嵌入式 linux 交叉编译工具链

1. 嵌入式linux交叉编译工具链 ————简介和制作

2. 主要内容 • 交叉编译工具简介 • 交叉编译工具链的制作

3. 一、交叉工编译工具链的简介——什么是交叉编译一、交叉工编译工具链的简介——什么是交叉编译 1、什么是交叉编译？ 就是在一个平台上生成可以在另一个平台上执行的代码。 采用交叉编译的主要原因是，多数嵌入式目标机不能提供足够的资源供编译过程使用，因而只好将编译工作转移到高性能的宿主机中进行。

4. 一、交叉工编译工具链的简介——为什么要使用交叉编译一、交叉工编译工具链的简介——为什么要使用交叉编译 • 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序，比如在PC平台（X86 CPU）上编译出能运行在以ARM为内核的CPU平台上的程序，编译得到的程序在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。

5. 一、交叉工编译工具链的简介——为什么要使用交叉编译一、交叉工编译工具链的简介——为什么要使用交叉编译 • 这种方法在异平台移植和嵌入式开发时非常有用。相对与交叉编译，平常做的编译叫本地编译，也就是在当前平台编译，编译得到的程序也是在本地执行。用来编译这种跨平台程序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序，必须要用交叉编译工具链来完成。

6. 一、交叉工编译工具链的简介——为什么要使用交叉编译一、交叉工编译工具链的简介——为什么要使用交叉编译 • 在裁减和定制Linux内核用于嵌入式系统之前，由于一般嵌入式开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序。交叉编译工具链是一个由编译器、连接器和解释器组成的综合开发环境，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，也可以用别的 c 库来代替 glibc，例如 uClibc、dietlibc 和 newlib。建立交叉编译工具链是一个相当复杂的过程，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可以下载，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。

7. 一、交叉工编译工具链的简介——构建交叉编译工具链一、交叉工编译工具链的简介——构建交叉编译工具链 2、交叉编译工具链 交叉编译工具链主要包括针对目标系统的编译器 gcc、目标系统的二进制工具binutils、目标系统的标准c库glibc和目标系统的 Linux 内核头文件。

8. 一、交叉工编译工具链的简介——构建交叉编译工具链一、交叉工编译工具链的简介——构建交叉编译工具链 • 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序路径。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。

9. 二、交叉编译工具链的制作方法 三种方法： • 分步编译和安装交叉编译工具链所需要的库和源代码，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。 • 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。 • 直接通过网上（ftp.arm.kernel.org.uk）下载已经制作好的交叉编译工具链。该方法的优点不用多说，当然是简单省事，但与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，所以构建所用的库以及编译器的版本也许并不适合你要编译的程序，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。

10. 二、交叉编译工具链的制作方法 • 分步构建交叉编译工具链 1、下载所需的源代码包

11. 分步构建交叉编译工具链 二、交叉编译工具链的制作方法 2、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要求，可以根据个人喜好建立。例如当前的用户定义为jiabing，因此用户目录为/home/jiabing，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/jiabing # 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等源代码和用来编译这些源代码的目录；    ● kernel 用来存放内核源代码；    ● tools 用来存放编译好的交叉编译工具和库文件

12. 二、交叉编译工具链的制作方法 • 分步构建交叉编译工具链 3、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很麻烦。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，很方便输入，尤其是可以降低输错路径的风险。 # export PRJROOT=/home/jiabing/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，所以有时会很麻烦。值得庆幸的是，环境变量也可以定义在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。

13. 二、交叉编译工具链的制作方法 • 分步构建交叉编译工具链 4、编译、安装Binutils Binutils是GNU工具之一，它包括连接器、汇编器和其他用于目标文件和档案的工具，它是二进制代码的处理维护工具。安装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。

14. 介绍完Binutils工具后，下面将分步介绍安装binutils-2.15的过程。介绍完Binutils工具后，下面将分步介绍安装binutils-2.15的过程。 首先解压binutils-2.15.tar.bz2包，命令如下： # cd $PRJROOT/build-tools # tar –xjvf binutils-2.15.tar.bz2 接着配置Binutils工具，建议建立一个新的目录用来存放配置和编译文件，这样可以使源文件和编译文件独立开，具体操作如下： # cd $PRJROOT/build-tools # mkdir build-binutils # cd build-binutils # ../ binutils-2.15/configure --target=$TARGET --prefix=$PREFIX 其中选项–target的意思是制定生成的是 arm-linux 的工具，--prefix 是指出可执行文件安装的位置。执行上述操作会出现很多check信息，最后产生 Makefile 文件。接下来执行make和安装操作，命令如下： # make # make install 该编译过程较慢，需要数十分钟，安装完成后查看/home/mike/armlinux/tools/bin目录下的文件，如果查看结果如下，表明此时Binutils工具已经安装结束。 # 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

15. 二、交叉编译工具链的制作方法 编译器需要通过系统内核的头文件来获得目标平台所支持的系统函数调用所需要的信息。对于Linux内核，最好的方法是下载一个合适的内核，然后复制获得头文件。需要对内核做一个基本的配置来生成正确的头文件；不过，不需要编译内核。对于本例中的目标arm-linux，需要以下步骤。 （1）在kernel目录下解压linux-2.6.10.tar.gz内核包，执行命令如下： # cd $PRJROOT/kernel # tar –xvzf linux-2.6.10.tar.gz （2）接下来配置编译内核使其生成正确的头文件，执行命令如下： # cd linux-2.6.10 # make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- menuconfig 其中ARCH=arm表示是以 arm为体系结构，CROSS_COMPILE=arm-linux-表示是以arm-linux-为前缀的交叉编译器。也可以用config和 xconfig来代替menuconfig，推荐用make menuconfig，这也是内核开发人员用的最多的配置方法。注意在配置时一定要选择处理器的类型，这里选择三星的S3C2410（System Type->ARM System Type->/Samsung S3C2410。配置完退出并保存，检查一下内核目录中的include/linux/version.h和 include/linux/autoconf.h文件是不是生成了，这是编译glibc时要用到的，如果version.h 和 autoconf.h 文件存在，说明生成了正确的头文件。 5、获取内核头文件

16. 复制头文件到交叉编译工具链的目录，首先需要在/home/mike/armlinux/tools/arm-linux目录下建立工具的头文件目录inlcude，然后复制内核头文件到此目录下，具体操作如下：复制头文件到交叉编译工具链的目录，首先需要在/home/mike/armlinux/tools/arm-linux目录下建立工具的头文件目录inlcude，然后复制内核头文件到此目录下，具体操作如下： # 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

17. 二、交叉编译工具链的制作方法 6、编译gcc的辅助编译器 • 这一步的目的主要是建立arm- linux-gcc工具，注意这个gcc没有glibc库的支持，所以只能用于编译内核、BootLoader等不需要C库支持的程序，后面创建C库也要用到这个编译器，所以创建它主要是为创建C库做准备，如果只想编译内核和BootLoader，那么安装完这个就可以到此结束。安装命令如下： • # 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 • 由于是第一次安装ARM交叉编译工具，没有支持libc库的头文件，所以在gcc/config/arm/t- linux文件中给变量TARGET_LIBGCC2_CFLAGS增加操作参数选项-Dinhibit_libc -D__gthr_ posix_h来屏蔽使用头文件，否则一般默认会使用/usr/inlcude头文件。

18. 将TARGET_LIBGCC2-CFLAGS = -fomit-frame-pointer –fPIC改为TARGET_LIBGCC2- CFLAGS=-fomit-frame-pointer–fPIC -Dinhibit_libc -D__gthr_posix_h • 修改完t-linux文件后保存，紧接着执行配置操作，如下命令： • # cd build-gcc • # ../ build-gcc /configure --target=$TARGET --prefix=$PREFIX --enable-languages=c • --disable-threads --disable-shared • 其中选项--enable-languages=c表示只支持C语言，--disable-threads表示去掉thread功能，这个功能需要glibc的支持。--disable-shared表示只进行静态库编译，不支持共享库编译。 • 接下来执行编译和安装操作，命令如下： • # make • # make install • 安装完成后，在/home/mike/armlinux/tools/bin下查看，如果arm-linux-gcc等工具已经生成，表示gcc的辅助编译器工具已经安装成功

19. 二、交叉编译工具链的制作方法 7、编译生成glibc库 首先解压glibc-2.2.3.tar.gz和glibc-linuxthreads-2.2.3.tar.gz源代码，操作如下： # cd $PRJROOT/build-tools # tar -xvzf glibc-2.2.3.tar.gz # tar -xzvf glibc-linuxthreads-2.2.3.tar.gz --directory=glibc-2.2.3 然后进行编译配置，glibc-2.2.3配置前必须新建一个编译目录，否则在glibc-2.2.3目录下不允许进行配置操作，此处在$PRJROOT/build-tools目录下建立名为build-glibc的目录，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 选项CC=arm-linux- gcc是把CC（Cross Compiler）变量设成刚编译完的gcc，用它来编译glibc。--prefix="/usr"定义了一个目录用于安装一些与目标机器无关的数据文件，默认情况下是/usr/local目录。--enable-add-ons是告诉glibc用linuxthreads包，在上面已经将它放入 glibc源代码目录中，这个选项等价于-enable-add-ons=linuxthreads。--with-headers告诉glibc linux内核头文件的目录    位置。 配置完后就可以编译和安装 glibc了，具体操作如下： # make # make install

20. 二、交叉编译工具链的制作方法 8、编译生成完整的gcc 由于第一次安装的gcc没有交叉glibc的支持，现在已经安装了glibc，所以需要重新编译来支持交叉glibc。并且上面的gcc也只支持C语言，现在可以让它同时支持C语言还要和C++语言。具体操作如下： # cd $PRJROOT/build-tools/gcc-2.3.6 # ./configure --target=arm-linux --enable-languages=c,c++ --prefix=$PREFIX # make # make install 安装完成后会发现在$PREFIX/bin目录下又多了arm-linux-g++ 、arm-linux-c++等文件。

21. # 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

22. 用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法)用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法) • Crosstool是一组脚本工具集，可构建和测试不同版本的gcc和glibc，用于那些支持glibc的体系结构。它也是一个开源项目，下载地址是http: //kegel.com/crosstool。用Crosstool构建交叉工具链要比上述的分步编译容易得多，并且也方便许多，对于仅仅为了工作需要构建交叉编译工具链的读者建议使用此方法。

23. 用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法)用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法) Crosstool是一组脚本工具集，可构建和测试不同版本的gcc和glibc，用于那些支持glibc的体系结构。它也是一个开源项目，下载地址是http: //kegel.com/crosstool。用Crosstool构建交叉工具链要比上述的分步编译容易得多，并且也方便许多，对于仅仅为了工作需要构建交叉编译工具链的读者建议使用此方法。用Crosstool工具构建所需资源如下表所示

24. 用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法)用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法) • 运行which makeinfo，如果不能找见该命令，在解压texinfo-4.11.tar.bz2，进入texinfo-4.11目录，执行./configure&&make&&make install完成makeinfo工具的安装

25. 用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法)用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法) • 1．准备资源文件 • 首先从网上下载所需资源文件 linux-2.4.20.tar.gz、binutils-2.19.tar.bz2、gcc-3.3.6.tar.gz、glibc- 2.3.2.tar.gz、glibc-linuxthreads-2.3.2.tar.gz和gdb-6.5.tar.bz2。然后将这些工具包文件放在新建的$HOME/downloads目录下，最后在$HOME/目录下解压crosstool-0.43.tar.gz，命令如下： • # cd $HOME/ • # tar –xvzf crosstool-0.43.tar.gz

26. 用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法)用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法) • 2．建立脚本文件 • 接着需要建立自己的编译脚本，起名为arm.sh，为了简化编写arm.sh，寻找一个最接近的脚本文件demo-arm.sh作为模板，然后将该脚本的内容复制到arm.sh，修改arm.sh脚本，具体操作如下： • # cd crosstool-0.43 • # cp demo-arm.sh arm.sh • # vi arm.sh • 修改后的arm.sh脚本内容如下：

27. 用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法)用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法) • #!/bin/sh • set -ex • TARBALLS_DIR=$HOME/downloads # 定义工具链源码所存放位置。 • RESULT_TOP=$HOME/arm-bin          # 定义工具链的安装目录 • export TARBALLS_DIR RESULT_TOP • GCC_LANGUAGES="c,c++"                # 定义支持C, C++语言 • export GCC_LANGUAGES • # 创建/opt/crosstool目录 • mkdir -p $RESULT_TOP • # 编译工具链，该过程需要数小时完成。 • eval 'cat arm.dat gcc-3.3.6-glibc-2.3.2.dat' sh all.sh --notest • echo Done.

28. 用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法)用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法) • 3．建立配置文件 • 在arm.sh脚本文件中需要注意arm-xscale.dat和gcc-3.3.6-glibc-2.3.2.dat两个文件，这两个文件是作为Crosstool的编译的配置文件。其中 arm.dat文件内容如下，主要用于定义配置文件、定义生成编译工具链的名称以及定义编译选项等。 • KERNELCONFIG='pwd'/arm.config # 内核的配置 • TARGET=arm-linux # 编译生成的工具链名称 • TARGET_CFLAGS="-O"                # 编译选项

29. 用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法)用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法) • gcc-3.3.6-glibc-2.3.2.dat文件内容如下，该文件主要定义编译过程中所需要的库以及它定义的版本，如果在编译过程中发现有些库不存在时，Crosstool会自动在相关网站上下载，该工具在这点上相对比较智能，也非常有用。 • BINUTILS_DIR=binutils-2.19 • GCC_DIR=gcc-3.3.6 • GLIBC_DIR=glibc-2.3.2 • LINUX_DIR=linux-2.6.10-8(根据实际情况填写) • GDB_DIR=gdb-6.5

30. 用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法)用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法) 4．执行脚本 将Crosstool的脚本文件和配置文件准备好之后，开始执行arm.sh脚本来编译交叉编译工具。具体执行命令如下： # cd crosstool-0.43 # ./arm.sh 经过数小时的漫长编译之后，会在/opt/crosstool目录下生成新的交叉编译工具，其中包括以下内容： 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

31. 用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法)用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法) • 5．添加环境变量 • 然后将生成的编译工具链路径添加到环境变量PATH上去，添加的方法是在系统/etc/ bashrc文件的最后添加下面一行，在bashrc文件中添加环境变量 • export PATH=/home/jiabing/gcc-3.3.6-glibc-2.3.2/arm-linux-bin/bin:$PATH

32. 用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法)用Crosstool工具构建交叉工具链(建议使用此种方法) • 至此，arm-linux下的交叉编译工具链已经完成，现在就可以使用arm-linux-gcc来生成试验箱上的程序了！！