建立ARM交叉编译环境 (arm-none-linux-gnueabi-gcc with EABI)

作者：wyjkk

昨天终于把交叉编译环境、移植内核和制作root文件系统在arm开发板上顺利跑通了。期间有的步骤很顺利，但更多的是被诸多问题困扰，比如最后一个不起眼的小问题导致文件系统无法加载，郁闷了我一个星期，最终通过分析慢慢发现了这个bug。还有各源码包版本的问题，而且网上很多介绍都是基于旧版本的。我这里全部用最新或较新的版本，当然，至于新旧版本到底哪个更好更合适，这是个智者见智的论题，不在本文讨论之列。我坚信很多人也遇到过或者即将遇到我曾经历过的错误和问题，因此我觉得把我过去两周做过的相关工作，详细地写下来，希望对大家有所帮助！


首先是平台和环境 ，我过去两周都是基于vmware 中ubuntu 10.04的，但是我发现ubuntu这个很火的桌面linux发行版本并不适合进行嵌入式开发，典型的麻烦就是系统缺少很多库、服务等等，需要自己手动安装，增加了不少额外的工作，和我以前用的SuSe 9比麻烦不少。不过所以现在我干脆全新装了一个SUSE 11.2 Enterprise Server 32bit，把过去的工作重复一遍，边编译边纪录，力求不遗漏细节!


过程预览：
1，准备工作，包括下载源码包、补丁、建立文件夹和设置环境变量等
2，建立内核头文件
3，建立binutils
4，建立bootstrap gcc
5，建立glibc
6，建立完整版本gcc
7，测试hello world


现在就让我们开始吧！  


1 准备工作

我使用的源码包和补丁 如下：
linux-2.6.34.tar.bz2
binutils-2.20.tar.gz
gcc-4.3.5.tar.bz2
glibc-2.11.tar.gz
glibc-linuxthreads-2.5.tar.bz2
glibc-ports-2.11.tar.bz2
glibc-2.11.2-gcc_fix-1.patch
至于怎么得到这些源码包，找google吧！


建立工作目录
自己选一个合适的地方，建立一个总文件夹Embedded，并且在其下建立 build-tools、kernel和tools三个子文件夹、我们以后的操作就都在这里进行了。

$ mkdir Embedded
$ cd Embedded
$ mkdir build-tools    kernel     tool
$ ls
build-tools    kernel     tool




各文件夹作用如下：

build-tools : 保存binutils、gcc 和 glibc的源代码和用来编译这些源代码的目录。
kernel        : 保存内核源代码和补丁。
tools          : 保存编译好的交叉编译工具和库文件。
然后在build-tools文件夹中建立如下子文件夹：




$ cd build-tools
$ mkdir build-binutils   build-boot-gcc   build-glibc  build-gcc


build-binutils    ：编译binutils的目录
build-boot-gcc ： 编译gcc 启动部分的目录
build-glibc        ：编译glibc的目录
build-gcc          ：编译完整gcc的目录





设置环境变量：

这里设置环境变量只是为了方便，因为每个工具的config都需要输入类似的变量，不如放在环境变量里。

在命令行下打开vi  ~/.bashrc，在文档最后输入下面几行，然后注销当前用户，重新登录

export PRJROOT=/home/jinglelong/MySoftware/Embedded
export TARGET=arm-none-linux-gnueabi
export PREFIX=$PRJROOT/tools
export TARGET_PREFIX=$PREFIX/$TARGET
export PATH=$PREFIX/bin:$PATH






各变量的具体意义如下：

PRJROOT                     : 整个工程的根目录，这里当然是Embeded了
TARGET                       : 目标文件对应的体系结构，arm-linux代表编译出来的target只能在arm体系结构中运行
PREFIX                        : 设置目标文件夹的路径前缀
TARGET_PREFIX          : 设置目标文件夹的路径前缀路径
PATH                           : 添加可执行文件的路径，这里主要是只中间编译工具等






2 建立内核include文件

$ ln -s  /home/jinglelong/MySoftware/Embedded/kernel/linux-2.6.34/include/linux  $TARGET_PREFIX/include/linux
$ ln -s  /home/jinglelong/MySoftware/Embedded/kernel/linux-2.6.34/include/asm-generic/      $TARGET_PREFIX/include/asm-generic
$ ln -s  /home/jinglelong/MySoftware/Embedded/kernel/linux-2.6.34/arch/arm/include/asm/  $TARGET_PREFIX/include/asm 




编译生成version头文件

这个是编译glibc时必须的，使用命令：make include/linux/version.h






3 建立binutils

解压binutils源码到文件夹： $PRJROOT/build-tools/binutils-2.20




配置:

cd $PRJROOT/build-tools/build-binutils
$ ../binutils-2.20/configure --target=$TARGET --prefix=$PREFIX


编译：make
出错：
../../binutils-2.20/gas/config/tc-arm.c: In function ‘make_mapping_symbol’:
../../binutils-2.20/gas/config/tc-arm.c:2489: error: suggest braces around empty body in an ‘if’ statement
打开文件binutils-2.20/gas/config/tc-arm.c，把2490行的语句，用一对大括号括起来就可以了




安装： make install
完成后检查一下$PREFIX文件夹，是不是多了三个子文件夹，bin, lib, share? 打开bin，发现里面生成了14个可执行文件：


[root@localhost bin]# ls
arm-none-linux-gnueabi-addr2line  arm-none-linux-gnueabi-as   arm-none-linux-gnueabi-gprof  arm-none-linux-gnueabi-nm       arm-none-linux-gnueabi-objdump  arm-none-linux-gnueabi-readelf  arm-none-linux-gnueabi-strings arm-none-linux-gnueabi-ar         arm-none-linux-gnueabi-c++filt  arm-none-linux-gnueabi-ld     arm-none-linux-gnueabi-objcopy  arm-none-linux-gnueabi-ranlib   arm-none-linux-gnueabi-size     arm-none-linux-gnueabi-strip


他们的功能分别是：

add2line         ：将你要找的地址转成文件和行号，它要使用 debug 信息。
ar                  ：产生、修改和解开一个存档文件
as                  ：gnu的汇编器
c++filt            ：C++ 和 java 中有一种重载函数，所用的重载函数最后会被编译转化成汇编的标，c++filt 就是实现这种反向的转化，根据标号得到函数名。
gprof              ：gnu 汇编器预编译器。
ld                   ：gnu 的连接器
nm                 ：列出目标文件的符号和对应的地址
objcopy           ：将某种格式的目标文件转化成另外格式的目标文件
objdump          ：显示目标文件的信息
ranlib              ：为一个存档文件产生一个索引，并将这个索引存入存档文件中
readelf            ：显示 elf 格式的目标文件的信息
size                ：显示目标文件各个节的大小和目标文件的大小
strings            ：打印出目标文件中可以打印的字符串，有个默认的长度，为4
strip                ：剥掉目标文件的所有的符号信息





4 建立bootstrap gcc


首先，我们为什么要建立bootstrap gcc，而不能一次性成功？原因有两点：




一是由于平台本身的gcc编译器和我们要建立的gcc版本不同，第一次用平台本身的编译器去build目标版本的gcc编译器的时候，新生成的目标编译器（相当于初始编译器编译链接生成的可执行文件）必然带有初始编译器的特征。而当我们用新生成的编译器再次编译自身时，便可去掉这种差异性。




二是因为gcc编译器依赖于glibc，而当前我们的glibc是基于本机的，所以我们首先要build基于arm体系结构的glibc，再在glibc的基础上生成基于arm体系结构的gcc。




这一步是最容易出错的，对每一步都必须谨慎，不要犯粗心之类的低级错误。




解压源码
解压gcc源码到build-tool文件夹下


修改源码：
gcc-4.3.5
CRTSTUFF_T_CFLAGS_S = $(CRTSTUFF_T_CFLAGS) -fPIC -Dinhibit_libc -D__gthr_posix_h

确保本机已经安装了mpc, mpfr, gmp, 如果没有，则在yast里面安装好再往后走。




配置：
../gcc-4.3.5/configure --target=$TARGET --prefix=$PREFIX --without-headers --enable-languages=c --disable-threads --with-newlib --disable-shared --disable-libmudflap --disable-libssp


编译：make all-gcc
安装gcc: make install
再编译安装libgcc，这个是后面编译glibc必须的。
编译：make all-target-libgcc
安装libgcc: make install-target-libgcc


我看到网上很多文章在这一步有很多错误，一种是直接用make命令编译gcc下所有内容，这个是没有必要的，而且容易出错。我在ubuntu和suse下都无法完成编译，而在fedora下通过了；第二种情况是没有编译libgcc，这会导致后面编译glibc无法通过。


安装完成后，在$PREFIX/bin下又多了几个文件，
arm-none-linux-gnueabi-cpp         : gnu的 C 的预编译器
arm-none-linux-gnueabi-gcc         : gnu的 C 语言编译器
arm-none-linux-gnueabi-gcc-4.3.5 : gnu的 C 语言编译器，其实和arm-linux-gcc是一样的
arm-none-linux-gnueabi-gccbug    :  一个可执行脚本，具体作用未知。
arm-none-linux-gnueabi-gcov        : gcc 的辅助测试工具，用来分析和优化程序







5 建立glibc
解压源码：
把glibc源码解压到build-tool下，把glibc-linuxthreads-2.5.tar.bz2解压到glibc根目录下，把glibc-ports-2.11.tar.bz2解压到glibc根目录下，并且命名为ports


进入文件夹build-glibc，创建config.cache文件，并且在文件中输入以下内容

libc_cv_forced_unwind=yes
libc_cv_c_cleanup=yes
libc_cv_arm_tls=yes



配置：

BUILD_CC="gcc" CC=$TARGET-gcc ../glibc-2.11/configure --host=$TARGET --target=$TARGET --prefix=/usr --enable-add-ons --disable-profile --cache-file=config.cache --with-binutils=$PREFIX/bin/ --with-headers=$TARGET_PREFIX/include/




编译：make
出错：/arm-linux/bin/ld: cannot find -lgcc_eh
打开glibc根目录下Makeconfig文件，去掉第541，546行中的-lgcc_eh，重新make




安装：

make install_root=$TARGET_PREFIX prefix="" install




修改libc.so：

用vi或gedit打开libc.so文件，将文件中的：
GROUP ( /lib/libc.so.6 /lib/libc_nonshared.a  AS_NEEDED ( /lib/ld-linux.so.2 ) )
更改为
GROUP ( libc.so.6 libc_nonshared.a )
保存后退出







6 建立完整版gcc

有了前面的经验，现在就简单多了，进入目录build-gcc,




配置：

../gcc-4.3.5/configure --target=$TARGET --prefix=$PREFIX --enable-languages=c,c++ --disable-libgomp




编译：
make all


安装：
make install


安装完成后，在$PREFIX/bin下多了gnu的c++编译器:
arm-none-linux-gnueabi-gcc
arm-none-linux-gnueabi-c++  






7 验证工具链
创建，编译生成一个hello world程序helloworld， 查看elf文件信息:
$  arm-none-linux-gnueabi-readelf  -d helloworld
是不是看到了ARM的信息？更直接的，就是把这个helloworld和相关依赖的动态库拷到开发板上，看它是不是真的能helloworld！




8 总结
这次在SUSE 11.2上编译安装工具链，整个过程非常顺利，其实我相信只要环境，配置等正确，常见linux发行版上都会比较顺利。不过我还是建议直接下在编译好的工具链，省下了不少麻烦，而且可靠性也能保证。最后，希望本教程对大家有所帮助，如果有什么遗漏或错误之处，希望大家能批评指正！