第18章__建立交叉编译工具链

第18章建立交叉编译工具链工欲善其事，必先利其器。嵌入式Linux开发不能缺少的就是开发工具，其中最基本的是编译工具。和传统的编译方式不同，嵌入式系统开发需要在不同的计算机上编译出开发板需要的程序，所用的编译工具也与传统的编译工具不同。本章讲解如何构建嵌入式Linux开发需要的交叉编译工具链，主要内容如下：交叉编译工具链介绍手工构建交叉编译工具链使用脚本构建交叉编译工具链交叉编译工具链常见的问题18.1什么是交叉编译交叉编译是伴随嵌入式系统的发展而来的，传统的程序编译方式，生成的程序直接在本地运行，这种编译方式称作本地编译（NativeCompilation）；嵌入式系统多采用交叉编译的方式，在本机编译好的程序是不能在本机运行的，需要通过特定的手段（例如烧写，下载等）安装到目标系统上执行。这种编译运行的方法比较繁琐，是受到实际条件限制的。大多数的嵌入式系统目标板系统资源都很有限，无论是存储空间还是CPU处理能力，都很难达到编译程序的要求。而且很多目标板是没有操作系统的，需要通过其他的机器编译操作系统和应用程序。18.2需要哪些东西建立交叉编译工具链可以在多种平台上进行，本书建议使用x86体系结构的PC机，在Linux系统下进行。这种选择不是强制的，是因为x86体系结构是使用最广泛的。同时，使用Linux系统可以避免许多开发环境的设置。建立交叉编译工具链需要以下的准备：磁盘空间：源代码：命令行：其他工具：18.3手工创建工具链构建交叉编译器首先是确定目标平台。在GNU系统，每个目标平台都有一个明确的格式和名称，这些信息可以在构建工具的过程中识别工具的正确版本。因为编译交叉工具链的过程中会有两套编译器环境，明确了平台名称和格式才能保证生成工具不出错。在运行gcc的时候，gcc会在路径中查找包含指定目标规范的应用程序路径。GNU的目标规范格式为CPU-PLATFORM-OS。如x86目标机名称是i686-pc-linux-gnu，ARM目标平台名称是arm-linux-gnu。构建交叉工具链通常有以下3种方法：1．分步骤手工编译2．通过脚本编译3．直接获取交叉编译工具链18.3.1准备工作-获取源代码手工编译交叉编译工具链需要编译用到的库和源代码，首先是下载如下源代码：Linux内核代码glibc库工具程序内核线程包编译器18.3.2开始了-建立工作环境构建交叉编译工具链需要建立一个工作环境，包括建立工作目录和环境变量。工作目录是交叉编译工具链构建过程中使用的目录，工作目录没有特殊要求，用户可以根据自己的喜好建立。本书假定在当前用户的用户目录下建立一个armtools作为工作目录。mkdirarmtools18.3.3建立linux内核头文件交叉编译器需要通过内核头文件获取目标平台支持的系统函数调用的信息。因此，需要拷贝内核的头文件。但是，直接拷贝内核头文件是不行的，还需要对内核做简单的配置，让内核脚本生成目标平台的头文件。需要注意的是，Linux内核版本和编译器版本依赖比较强，一个版本的编译器不能保证编译所有内核版本。（1）首先在$PRJROOT/kernel目录下解压缩内核源代码（2）接下来进入内核代码目录配置目标平台的头文件：（3）Linux内核配置的顶层界面，按照功能划分分成若干项，与生成目标平台头文件相关的是SystemType项。使用光标键移动到该选项，回车进入配置界面。（4）目标平台选择完毕后，直接回车，回到了系统类型配置界面。（5）配置内核结束后，检查是否生成正确的内核头文件include/linux/version.h和include/linux/autoconf.h，这两个文件是编译glibc需要的。（6）最后一步是把生成的内核头文件复制到交叉编译工具链目录。18.3.4编译安装binutilsbinutils是交叉编译工具链里一个重要的工具包，由GNU提供。binutils包括了连接器、汇编器和用于目标文件和档案的工具。binutils工具包主要针对二进制代码的维护。1．binutils工具包内容2．编译安装binutils工具包18.3.5编译安装gcc的c编译器这一步建立arm-linux-gcc交叉编译器，但是这个gcc编译器是没有glibc库支持的。也就是说，此编译器只能用于编译内核、Bootloader等不需要glibc库支持的程序。glibc库也要使用此编译器，所以创建这个编译器确切的说是为了建立glibc库。有的文档把这个步骤叫做gcc的第一次编译，这是相对后面的编译过程讲的。18.3.6编译安装glibc库GNUglibc库是Linux系统程序非常重要的组成部分。如果用户开发目标平台的应用程序，则必须编译安装glibc库。glibc-2.3.2版本推荐先安装以下的工具：GNUmake3.79或更新的版本；GCC3.2或更新的版本；GNUbinutils2.13或更新的版本。18.3.7编译安装gcc的c,c++编译器第一次编译的gcc没有glibc支持，编译好glibc以后，需要重新编译gcc用于支持glibc库。需要注意的是，第一次编译的gcc只能支持C语言程序编译，现在编译的gcc可以支持C和C++语言。本次编译也叫做第二次编译。18.3.8最后的工作到目前为止，已经完成了分步骤构建交叉工具链的所有工作。最后还需要测试一下构建的工具链是否符合要求。18.4使用脚本创建工具链手工构建交叉编译工具链不仅步骤繁琐，而且容易出错。为了简化构建工具链的过程，减小出错，Linux社区设计了一套编译工具链的脚本Crosstool。Crosstool是一组建立交叉编译环境的脚步工具，通过指定不同参数，Crosstool脚本可以建立指定版本的gcc编译器和glibc程序库。该脚本也是一个开源项目，读者如果出于工作需要建议使用crosstools构建交叉编译工具链。18.5更简便的方法-获取已编译好的交叉编译环境以上两节讲的构建交叉编译工具链的方法都需要手工干预。本节介绍一种更简便的方法，直接下载已经编译好的工具链。Linux社区提供了多个版本的ARM平台交叉编译工具链。下面是三个不同版本编译器的下载地址。ARMLinux下载地址：提供版本：arm-linux-gcc版本2.95.3,3.0和3.2Handhelds.org下载地址：提供版本：arm-linux-gcc版本3.3.2和3.4.1ELDK4.1下载地址：提供版本：arm-linux-gcc版本4.0.018.6小结本章讲解了搭建嵌入式Linux开发环境最关键的技术－建立交叉编译工具链，交叉编译是嵌入式开发不可缺少的一个工作环节。由于GNU工具和库的版本依赖关系很强，建立交叉编译工具链的过程可能会遇到各种问题，学习创建交叉编译工具本身能学到许多有关嵌入式Linux系统、程序库的知识。第19章讲解使用交叉编译工具链建立BusyBox命令系统。