详细介绍构建ARM Linux的交叉编译工具链-EDA365

单片机 > 单片机程序设计 > 详情

详细介绍构建ARM Linux的交叉编译工具链

发布时间：

学习目标：

● 了解交叉编译工具链

● 理解分步构建交叉编译工具链的方法

● 学会使用Crosstool工具构建交叉编译工具链

2.1交叉编译工具链介绍

读者可能会有疑问，为什么要用交叉编译器？交叉编译通俗地讲就是在一种平台上编译出能运行在体系结构不同的另一种平台上的程式，比如在PC平台（X86CPU）上编译出能运行在以ARM为内核的CPU平台上的程式，编译得到的程式在X86 CPU平台上是不能运行的，必须放到ARM CPU平台上才能运行，虽然两个平台用的都是Linux系统。这种方法在异平台移植和嵌入式研发时非常有用。相对和交叉编译，平常做的编译叫本地编译，也就是在当前平台编译，编译得到的程式也是在本地执行。用来编译这种跨平台程式的编译器就叫交叉编译器，相对来说，用来做本地编译的工具就叫本地编译器。所以要生成在目标机上运行的程式，必须要用交叉编译工具链来完成。在裁减和制定linux内核用于嵌入式系统之前，由于一般嵌入式研发系统存储大小有限，通常都要在性能优越的PC上建立一个用于目标机的交叉编译工具链，用该交叉编译工具链在PC上编译目标机上要运行的程式。交叉编译工具链是个由编译器、连接器和解释器组成的综合研发环境，交叉编译工具链主要由binutils、gcc和glibc 3个部分组成。有时出于减小 libc 库大小的考虑，也能用别的 c 库来代替 glibc，例如 uClibc、dietlibc 和 newlib。建立交叉编译工具链是个相当复杂的过程，如果不想自己经历复杂繁琐的编译过程，网上有一些编译好的可用的交叉编译工具链能下载，但就以学习为目的来说读者有必要学习自己制作一个交叉编译工具链。本章通过具体的实例讲述基于ARM的嵌入式Linux交叉编译工具链的制作过程。

构建交叉编译器的第一个步骤就是确定目标平台。在GNU系统中，每个目标平台都有一个明确的格式，这些信息用于在构建过程中识别要使用的不同工具的正确版本。因此，当在一个特定目标机下运行GCC时，GCC便在目录路径中查找包含该目标规范的应用程式路径。GNU的目标规范格式为CPU-PLATFORM-OS。例如x86/i386 目标机名为i686-pc-linux-gnu。本章的目的是讲述建立基于ARM平台的交叉工具链，所以目标平台名为arm-linux-gnu。

通常构建交叉工具链有3种方法。

方法一分步编译和安装交叉编译工具链所需要的库和原始码，最终生成交叉编译工具链。该方法相对比较困难，适合想深入学习构建交叉工具链的读者。如果只是想使用交叉工具链，建议使用方法二或方法三构建交叉工具链。

方法二通过Crosstool脚本工具来实现一次编译生成交叉编译工具链，该方法相对于方法一要简单许多，并且出错的机会也非常少，建议大多数情况下使用该方法构建交叉编译工具链。

方法三直接通过网上（ftp.arm.kernel.org.uk）下载已制作好的交叉编译工具链。该方法的好处不用多说，当然是简单省事，但和此同时该方法有一定的弊端就是局限性太大，因为毕竟是别人构建好的，也就是固定的没有灵活性，所以构建所用的库及编译器的版本也许并不适合你要编译的程式，同时也许会在使用时出现许多莫名的错误，建议读者慎用此方法。

为了让读者真正的学习交叉编译工具链的构建，下面将重点周详地介绍前两种构建ARM Linux交叉编译工具链的方法。

2.2.1分步构建交叉编译链

分步构建，顾名思义就是一步一步地建立交叉编译链，不同于2.2.2节中讲述的Crosstool脚本工具一次编译生成的方法，该方法适合那些希望深入学习了解构建交叉编译工具链的读者。该方法相对来说难度较大，通常情况下困难重重，犹如唐僧西天取经，不过本文会尽可能周详地介绍构建的每一个步骤，读者完万能根据本节的内容自己独立实践，构建自己的交叉工具链。该过程所需的时间较长，希望读者有较强的耐心和毅力去学习和实践他，通过实践能使读者更加清晰交叉编译器的构建过程及各个工具包的作用。该方法所需资源如表2.1所示。

表2.1所需资源

安装包

下载地址

安装包

下载地址

linux-2.6.10.tar.gz

ftp.kernel.org

glibc-2.3.2.tar.gz

ftp.gnu.org

binuTIls-2.15.tar.bz2

ftp.gnu.org

glibc-linuxthreads-2.3.2.tar.gz

ftp.gnu.org

gcc-3.3.6.tar.gz

ftp.gnu.org

通过相关站点下载以上资源后，就能开始建立交叉编译工具链了。

1．建立工作目录

首先建立工作目录，工作目录就是在什么目录下构建交叉工具链，目录的构建一般没有特别的需求，能根据个人喜好建立。以下所建立的目录是作者自定义的，当前的用户定义为mike，因此用户目录为/home/mike，在用户目录下首先建立一个工作目录（armlinux），建立工作目录的命令行操作如下：

# cd /home/mike

# mkdir armlinux

再在这个工作目录armlinux下建立3个目录 build-tools、kernel 和 tools。具体操作如下：

# cd armlinux

# mkdir build-tools kernel tools

其中各目录的作用如下。

● build-tools用来存放下载的binuTIls、gcc、glibc等原始码和用来编译这些原始码的目录；

● kernel用来存放内核原始码；

● tools用来存放编译好的交叉编译工具和库文件。

2．建立环境变量

该步骤的目的是为了方便重复输入路径，因为重复操作每件相同的事情总会让人觉得非常麻烦，如果读者不习惯使用环境变量就能略过该步，直接输入绝对路径就能。声明以下环境变量的目的是在之后编译工具库的时候会用到，非常方便输入，尤其是能降低输错路径的风险。

# export PRJROOT=/home/mike/armlinux

# export TARGET=arm-linux

# export PREFIX=$PRJROOT/tools

# export TARGET_PREFIX=$PREFIX/$TARGET

# export PATH=$PREFIX/bin:$PATH

注意，用export声明的变量是临时的变量，也就是当注销或更换了控制台，这些环境变量就消失了，如果还需要使用这些环境变量就必须重复export操作，所以有时会非常麻烦。值得庆幸的是，环境变量也能定义在bashrc文件中，这样当注销或更换控制台时，这些变量就一直有效，就不用老是export这些变量了。

3．编译、安装BinuTIls

BinuTIls是GNU工具之一，他包括连接器、汇编器和其他用于目标文件和档案的工具，他是二进制代码的处理维护工具。安装Binutils工具包含的程式有addr2line、ar、as、C++filt、gprof、ld、nm、objcopy、objdump、ranlib、readelf、size、strings、strip、libiberty、libbfd和libopcodes。对这些程式的简单解释如下。

● addr2line把程式地址转换为文件名和行号。在命令行中给他一个地址和一个可执行文件名，他就会使用这个可执行文件的调试信息指出在给出的地址上是哪个文件及行号。

● ar建立、修改、提取归档文件。归档文件是包含多个文件内容的一个大文件，其结构确保了能恢复原始文件内容。

● as主要用来编译GNU C编译器gcc输出的汇编文件，产生的目标文件由连接器ld连接。

●c++filt连接器使用他来过滤 C++ 和Java符号，防止重载函数冲突。

● gprof显示程式调用段的各种数据。

● ld是连接器，他把一些目标和归档文件结合在一起，重定位数据，并连接符号引用。通常，建立一个新编译程式的最后一步就是调用ld。

● nm列出目标文件中的符号。

● objcopy把一种目标文件中的内容复制到另一种类型的目标文件中。

● objdump显示一个或更多目标文件的信息。使用选项来控制其显示的信息，他所显示的信息通常只有编写编译工具的人才感兴趣。

● ranlib产生归档文件索引，并将其保存到这个归档文件中。在索引中列出了归档文件各成员所定义的可重分配目标文件。

● readelf显示elf格式可执行文件的信息。

● size列出目标文件每一段的大小及总体的大小。默认情况下，对于每个目标文件或一个归档文件中的每个模块只产生一行输出。