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(huì)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(shí)候會(huì)用到，很方便輸入，尤其是可以降低輸錯(cuò)路徑的風(fēng)險(xiǎn)。

# 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(shí)的變量，也就是當(dāng)注銷或更換了控制臺(tái)，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(shí)會(huì)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(tái)時(shí)，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(gè)地址和一個(gè)可執(zhí)行文件名，它就會(huì)使用這個(gè)可執(zhí)行文件的調(diào)試信息指出在給出的地址上是哪個(gè)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(gè)文件內(nèi)容的一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)目標(biāo)文件或者一個(gè)歸檔文件中的每個(gè)模塊只產(chǎn)生一行輸出。

● strings 打印某個(gè)文件的可打印字符串，這些字符串最少4個(gè)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(gè)文件的可打印字符。這個(gè)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(huì)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(shí)候也會(huì)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(gè)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(huì)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(shí)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(tái)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(gè)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(gè)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(shí)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(shí)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(gè)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(gè)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(gè)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(huì)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)選項(xiàng)等價(jià)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(shí)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(huì)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(gè)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(gè)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(shí)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(gè)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(gè)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(shí)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(gè)文件，這兩個(gè)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(shí)，Crosstool會(huì)自動(dòng)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(shí)的漫長編譯之后，會(huì)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。