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|OS开发爱好者福利：树莓派上编译C语言，顺便掌握一波硬件知识


编辑：陈萍
树莓派虽小 ， 小到仅有信用卡大小 ， 但功能却和普通电脑无异 ， 可以将其连接电视、显示器、键盘鼠标等设备使用 。 也可以处理文字、电子表格、媒体甚至是游戏 。 那么这个神奇的小电脑 ， 怎样用它来进行编程呢？下面介绍一篇利用树莓派进行裸机编程的教程 ， 顺便学习一下接口、硬件等知识 。
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近日 ， 有人在 GitHub 上开源了一个关于树莓派的教程 。 不同于以往的树莓派开发 ， 这篇教程的核心内容是讨论如何在树莓派上进行裸机编程 。
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教程地址：https://github.com/bztsrc/raspi3-tutorial
在树莓派 3 上进行裸机编程
该系列教程面向那些想要编译自己的树莓派裸机应用程序的人 ， 具体目标受众是那些对树莓派硬件不熟悉 ， 但在业余时间又爱好 OS 的开发人员 。 在这篇教程里 ， 作者给出了一些示例来完成基本的操作 ， 比如：将代码写入串行控制台、从串行控制台中读取按键、设置屏幕分辨率并绘制到线性帧缓冲区 。 此外 ， 作者还展示了如何获取硬件的序列号、硬件支持的随机数 ， 以及如何从启动分区读取文件 。
需要注意的是：这篇教程没有涉及编写 OS 。 诸如内存管理、虚拟文件系统、实现多任务处理之类的主题也不会介绍 。 该教程将重点介绍与硬件的接口 ， 而不是关于 OS 的理论 。 此外 ， 该教程假设你具有一定的 GNU/Linux 知识 ， 对编译程序、创建磁盘和文件系统镜像有一定的了解 。
对于为何选择树莓派 3 ， 作者给出了解释：首先 ， 它既便宜又容易买到 。 第二 ， 它是 64 位的 ， 拥有非常大的地址空间 。 第三 ， 它只使用 MMIO ， 这使得编程更容易 。
该教程使用 C 语言进行开发 ， 因为 C 语言能够直接对硬件进行开发 。
预备知识
在开始前 ， 你将需要在 FAT 文件系统上使用交叉编译器（有关详细信息 ， 请参见 00_crosscompiler 目录）和带有固件文件的 Micro SD 卡 。
每个目录都有一个 Makefile.gcc 以及 Makefile.clang 。 确保 Makefile 符号链接根据你自己选择的交叉编译器指向版本 。
作者给出的建议是买一个 Micro SD 卡 USB 适配器（许多制造商都会提供这种适配器的 SD 卡） ， 这样就可以像 USB 一样将该卡连接到任何台式计算机上 ， 而不需要特殊的读卡器接口（尽管现在很多笔记本电脑都有这种接口） 。 如果你不喜欢 dd 命令 ， 你也可以选择 USBImager ， 这是一个简单的 GUI 应用程序 ， 具有可移植的可执行文件 ， 可用于 Windows、MacOSX 和 Linux 操作系统 。
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Micro-SD 卡 USB 适配器 。
在带有 LBA FAT32（类型 0x0C）分区的 SD 卡上创建 MBR 分区方案 ， 并对其格式化 ， 然后将 bootcode.bin、start.elf 以及 fixup.dat 复制到其中 。 或者 ， 你可以下载一个 raspbian 镜像 ， dd 命令烧写到 SD 卡 ， mount 挂载并删除不必要的. img 文件 。 不管你喜欢哪种方法 ， 重点是你将使用这些教程创建 kernel8.img ， 而且必须复制到 SD 卡的根目录中 ， 后者不应该存在其他. img 文件 。
建议使用 USB 串行调试电缆 。 把它连接到 GPIO 引脚 14/15 ， 然后在电脑上按如下方式运行 minicom：
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USB 串行调试电缆
仿真
不幸的是 ， 官方的 qemu 二进制文件还不支持树莓派 3 。 但作者已经实现了 ， 并将很快发布（更新：在 qemu2.12 中提供）(https://wiki.qemu.org/ChangeLog/2.12#ARM) 。 在此之前 ， 你必须从最新的源代码编译 qemu 。 编译后 ， 可进行如下操作：


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