構(gòu)建ARM Linux交叉編譯工具鏈

該步驟的目的是為了方便重復(fù)輸入路徑，因?yàn)橹貜?fù)操作每件相同的事情總會讓人覺得很麻煩，如果讀者不習(xí)慣使用環(huán)境變量就可以略過該步，直接輸入絕對路徑就可以。聲明以下環(huán)境變量的目的是在之后編譯工具庫的時候會用到，很方便輸入，尤其是可以降低輸錯路徑的風(fēng)險。

# export PRJROOT=/home/mike/armlinux

# export TARGET=arm-linux

# export PREFIX=$PRJROOT/tools

# export TARGET_PREFIX=$PREFIX/$TARGET

# export PATH=$PREFIX/binPATH

注意，用export聲明的變量是臨時的變量，也就是當(dāng)注銷或更換了控制臺，這些環(huán)境變量就消失了，如果還需要使用這些環(huán)境變量就必須重復(fù)export操作，所以有時會很麻煩。值得慶幸的是，環(huán)境變量也可以定義在bashrc文件中，這樣當(dāng)注銷或更換控制臺時，這些變量就一直有效，就不用老是export 這些變量了。

3．編譯、安裝Binutils

Binutils 是GNU工具之一，它包括連接器、匯編器和其他用于目標(biāo)文件和檔案的工具，它是二進(jìn)制代碼的處理維護(hù)工具。安裝Binutils工具包含的程序有 addr2line、ar、as、c++filt、gprof、ld、nm、objcopy、objdump、ranlib、readelf、size、 strings、strip、libiberty、libbfd和libopcodes。對這些程序的簡單解釋如下。

● addr2line 把程序地址轉(zhuǎn)換為文件名和行號。在命令行中給它一個地址和一個可執(zhí)行文件名，它就會使用這個可執(zhí)行文件的調(diào)試信息指出在給出的地址上是哪個文件以及行號。

● ar 建立、修改、提取歸檔文件。歸檔文件是包含多個文件內(nèi)容的一個大文件，其結(jié)構(gòu)保證了可以恢復(fù)原始文件內(nèi)容。

● as 主要用來編譯GNU C編譯器gcc輸出的匯編文件，產(chǎn)生的目標(biāo)文件由連接器ld連接。

● c++filt 連接器使用它來過濾 C++ 和 Java 符號，防止重載函數(shù)沖突。

● gprof 顯示程序調(diào)用段的各種數(shù)據(jù)。

● ld 是連接器，它把一些目標(biāo)和歸檔文件結(jié)合在一起，重定位數(shù)據(jù)，并連接符號引用。通常，建立一個新編譯程序的最后一步就是調(diào)用ld。

● nm 列出目標(biāo)文件中的符號。

● objcopy 把一種目標(biāo)文件中的內(nèi)容復(fù)制到另一種類型的目標(biāo)文件中。

● objdump 顯示一個或者更多目標(biāo)文件的信息。使用選項(xiàng)來控制其顯示的信息，它所顯示的信息通常只有編寫編譯工具的人才感興趣。

● ranlib 產(chǎn)生歸檔文件索引，并將其保存到這個歸檔文件中。在索引中列出了歸檔文件各成員所定義的可重分配目標(biāo)文件。

● readelf 顯示elf格式可執(zhí)行文件的信息。

● size 列出目標(biāo)文件每一段的大小以及總體的大小。默認(rèn)情況下，對于每個目標(biāo)文件或者一個歸檔文件中的每個模塊只產(chǎn)生一行輸出。

● strings 打印某個文件的可打印字符串，這些字符串最少4個字符長，也可以使用選項(xiàng)-n設(shè)置字符串的最小長度。默認(rèn)情況下，它只打印目標(biāo)文件初始化和可加載段中的可打印字符；對于其他類型的文件它打印整個文件的可打印字符。這個程序?qū)τ诹私夥俏谋疚募膬?nèi)容很有幫助。

● strip 丟棄目標(biāo)文件中的全部或者特定符號。

● libiberty 包含許多GNU程序都會用到的函數(shù)，這些程序有g(shù)etopt、obstack、strerror、strtol和strtoul。

● libbfd 二進(jìn)制文件描述庫。

● libopcode 用來處理opcodes的庫，在生成一些應(yīng)用程序的時候也會用到它。

Binutils工具安裝依賴于Bash、Coreutils、Diffutils、GCC、Gettext、Glibc、Grep、Make、Perl、Sed、Texinfo等工具。

介紹完Binutils工具后，下面將分步介紹安裝binutils-2.15的過程。

首先解壓binutils-2.15.tar.bz2包，命令如下：

# cd $PRJROOT/build-tools

# tar –xjvf binutils-2.15.tar.bz2

接著配置Binutils工具，建議建立一個新的目錄用來存放配置和編譯文件，這樣可以使源文件和編譯文件獨(dú)立開，具體操作如下：

# cd $PRJROOT/build-tools

# mkdir build-binutils

# cd build-binutils

# ../ binutils-2.15/configure --target=$TARGET --prefix=$PREFIX

其中選項(xiàng)–target的意思是制定生成的是 arm-linux 的工具，--prefix 是指出可執(zhí)行文件安裝的位置。執(zhí)行上述操作會出現(xiàn)很多check信息，最后產(chǎn)生 Makefile 文件。接下來執(zhí)行make和安裝操作，命令如下：

# make

# make install

該編譯過程較慢，需要數(shù)十分鐘，安裝完成后查看/home/mike/armlinux/tools/bin目錄下的文件，如果查看結(jié)果如下，表明此時Binutils工具已經(jīng)安裝結(jié)束。

# ls $PREFIX/bin

arm-linux-addr2line arm-linux-ld arm-linux-ranlib arm-linux-strip

arm-linux-ar arm-linux-nm arm-linux-readelf

arm-linux-as arm-linux-objcopy arm-linux-size

arm-linux-c++filt arm-linux-objdump arm-linux-strings

編譯器需要通過系統(tǒng)內(nèi)核的頭文件來獲得目標(biāo)平臺所支持的系統(tǒng)函數(shù)調(diào)用所需要的信息。對于Linux內(nèi)核，最好的方法是下載一個合適的內(nèi)核，然后復(fù)制獲得頭文件。需要對內(nèi)核做一個基本的配置來生成正確的頭文件；不過，不需要編譯內(nèi)核。對于本例中的目標(biāo)arm-linux，需要以下步驟。

（1）在kernel目錄下解壓linux-2.6.10.tar.gz內(nèi)核包，執(zhí)行命令如下：

# cd $PRJROOT/kernel

# tar –xvzf linux-2.6.10.tar.gz

（2）接下來配置編譯內(nèi)核使其生成正確的頭文件，執(zhí)行命令如下：

# cd linux-2.6.10

# make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- menuconfig

其中ARCH=arm表示是以arm為體系結(jié)構(gòu)，CROSS_COMPILE=arm-linux-表示是以arm-linux-為前綴的交叉編譯器。也可以用config和xconfig來代替menuconfig，推薦用make menuconfig，這也是內(nèi)核開發(fā)人員用的最多的配置方法。注意在配置時一定要選擇處理器的類型，這里選擇三星的S3C2410（System Type->ARM System Type->/Samsung S3C2410），如圖2.1所示。配置完退出并保存，檢查一下內(nèi)核目錄中的include/linux/version.h和 include/linux/autoconf.h文件是不是生成了，這是編譯glibc時要用到的，如果version.h 和 autoconf.h 文件存在，說明生成了正確的頭文件。

復(fù)制頭文件到交叉編譯工具鏈的目錄，首先需要在/home/mike/armlinux/tools/arm-linux目錄下建立工具的頭文件目錄inlcude，然后復(fù)制內(nèi)核頭文件到此目錄下，具體操作如下：

# mkdir –p $TARGET_PREFIX/include

# cp –r $PRJROOT/kernel/linux-2.6.10/include/linux $TARGET_PREFIX/include

# cp –r $PRJROOT/kernel/linux-2.6.10/include/asm-arm $TARGET_PREFIX/include/asm

5．編譯安裝boot-trap gcc

這一步的目的主要是建立arm-linux-gcc工具，注意這個gcc沒有g(shù)libc庫的支持，所以只能用于編譯內(nèi)核、BootLoader等不需要C庫支持的程序，后面創(chuàng)建C庫也要用到這個編譯器，所以創(chuàng)建它主要是為創(chuàng)建C庫做準(zhǔn)備，如果只想編譯內(nèi)核和BootLoader，那么安裝完這個就可以到此結(jié)束。安裝命令如下：

# cd $PRJROOT/build-tools

# tar –xvzf gcc-3.3.6.tar.gz

# mkdir build-gcc

# cd gcc-3.3.6

# vi gcc/config/arm/t-linux

由于是第一次安裝ARM交叉編譯工具，沒有支持libc庫的頭文件，所以在gcc/config/arm/t- linux文件中給變量TARGET_LIBGCC2_CFLAGS增加操作參數(shù)選項(xiàng)-Dinhibit_libc -D__gthr_ posix_h來屏蔽使用頭文件，否則一般默認(rèn)會使用/usr/inlcude頭文件。

將TARGET_LIBGCC2-CFLAGS = -fomit-frame-pointer –fPIC改為TARGET_LIBGCC2- CFLAGS=-fomit-frame-pointer–fPIC -Dinhibit_libc -D__gthr_posix_h

修改完t-linux文件后保存，緊接著執(zhí)行配置操作，如下命令：

# cd build-gcc

# ../ build-gcc /configure --target=$TARGET --prefix=$PREFIX --enable-languages=c

--disable-threads --disable-shared

其中選項(xiàng)--enable-languages=c表示只支持C語言，--disable-threads表示去掉thread功能，這個功能需要glibc的支持。--disable-shared表示只進(jìn)行靜態(tài)庫編譯，不支持共享庫編譯。

接下來執(zhí)行編譯和安裝操作，命令如下：

# make

# make install

安裝完成后，在/home/mike/armlinux/tools/bin下查看，如果arm-linux-gcc等工具已經(jīng)生成，表示boot-trap gcc工具已經(jīng)安裝成功。

6．建立glibc庫

glibc是GUN C庫，它是編譯Linux系統(tǒng)程序很重要的組成部分。安裝glibc-2.3.2版本之前推薦先安裝以下的工具：

● GNU make 3.79或更新；

● GCC 3.2或更新；

● GNU binutils 2.13或更新。

首先解壓glibc-2.2.3.tar.gz和glibc-linuxthreads-2.2.3.tar.gz源代碼，操作如下：

# cd $PRJROOT/build-tools

# tar -xvzf glibc-2.2.3.tar.gz

# tar -xzvf glibc-linuxthreads-2.2.3.tar.gz --directory=glibc-2.2.3

然后進(jìn)行編譯配置，glibc-2.2.3配置前必須新建一個編譯目錄，否則在glibc-2.2.3目錄下不允許進(jìn)行配置操作，此處在$PRJROOT/build-tools目錄下建立名為build-glibc的目錄，配置操作 如下：

# cd $PRJROOT/build-tools

# mkdir build-glibc

# cd build-glibc

# CC=arm-linux-gcc ../glibc-2.2.3 /configure --host=$TARGET --prefix="/usr"

--enable-add-ons --with-headers=$TARGET_PREFIX/include

選項(xiàng)CC=arm-linux-gcc是把CC（Cross Compiler）變量設(shè)成剛編譯完的gcc，用它來編譯glibc。--prefix="/usr"定義了一個目錄用于安裝一些與目標(biāo)機(jī)器無關(guān)的數(shù)據(jù)文件，默認(rèn)情況下是/usr/local目錄。--enable-add-ons是告訴glibc用linuxthreads包，在上面已經(jīng)將它放入 glibc源代碼目錄中，這個選項(xiàng)等價于-enable-add-ons=linuxthreads。--with-headers告訴glibc linux內(nèi)核頭文件的目錄 位置。

配置完后就可以編譯和安裝 glibc了，具體操作如下：

# make

# make install

由于第一次安裝的gcc沒有交叉glibc的支持，現(xiàn)在已經(jīng)安裝了glibc，所以需要重新編譯來支持交叉glibc。并且上面的gcc也只支持C語言，現(xiàn)在可以讓它同時支持C語言還要和C++語言。具體操作如下：

# cd $PRJROOT/build-tools/gcc-2.3.6

# ./configure --target=arm-linux --enable-languages=c,c++ --prefix=$PREFIX

# make

# make install

安裝完成后會發(fā)現(xiàn)在$PREFIX/bin目錄下又多了arm-linux-g++ 、arm-linux-c++等文件。

# ls $PREFIX/bin

arm-linux-addr2line arm-linux-g77 arm-linux-gnatbind arm-linux-ranlib

arm-linux-ar arm-linux-gcc arm-linux-jcf-dump arm-linux-readelf

arm-linux-as arm-linux-gcc-3.3.6 arm-linux-jv-scan arm-linux-size

arm-linux-c++ arm-linux-gccbug arm-linux-ld arm-linux-strings

arm-linux-c++filt arm-linux-gcj arm-linux-nm arm-linux-strip

arm-linux-cpp arm-linux-gcjh arm-linux-objcopy grepjar

arm-linux-g++ arm-linux-gcov arm-linux-objdump jar

8．測試交叉編譯工具鏈

到此為止，已經(jīng)介紹完了用分步構(gòu)建的方法建立交叉編譯工具鏈。下面通過一個簡單的程序測試剛剛建立的交叉編譯工具鏈看是否能夠正常工作。寫一個最簡單的hello.c源文件，內(nèi)容如下：

#include

int main( )

{

printf(“Hello,world!n”);

return 0;

}

通過以下命令進(jìn)行編譯，編譯后生成名為hello的可執(zhí)行文件，通過file命令可以查看文件的類型。當(dāng)顯示以下信息時表明交叉工具鏈正常安裝了，通過編譯生成了ARM體系可執(zhí)行的文件。注意，通過該交叉編譯鏈編譯的可執(zhí)行文件只能在ARM體系下執(zhí)行，不能在基于X86的普通PC上執(zhí)行。

# arm-linux-gcc –o hello hello.c

# file hello

hello: ELF 32-bit LSB executable, ARM, version 1 (ARM), for GNU/Linux 2.4.3,

dynamically linked (uses shared libs), not stripped

Crosstool 是一組腳本工具集，可構(gòu)建和測試不同版本的gcc和glibc，用于那些支持glibc的體系結(jié)構(gòu)。它也是一個開源項(xiàng)目，下載地址是http: //kegel.com/crosstool。用Crosstool構(gòu)建交叉工具鏈要比上述的分步編譯容易得多，并且也方便許多，對于僅僅為了工作需要構(gòu)建交叉編譯工具鏈的讀者建議使用此方法。用Crosstool工具構(gòu)建所需資源如表2.2所示。

表2.2 所需資源

安裝包 下載地址
crosstool-0.42.tar.gz [url]http://kegel.com/crosstool [/url]
linux-2.6.10.tar.gz ftp.kernel.org
binutils-2.15.tar.bz2 ftp.gnu.org
gcc-3.3.6.tar.gz ftp.gnu.org
glibc-2.3.2.tar.gz ftp.gnu.org
glibc-linuxthreads-2.3.2.tar.gz ftp.gnu.org
linux-libc-headers-2.6.12.0.tar.bz2 ftp.gnu.org

1．準(zhǔn)備資源文件

首先從網(wǎng)上下載所需資源文件linux-2.6.10.tar.gz、binutils-2.15.tar.bz2、gcc-3.3.6.tar.gz、 glibc- 2.3.2.tar.gz、glibc-linuxthreads-2.3.2.tar.gz和linux-libc-headers- 2.6.12.0.tar.bz2。然后將這些工具包文件放在新建的/home/mike/downloads目錄下，最后在/home/mike目錄下解壓crosstool-0.42.tar.gz，命令如下：

# cd /home/mike

# tar –xvzf crosstool-0.42.tar.gz

2．建立腳本文件

接著需要建立自己的編譯腳本，起名為arm.sh，為了簡化編寫arm.sh，尋找一個最接近的腳本文件demo-arm.sh作為模板，然后將該腳本的內(nèi)容復(fù)制到arm.sh，修改arm.sh腳本，具體操作如下：

# cd crosstool-0.42

# cp demo-arm.sh arm.sh

# vi arm.sh

修改后的arm.sh腳本內(nèi)容如下：

#!/bin/sh

set -ex

TARBALLS_DIR=/home/mike/downloads # 定義工具鏈源碼所存放位置。

RESULT_TOP=/opt/crosstool # 定義工具鏈的安裝目錄

export TARBALLS_DIR RESULT_TOP

GCC_LANGUAGES="c,c++" # 定義支持C, C++語言

export GCC_LANGUAGES

# 創(chuàng)建/opt/crosstool目錄

mkdir -p $RESULT_TOP

# 編譯工具鏈，該過程需要數(shù)小時完成。

eval cat arm.dat gcc-3.3.6-glibc-2.3.2.dat sh all.sh --notest

echo Done.

3．建立配置文件

在arm.sh 腳本文件中需要注意arm.dat和gcc-3.3.6-glibc-2.3.2.dat兩個文件，這兩個文件是作為Crosstool的編譯的配置文件。其中arm.dat文件內(nèi)容如下，主要用于定義配置文件、定義生成編譯工具鏈的名稱以及定義編譯選項(xiàng)等。

KERNELCONFIG=pwd/arm.config # 內(nèi)核的配置

TARGET=arm-linux- # 編譯生成的工具鏈名稱

TARGET_CFLAGS="-O" # 編譯選項(xiàng)

gcc-3.3.6-glibc-2.3.2.dat文件內(nèi)容如下，該文件主要定義編譯過程中所需要的庫以及它定義的版本，如果在編譯過程中發(fā)現(xiàn)有些庫不存在時，Crosstool會自動在相關(guān)網(wǎng)站上下載，該工具在這點(diǎn)上相對比較智能，也非常有用。

BINUTILS_DIR=binutils-2.15

GCC_DIR=gcc-3.3.6

GLIBC_DIR=glibc-2.3.2

GLIBCTHREADS_FILENAME=glibc-linuxthreads-2.3.2

LINUX_DIR=linux-2.6.10

LINUX_SANITIZED_HEADER_DIR=linux-libc-headers-2.6.12.0

將Crosstool的腳本文件和配置文件準(zhǔn)備好之后，開始執(zhí)行arm.sh腳本來編譯交叉編譯工具。具體執(zhí)行命令如下：

# cd crosstool-0.42

# ./arm.sh

經(jīng)過數(shù)小時的漫長編譯之后，會在/opt/crosstool目錄下生成新的交叉編譯工具，其中包括以下內(nèi)容：

arm-linux-addr2line arm-linux-g++ arm-linux-ld arm-linux-size

arm-linux-ar arm-linux-gcc arm-linux-nm arm-linux-strings

arm-linux-as arm-linux-gcc-3.3.6 arm-linux-objcopy arm-linux-strip

arm-linux-c++ arm-linux-gccbug arm-linux-objdump fix-embedded-paths

arm-linux-c++filt arm-linux-gcov arm-linux-ranlib

arm-linux-cpp arm-linux-gprof arm-linux-readelf

5．添加環(huán)境變量

然后將生成的編譯工具鏈路徑添加到環(huán)境變量PATH上去，添加的方法是在系統(tǒng)/etc/ bashrc文件的最后添加下面一行，如圖2.2所示。

用Vi編輯器在bashrc文件中添加環(huán)境變量

export PATH=/opt/crosstool/gcc-3.3.6-glibc-2.3.2/arm-linux/bin:$PATH

設(shè)置完環(huán)境變量，也就意味著交叉編譯工具鏈已經(jīng)構(gòu)建完成，然后就可以用2.2.1.8節(jié)中的方法進(jìn)行測試剛剛建立的工具鏈，此處就不用再贅述。