      |
+++++++++++++        jtag  ++++++++++++++++
+  Debugger + <===========>+ arm borad    +
+++++++++++++              ++++++++++++++++

调试器(Debugger)选择

硬件调试器有多种可供选择，常见的主要有：Jlink,STlink, CMSIS-DAP, FTDI,等等，一般推荐使用Jlink或者Stlink即可

pyOCD安装

gdb server同样有很多实现，这里推荐使用pyocd³,我的demo项目armdbg也是采用的这个，它是一个python编写的开源软件，可以直接通过pip 安装。

建立Gdb Server

首先按照上面的框架图连接好。 armdbg中已经将gdb建立过程集成到工程中，只需要打开一个终端，在armdbg工程目录下输入make gdbserver,如果看到已经建立一个端口为3333的连接，则gdb server启动成功。

连接Gdb Client

打开另外一个终端，在armdbg中输入make gdb，即可连接到gdb server并自动导入镜像文件，此时可以通过gdb命令进行调试，例如输入s进行单步跟踪，输入bt查看调用栈信息，输入c继续执行等等。

烧写镜像

烧写镜像在嵌入式系统中有多种方案，现在大多数系统都会有一个自带的bootloader，可以直接通过串口通讯，由bootloader接收镜像包再写入flash中，例如st的dfu。不过为了了解更多底层细节，还是建议尝试下从JTAG/SWD调试接口，通过硬件调试器进行烧写。同时这也是后面要提到的使用gdb进行调试的必须方法。

实际上在gdb调试阶段，在gdbclient端输入load 命令后已经将镜像烧写到目标板了，不过实际上有更为直接的方法，对于pyOCD 可以输入：

pyocd flash xxx.elf -t xxxx 即可,其中-t代表硬件类型，可以通过pyocd list --target 查看， 在armdbg中，已经将flash命令集成到makefile，可以直接通过 make flash进行烧写