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如何为嵌入式开发建立交叉编译环境

下面我们将以建立针对arm的交叉编译开发环境为例来解说整个过程,其他的体系结构与这个相类似,只要作一些对应的改动。我的开发环境是,宿主机 i386-redhat-7.2,目标机 arm。

这个过程如下

1. 下载源文件、补丁和建立编译的目录

2. 建立内核头文件

3. 建立二进制工具(binutils)

4. 建立初始编译器(bootstrap gcc)

5. 建立c库(glibc)

6. 建立全套编译器(full gcc)

下载源文件、补丁和建立编译的目录

1. 选定软件版本号

选择软件版本号时,先看看glibc源代码中的INSTALL文件。那里列举了该版本的glibc编译时所需的binutils 和gcc的版本号。例如在 glibc-2.2.3/INSTALL 文件中推荐 gcc 用 2.95以上,binutils 用 2.10.1 以上版本。

我选的各个软件的版本是:

linux-2.4.21+rmk2

binutils-2.10.1

gcc-2.95.3

glibc-2.2.3

glibc-linuxthreads-2.2.3

如果你选的glibc的版本号低于2.2,你还要下载一个叫glibc-crypt的文件,例如glibc-crypt-2.1.tar.gz。 Linux 内核你可以从 或它的镜像下载。

Binutils、gcc和glibc你可以从FSF的FTP站点 或它的镜像去下载。 在编译glibc时,要用到 Linux 内核中的 include 目录的内核头文件。如果你发现有变量没有定义而导致编译失败,你就改变你的内核版本号。例如我开始用linux-2.4.25+vrs2,编译glibc-2.2.3 时报 BUS_ISA 没定义,后来发现在 2.4.23 开始它的名字被改为 CTL_BUS_ISA。如果你没有完全的把握保证你改的内核改完全了,就不要动内核,而是把你的 Linux 内核的版本号降低或升高,来适应 glibc。

Gcc 的版本号,推荐用 gcc-2.95 以上的。太老的版本编译可能会出问题。Gcc-2.95.3 是一个比较稳定的版本,也是内核开发人员推荐用的一个 gcc 版本。

如果你发现无法编译过去,有可能是你选用的软件中有的加入了一些新的特性而其他所选软件不支持的原因,就相应降低该软件的版本号。例如我开始用 gcc-3.3.2,发现编译不过,报 as、ld 等版本太老,我就把 gcc 降为 2.95.3。 太新的版本大多没经过大量的测试,建议不要选用。

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2. 建立工作目录

首先,我们建立几个用来工作的目录:

在你的用户目录,我用的是用户liang,因此用户目录为 /home/liang,先建立一个项目目录embedded。

$pwd

/home/liang

$mkdir embedded

再在这个项目目录 embedded 下建立三个目录 build-tools、kernel 和 tools。

build-tools-用来存放你下载的 binutils、gcc 和 glibc 的源代码和用来编译这些源代码的目录。

kernel-用来存放你的内核源代码和内核补丁。

tools-用来存放编译好的交叉编译工具和库文件。

$cd embedded

$mkdir build-tools kernel tools

执行完后目录结构如下:

$ls embedded

build-tools kernel tools

3. 输出和环境变量

我们输出如下的环境变量方便我们编译。

$export PRJROOT=/home/liang/embedded

$export TARGET=arm-linux

$export PREFIX=$PRJROOT/tools

$export TARGET_PREFIX=$PREFIX/$TARGET

$export PATH=$PREFIX/bin:$PATH

如果你不惯用环境变量的,你可以直接用绝对或相对路径。我如果不用环境变量,一般都用绝对路径,相对路径有时会失败。环境变量也可以定义在.bashrc文件中,这样当你logout或换了控制台时,就不用老是export这些变量了。

体系结构和你的TAEGET变量的对应如下表

你可以在通过glibc下的config.sub脚本来知道,你的TARGET变量是否被支持,例如:

$./config.sub arm-linux

arm-unknown-linux-gnu

在我的环境中,config.sub 在 glibc-2.2.3/scripts 目录下。

网上还有一些 HOWTO 可以参考,ARM 体系结构的《The GNU Toolchain for ARM Target HOWTO》,PowerPC 体系结构的《Linux for PowerPC Embedded Systems HOWTO》等。对TARGET的选取可能有帮助。

4. 建立编译目录

为了把源码和编译时生成的文件分开,一般的编译工作不在的源码目录中,要另建一个目录来专门用于编译。用以下的命令来建立编译你下载的binutils、gcc和glibc的源代码的目录。

$cd $PRJROOT/build-tools

$mkdir build-binutils build-boot-gcc build-gcc build-glibc gcc-patch

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gcc 全部的目录

gcc-patch-放gcc的补丁的目录

gcc-2.95.3 的补丁有 gcc-2.95.3-2.patch、gcc-2.95.3-no-fixinc.patch 和gcc-2.95.3-returntype-fix.patch,可以从 下载到这些补丁。

再将你下载的 binutils-2.10.1、gcc-2.95.3、glibc-2.2.3 和 glibc-linuxthreads-2.2.3 的源代码放入 build-tools 目录中

看一下你的 build-tools 目录,有以下内容:

$ls

binutils-2.10.1.tar.bz2 build-gcc gcc-patch

build-binutls build-glibc glibc-2.2.3.tar.gz

build-boot-gcc gcc-2.95.3.tar.gz glibc-linuxthreads-2.2.3.tar.gz

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建立内核头文件

把你从 下载的内核源代码放入 $PRJROOT /kernel 目录

进入你的 kernel 目录:

$cd $PRJROOT /kernel

解开内核源代码

$tar -xzvf linux-2.4.21.tar.gz

$tar -xjvf linux-2.4.21.tar.bz2

小于 2.4.19 的内核版本解开会生成一个 linux 目录,没带版本号,就将其改名。

$mv linux linux-2.4.x

给 Linux 内核打上你的补丁

$cd linux-2.4.21

$patch -p1 ../patch-2.4.21-rmk2

编译内核生成头文件

$make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux- menuconfig

你也可以用 config 和 xconfig 来代替 menuconfig,但这样用可能会没有设置某些配置文件选项和没有生成下面编译所需的头文件。推荐大家用 make menuconfig,这也是内核开发人员用的最多的配置方法。配置完退出并保存,检查一下的内核目录中的 include/linux/version.h 和 include/linux/autoconf.h 文件是不是生成了,这是编译 glibc 是要用到的,version.h 和 autoconf.h 文件的存在,也说明了你生成了正确的头文件。

还要建立几个正确的链接

$cd include

$ln -s asm-arm asm

$cd asm

$ln -s arch-epxa arch

$ln -s proc-armv proc

接下来为你的交叉编译环境建立你的内核头文件的链接

$mkdir -p $TARGET_PREFIX/include

$ln -s $PRJROOT/kernel/linux-2.4.21/include/linux $TARGET_PREFIX/include/linux

$in -s $PRJROOT/kernel/linux-2.4.21/include/asm-arm $TARGET_PREFIX/include/asm

也可以把 Linux 内核头文件拷贝过来用

$mkdir -p $TARGET_PREFIX/include

$cp -r $PRJROOT/kernel/linux-2.4.21/include/linux $TARGET_PREFIX/include

$cp -r $PRJROOT/kernel/linux-2.4.21/include/asm-arm $TARGET_PREFIX/include

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建立二进制工具(binutils)

binutils是一些二进制工具的集合,其中包含了我们常用到的as和ld。

首先,我们解压我们下载的binutils源文件。

$cd $PRJROOT/build-tools

$tar -xvjf binutils-2.10.1.tar.bz2

然后进入build-binutils目录配置和编译binutils。

$cd build-binutils

$../binutils-2.10.1/configure --target=$TARGET --prefix=$PREFIX

--target 选项是指出我们生成的是 arm-linux 的工具,--prefix 是指出我们可执行文件安装的位置。

会出现很多 check,最后产生 Makefile 文件。

有了 Makefile 后,我们来编译并安装 binutils,命令很简单。

$make

$make install

看一下我们 $PREFIX/bin 下的生成的文件

$ls $PREFIX/bin

arm-linux-addr2line arm-linux-gasp arm-linux-objdump arm-linux-strings

arm-linux-ar arm-linux-ld arm-linux-ranlib arm-linux-strip

arm-linux-as arm-linux-nm arm-linux-readelf

arm-linux-c++filt arm-linux-objcopy arm-linux-size

我们来解释一下上面生成的可执行文件都是用来干什么的

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号,c++filt 就是实现这种反向的转化,根据标号得到函数名。

Gasp-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

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建立初始编译器(bootstrap gcc)

首先进入 build-tools 目录,将下载 gcc 源代码解压

$cd $PRJROOT/build-tools

$tar -xvzf gcc-2.95.3.tar.gz

然后进入 gcc-2.95.3 目录给 gcc 打上补丁

$cd gcc-2.95.3

$patch -p1 ../gcc-patch/gcc-2.95.3.-2.patch

$patch -p1 ../gcc-patch/gcc-2.95.3.-no-fixinc.patch

$patch -p1 ../gcc-patch/gcc-2.95.3-returntype-fix.patch

echo timestamp gcc/cstamp-h.in

在我们编译并安装 gcc 前,我们先要改一个文件 $PRJROOT/gcc/config/arm/t-linux,把

TARGET_LIBGCC2-CFLAGS = -fomit-frame-pointer -fPIC

这一行改为

TARGET_LIBGCC2-CFLAGS = -fomit-frame-pointer -fPIC -Dinhibit_libc -D__gthr_posix_h

你如果没定义 -Dinhibit,编译时将会报如下的错误

../../gcc-2.95.3/gcc/libgcc2.c:41: stdlib.h: No such file or directory

../../gcc-2.95.3/gcc/libgcc2.c:42: unistd.h: No such file or directory

make[3]: *** [libgcc2.a] Error 1

make[2]: *** [stmp-multilib-sub] Error 2

make[1]: *** [stmp-multilib] Error 1

make: *** [all-gcc] Error 2

如果没有定义 -D__gthr_posix_h,编译时会报如下的错误

In file included from gthr-default.h:1,

from ../../gcc-2.95.3/gcc/gthr.h:98,

from ../../gcc-2.95.3/gcc/libgcc2.c:3034:

../../gcc-2.95.3/gcc/gthr-posix.h:37: pthread.h: No such file or directory

make[3]: *** [libgcc2.a] Error 1

make[2]: *** [stmp-multilib-sub] Error 2

make[1]: *** [stmp-multilib] Error 1

make: *** [all-gcc] Error 2

还有一种与-Dinhibit同等效果的方法,那就是在你配置configure时多加一个参数-with-newlib,这个选项不会迫使我们必须使用newlib。我们编译了bootstrap-gcc后,仍然可以选择任何c库。

接着就是配置boostrap gcc, 后面要用bootstrap gcc 来编译 glibc 库。

$cd ..; cd build-boot-gcc

$../gcc-2.95.3/configure --target=$TARGET --prefix=$PREFIX \

--without-headers --enable-languages=c --disable-threads

这条命令中的 -target、--prefix 和配置 binutils 的含义是相同的,--without-headers 就是指不需要头文件,因为是交叉编译工具,不需要本机上的头文件。-enable-languages=c是指我们的 boot-gcc 只支持 c 语言。--disable-threads 是去掉 thread 功能,这个功能需要 glibc 的支持。

接着我们编译并安装 boot-gcc

$make all-gcc

$make install-gcc

我们来看看 $PREFIX/bin 里面多了哪些东西

$ls $PREFIX/bin

你会发现多了 arm-linux-gcc 、arm-linux-unprotoize、cpp 和 gcov 几个文件。

Gcc-gnu 的 C 语言编译器

Unprotoize-将 ANSI C 的源码转化为 KR C 的形式,去掉函数原型中的参数类型。

Cpp-gnu的 C 的预编译器

Gcov-gcc 的辅助测试工具,可以用它来分析和优程序。

使用 gcc3.2 以及 gcc3.2 以上版本时,配置 boot-gcc 不能使用 --without-headers 选项,而需要使用 glibc 的头文件。

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建立 c 库(glibc)

首先解压 glibc-2.2.3.tar.gz 和 glibc-linuxthreads-2.2.3.tar.gz 源代码

$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

然后进入 build-glibc 目录配置 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

CC=arm-linux-gcc 是把 CC 变量设成你刚编译完的boostrap gcc,用它来编译你的glibc。--enable-add-ons是告诉glibc用 linuxthreads 包,在上面我们已经将它放入了 glibc 源码目录中,这个选项等价于 -enable-add-ons=linuxthreads。--with-headers 告诉 glibc 我们的linux 内核头文件的目录位置。

配置完后就可以编译和安装 glibc

$make

$make install_root=$TARGET_PREFIX prefix="" install

然后你还要修改 libc.so 文件

GROUP ( /lib/libc.so.6 /lib/libc_nonshared.a)

改为

GROUP ( libc.so.6 libc_nonshared.a)

这样连接程序 ld 就会在 libc.so 所在的目录查找它需要的库,因为你的机子的/lib目录可能已经装了一个相同名字的库,一个为编译可以在你的宿主机上运行的程序的库,而不是用于交叉编译的。

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建立全套编译器(full gcc)

在建立boot-gcc 的时候,我们只支持了C。到这里,我们就要建立全套编译器,来支持C和C++。

$cd $PRJROOT/build-tools/build-gcc

$../gcc-2.95.3/configure --target=$TARGET --prefix=$PREFIX --enable-languages=c,c++

--enable-languages=c,c++ 告诉 full gcc 支持 c 和 c++ 语言。

然后编译和安装你的 full gcc

$make all

$make install

我们再来看看 $PREFIX/bin 里面多了哪些东西

$ls $PREFIX/bin

你会发现多了 arm-linux-g++ 、arm-linux-protoize 和 arm-linux-c++ 几个文件。

G++-gnu的 c++ 编译器。

Protoize-与Unprotoize相反,将KR C的源码转化为ANSI C的形式,函数原型中加入参数类型。

C++-gnu 的 c++ 编译器。

到这里你的交叉编译工具就算做完了,简单验证一下你的交叉编译工具。

用它来编译一个很简单的程序 helloworld.c

#include stdio.h

int main(void)

{

printf("hello world\n");

return 0;

}

$arm-linux-gcc helloworld.c -o helloworld

$file helloworld

helloworld: ELF 32-bit LSB executable, ARM, version 1,

dynamically linked (uses shared libs), not stripped

上面的输出说明你编译了一个能在 arm 体系结构下运行的 helloworld,证明你的编译工具做成功了。

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如何解决Dell服务器系统开机提示错误

 Dell服务器有时会若硬件的改动,在开机以后会提示错误信息。信息一般会提示在显示器上,以后举出如下信息的解决办法。

信息 原因 纠正措施

Alert! iDRAC6 not responding.

Rebooting. iDRAC6 未响应 BIOS 通信,一种原因是它未正常运行,另一种原因是它未完成初始化。系统将重新引导。 请等待系统重新引导。

Alert! iDRAC6 not responding.

Power required may exceed PSU wattage.

Alert! Continuing system boot accepts the risk that system may power down without warning. iDRAC6 挂起。

系统在引导时,iDRAC6 被远程重设。

在交流电恢复之后,iDRAC6 需要比正常情况下更长的时间来引导。 断开系统的交流电源 10 秒,然后重新启动系统。

Alert! Node Interleaving disabled! Memory configuration does not

support Node Interleaving. 内存配置不支持节点交叉,或配置已更改(例如,内存模块出现故障),导致无法支持节点交叉。

系统将继续运行,但没有节点交叉功能。

请确保将内存模块安装在支持节点交叉的配置中。请查看其它系统信息,以获取有关可能原因的更多信息。有关内存配置信息,请参阅内存模块一般安装原则。如果

问题仍然存在,请参阅系统内存故障排除。

Alert! Power required exceeds PSU wattage.

Check PSU and system configuration.

Alert! Continuing system boot accepts the risk that system may

power down without warning. 电源设备可能不支持处理器、内存模块和扩充卡的系统配置。

如果某些系统组件刚刚进行了升级,请将系统恢复为以前的配置。如果系统引导时不再显示此警告,则表明此电源设备不支持新更换的组件。请参阅电源设备。

Alert! Redundant memory disabled!

Memory configuration does not support redundant memory.

虽然系统设置程序中已启用内存镜像功能,但当前配置不支持冗余内存。内存模块可能出现故障。

请检查内存模块是否出现故障。请参阅系统内存故障排除。根据具体情况,重置内存设置。请参阅"使用系统设置程序和 UEFI 引导管理器"。

Alert! System fatal error during previous boot. 某个错误导致系统重新引导。 请查看其它系统信息,以获取有关可能原因的更多信息。

BIOS MANUFACTURING MODE detected.

MANUFACTURING MODE will be cleared before the next boot.

System reboot required for normal operation. 系统处于生产模式。 请重新引导系统使其退出生产模式。

BIOS Update Attempt Failed! 远程 BIOS 更新尝试失败。 请重新尝试更新 BIOS。如果问题仍然存在,请参阅获得帮助。

Caution!

NVRAM_CLR jumper is installed on system board NVRAM_CLR

跳线采用清除设置进行安装。CMOS 已被清除。 请将 NVRAM_CLR 跳线移动到默认位置(插针 3 和 5)。有关跳线位置,请参阅图

6-1。请重新启动系统并重新进入 BIOS 设置。请参阅"使用系统设置程序和 UEFI 引导管理器"。

CPU set to minimum frequency. 处理器速度可能出于节能考虑而有意设得较低。 如果不是有意设置,请检查其它系统信息以了解可能的原因。

CPUs with different cache sizes detected.

CPUs with different core sizes detected!

System halted

CPUs with different logical processors detected!System halted.

CPUs with different power rating detected!

System halted. 系统中安装的处理器不相匹配。 请确保所有处理器都具有完全相同的高速缓存大小、内核和逻辑处理器数量以及电源额定值。请确保处理器安装正确。请参阅处理器。

Current boot mode is set to UEFI.

Please ensure compatible bootable media is available. Use the

system setup program to change the boot mode as needed. 系统引导失败,因为 BIOS

中启用了 UEFI 引导模式,而引导操作系统并非 UEFI。 请确保引导模式设置正确,并且具有正确的可引导介质。请参阅"使用系统设置程序和

UEFI 引导管理器"。

Embedded NICx and NICy:

OS NIC=ENABLED |DISABLED, Management Shared NIC=ENABLED

|DISABLED 操作系统 NIC 接口在 BIOS 中设置。在管理工具中设置了管理共享 NIC 接口。 请检查 NIC

设置的系统管理软件或系统设置程序。如果仍然指示存在问题,请参阅NIC 故障排除。

Error 8602 - Auxiliary Device Failure. Verify that mouse and

keyboard are securely attached to correct connectors. 鼠标和键盘电缆松动或连接不正确。

鼠标或键盘出现故障。 请重置鼠标或键盘电缆。

请确保鼠标和键盘可正常工作。请参阅USB 设备故障排除。

Gate A20 failure 键盘控制器出现故障;系统板出现故障。 请参阅获得帮助。

General failure 操作系统无法执行命令。 此信息通常后跟具体信息。请记下此信息并采取相应的措施解决问题。

Invalid configuration information - please run SETUP program. 无效的系统配置导致系统停机。 请运行系统设置程序并检查当前设置。请参阅"使用系统设置程序和 UEFI 引导管理器"。

Invalid PCIe card found in the Internal_Storage slot!

由于在专用存储控制器插槽中安装了无效的 PCIe 扩充卡,因此系统停机。 请卸下 PCIe

扩充卡,在专用插槽中安装集成存储控制器。请参阅集成存储控制器卡。

Keyboard controller failure 键盘控制器出现故障;系统板出现故障 请参阅获得帮助。

Keyboard data line failure

Keyboard stuck key failure 键盘电缆连接器连接不正确,或键盘出现故障。 请重置键盘电缆。如果问题仍然存在,请参阅USB 设备故障排除。

Keyboard fuse has failed 检测到键盘连接器电流过载。 请参阅获得帮助。

Local keyboard may not work because all user accessible USB ports

are disabled. If operating locally, power cycle the system and enter

system setup program to change settings. 在系统 BIOS 中禁用了 USB 端口。

请关闭系统后通过电源按钮重新启动,然后进入系统设置程序来启用 USB 端口。请参阅"进入系统设置程序"。

DIMMs x disabled - Memory Buffer communication error 内存模块未正确就位。

内存模块连接器或处理器插槽可能沾上灰尘。

处理器插针弯曲。 重置内存模块。请参阅卸下内存模块和安装内存模块。

确保内存模块连接器和处理器插槽的清洁。

确认处理器中没有弯曲的插针。如果处理器有弯曲的插针,请参阅获得帮助。

DIMMs x disabled - MemBIST error 内存模块未正确就位。

内存模块连接器或处理器插槽可能沾上灰尘。

不支持的内存模块。 更换或重置内存模块。请参阅卸下内存模块和安装内存模块。

确保内存模块连接器干净并且在有效配置中安装支持的内存模块。请参阅内存模块一般安装原则。

DIMMs x disabled - MemBIST timeout

DIMMs x disabled - Rank not found

DIMMs x disabled - DIMM communication error

DIMMs x disabled - DDR training failure

DIMMs x disabled - Simple memory test failure

DIMMs x disabled - Simple memory test failure

DIMMs x disabled - Invalid DIMM 不支持的内存模块位于第一个锁步对中。 请参阅内存模块一般安装原则。