GNU toolchain for ARM 编译笔记

交叉编译GNU工具链真是折磨人的差事阿……以后再也不做了。

以下是编译笔记

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构建自己的arm-linux toolchain:
生成工具链目录结构：
 /usr/armtools
  `----arm-linux   目标平台相关内容
  | `----bin   gcc内部使用的编译/连接工具
  | `----lib   gcc的内部库/c++ 库
  | | `----ldscripts  ld的连接脚本
  | `----target-root  目标平台根目录
  |   `----etc   目标平台设置(ld.so.cache)
  |   `----lib   目标平台glibc库
  |   `----usr
  |      `----include  glibc头文件
  `----bin   + arm-linux-gcc,arm-linux-ld,...
  `----include
     `----c++   c++ 标准头文件
  `----lib
  | `----gcc   gcc内部库核心cc1,collect2
  |   `----...
  `----libexec
  | `----gcc   gcc内部使用的辅助工具
  |   `----...
  `----man   man for gcc/glib/binutils
  `----info   info for gcc/glib/binutils
  `----share   Locale等

 该目录结构由binutils, gcc, glibc的目录复合而成，可变性很差， 稍有差错就可能导致工具链无法使用。 目录的结构由以下几个配置参数决定:

 --prefix=chain/root   工具链根目录, 缺省为/usr/local

  虽然gcc/binutils支持multi-lib方式，可以使用/usr/local作为工具链根目录而不与本地gcc发生冲突， 但glibc并不支持这一特性。因此一般使用prefix把根目录指定到某一特定目录，比如/usr/armtools。
  但对于glibc，此目录同时也是glibc的库文件工作的时候（在target上运行应用程序的时候）寻找文件所用路径，因此应该设置为缺省的/usr，而使用install_root来指定安装路径。
 
 --with-sysroot   目标板根目录。gcc将由此开始按照标准linux目录结构寻找编译所需的头文件和库。binutils目前对此参数支持还不是很好，如果不配合make时使用LIB_PATH，ld会无法为so文件找到其所需的其它so文件。
 LIB_PATH    辅助指定库所在路径
 install_root    指定glibc安装路径。倘若不指定此参数，prefix=/usr的情况make install会导致系统本地glibc库被覆盖。
 
1 Binutils:
 GNU二进制文件处理工具，核心工具为ld和as。构造arm-linux-gcc时需要用到arm-linux-ld
和arm-linux-as来生成g++的arm-elf库，构造glibc时同样需要用到。
 binutils是toolchain的基础，如果配置不正确，会给后来的编译带来诸多问题。

 ./configure --prefix=/usr/armtools --target=arm-linux --with-sysroot=/usr/armtools/arm-linux/target-root
 make LIB_PATH=/usr/armtools/arm-linux/target-root/lib tooldir=/usr/armtools
 make install

   /usr/armtools
  |----arm-linux  供GCC/Binutils内部使用
  |  |----bin   内部命令 ld,as...
  |  `----lib   内部库
  |     `----ldscripts  ld的连接脚本。如果用到的so库中使用了其他so库，则搜索路径在这里指定
  |----bin  供用户使用的命令 arm-linux-*  
  |----info  info
  |----lib  用户使用的库
  `----man  man
     `----man1  binutils manual

 make需要autoconf, automake, m4, flex, yacc, gettext支持。
 如果make时出现：/bin/bash: no command not found一类的错误时，需要更新gettext，或者configure时加上 --disable-nls 关闭本地化语言支持。

 arm-linux-ld将会/usr/armtools/arm-linux/lib中寻找连接时使用的.so文件。如果找不到，则在glibc编译完成后，gcc无法编译动态链接的文件，提示：
  warning: ld-linux.so.2, needed by /libc.so.6, not found
 唯有同时指定--with-sysroot 和 LIB_PATH可解决此问题。

 binutils2.15 同 gcc3.4.3 + glibc2.3.2面向ARM时冲突。该冲突尚未解决(2005.3.1)

2 Kernel Source
 Linux 内核源代码的头文件是编译glibc必需的。 获取Linux初始源代码并针对架构打上补丁，以Xscale为例：

 获取:
  linux-2.4.19.tar.gz  初始源代码
  patch-2.4.19-rmk7.bz2  针对ARM的补丁
  diff-2.4.19-rmk7-pxa2.gz 针对Xscale的补丁
 
 打补丁:
  tar -xzf linux-2.4.19.tar.gz
  cd linux-2.4.19/
  bzcat ../patch-2.4.19-rmk7.bz2 | patch -p1
  zcat ../diff-2.4.19-rmk7-pxa2.gz | patch -p1
 配置内核并设置头文件依赖：
  make ARCH=arm menuconfig
   选择Processor Type　为　PXA210/250，
   选择适当的开发平台
   保存退出
  make dep   
 复制header:
  mkdir /usr/armtools/arm-linux/usr
  mkdir /usr/armtools/arm-linux/usr/include
  cp -rD linux-2.4.19/include/arm-asm/ /usr/armtools/arm-linux/target-root/usr/include/
  cp -rD linux-2.4.19/include/linux/ /usr/armtools/arm-linux/target-root/usr/include/

 在/toolschain/rootdir/arm-linux下建立了include目录
  
 make dep 会要求arm-linux-gcc存在...

3 GCC-Core
 GCC本身的编译分为两个部分. 首先是建立运行在Host平台上的一系列交叉编译工具arm-linux-gcc/g++/java..., 另一个是编译特定语言写成的应用程序时所需要的静态库(.a)和动态库(.so)文件. 例如c++的libstdc++.*和java的libjava.*. c本身的库文件glibc（libc.*)需要单独编译。
 由于g++和java等编译器使用glibc，因此，在完全没有编译环境的情况下，只能够先编译gcc-core(gcc)，然后利用生成的gcc编译glibc, 最后生成其他语言的编译器。

 获取：
  gcc-core-3.4.3.tar.bz2  GNU C Core &Compiler

 编译时按照编译要求，最好将源代码和生成的OBJ分开放置：
  tar -xjf gcc-core-3.4.3.tar.bz2
  mkdir gccobj
  cd gccobj
 
 由于目前没有glibc, 需要修改编译条件，使编译过程中不使用glibc：
  vi gcc-3.4.3/gcc/config/arm/t-linux
  将
   TARGET_LIBGCC2_CFLAGS = -fomit-frame-pointer -fPIC
  改为
   TARGET_LIBGCC2_CFLAGS = -fomit-frame-pointer -fPIC -Dinhibit_libc -D__gthr_posix_h

 配置并编译：
  export PATH=$/toolchain/rootdir/bin:$PATH
  ../gcc-3.4.3/configure --prefix=/usr/armtools --target=arm-linux --with-sysroot=/usr/armtools/arm-linux/target-root --enable-languages=c --disable-threads -disable-shared
  make
  make install

 配置参数说明:
  --prefix   gcc安装的根目录，缺省为/usr/local
  --target   目标平台
  --without-headers  不使用头文件。gcc编译的时候会引用目标平台的linux和libc头文件。
      指定此选项避免出现"stdio.h: file not found"一类的错误
  --enable-languages=c  只生成c编译器
  --disable-threads  gcc使用线程来提高编译速度，但现在还没有Target的glibc
  --disable-shared  生成Target平台的so文件需要glibc，现在还没有

4 Glibc
 如果需要编译在target上运行的用户空间程序，则glibc是必需的。

 获取：
  glibc-2.3.2.tar.gz
  glibc-linuxthreads-2.3.2.tar.bz2

 设置编译目录：
  tar -xzf glibc-2.3.2.tar.gz
  cd glibc-2.3.2
  tar -xjf ../glibc-linuxthreads-2.3.2.tar.bz2
  cd ..
  mkdir glibcobj

 配置并编译：
  cd glibcobj
  BUILD_CC=gcc CC=arm-linux-gcc AR=arm-linux-ar RANLIB=arm-linux-ranlib ../glibc-2.3.2/configure --build=i386-linux --host=arm-linux --prefix=/usr --enable-add-ons --with-headers=/usr/armtools/arm-linux/target-root/usr/include/
  make
  make install install_root=/usr/armtools/arm-linux/target-root
 修改Glibc为ARM编译的ld脚本bug:
  去掉.../target-root/usr/lib中*.so文件中的***BUG.....***一行

*** configure: error: cannot compute sizeof (long double)
 
 如果不指定--build，configure会以为在进行本地编译，从而运行测试程序，导致配置不成功。这应该是glibc2.3.2的bug

*** "crti.S:96: Error: can't resolve : `_GLOBAL_OFFSET_TABLE_' {*UND* section} ..."