嵌入式编译环境搭建

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
这是因为这种搭配已经有人尝试过了，是可以成功构建的，而有的组合则不一定，这时候要求我们自己修改某些软件（如降低gcc的版本）的版本来试验。由于我的初衷是要知道和熟悉这个过程，这样今后要搭建其他版本的toolchain时也就比较简单了。

2. 建立工作目录
首先，我们建立几个用来工作的目录：（可根据自己喜好任意选择建立的目录）
我用的是/workdir/，先建立一个项目目录embedded。
$pwd  
/workdir
$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=/workdir/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(also in ~/gcc-2.95.3/)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

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 http://www.linuxfromscratch.org/ 下载到这些补丁，当然也可以直接google。
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

建立内核头文件
把你从 www.kernel.org 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 或 $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/asm 
$cp –r include/asm-generic/ ${TARGET_PREFIX}/include

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。(should make sure that you have ‘lex’ (or ‘flex’) installed, or you can’t pass the ‘configure’, I used UBUNTU and it’s not installed beforehand) labels behind configure are necessary, or you can’t pass ‘make’

$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

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 $PREFIX/build-tools/gcc-2.95.3/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

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(not needed when you modify the file mentioned above)

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

An error like ‘~~/arm.c:530: error: invalid lvalue in assignment’ will occur if you compile it on a 64-bit machine.        The contant of this line is:
(arm_prog_mode =TARGET_APCS_32 ? PROG_MODE_PROG32 : PROG_MODE_PROG26;)
Open file gcc-2.95.3/gcc/config/arm/arm.h and find the line:
#define arm_prog_mode ((enum attr_prog_mode) arm_prgmode)
Modify it as:
#define arm_prog_mode (arm_prgmode)

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 K&R 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。

Accordding to method of book ‘building embedded linux system’ to build gcc, an error like below will occur,we should add a parameter ‘—disable-thread’
{
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[3]: Leaving directory `/workdir/embedded/build-tools/build-boot-gcc/gcc'
make[2]: *** [stmp-multilib-sub] Error 2
make[2]: Leaving directory `/workdir/embedded/build-tools/build-boot-gcc/gcc'
make[1]: *** [stmp-multilib] Error 1
make[1]: Leaving directory `/workdir/embedded/build-tools/build-boot-gcc/gcc'
make: *** [all-gcc] Error 2
}
Add ‘—disable-thread’, error as below:
{
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[3]: Leaving directory `/workdir/embedded/build-tools/build-boot-gcc/gcc'
make[2]: *** [stmp-multilib-sub] Error 2
make[2]: Leaving directory `/workdir/embedded/build-tools/build-boot-gcc/gcc'
make[1]: *** [stmp-multilib] Error 1
make[1]: Leaving directory `/workdir/embedded/build-tools/build-boot-gcc/gcc'
make: *** [all-gcc] Error 2
}
No errors if you modify the file $PREFIX/build-tools/gcc-2.95.3/gcc/config/arm/t-linux as the method above
 
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
An error like below occurs when i