交叉编译相关知识-------阿冬专栏！！！

什么是交叉编译？为什么要使用交叉编译？

来自大牛：http://www.2cto.com/kf/201202/118261.html .

在一种计算机环境中运行的编译程序，能编译出在另外一种环境下运行的代码，我们就称这种编译器支持交叉编译。这个编译过程就叫交叉编译。 简单地说，就是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码。这里需要注意的是所谓平台，实际上包含两个概念：体系结构（Architecture）、操作系统（Operating System）。同一个体系结构可以运行不同的操作系统；同样，同一个操作系统也可以在不同的体系结构上运行。举例来说，我们常说的x86 Linux平台实际上是Intel x86体系结构和Linux for x86操作系统的统称；而x86 WinNT平台实际上是Intel x86体系结构和Windows NT for x86操作系统的简称。
    有时是因为目的平台上不允许或不能够安装我们所需要的编译器，而我们又需要这个编译器的某些特征；有时是因为目的平台上的资源贫乏，无法运行我们所需要编译器；有时又是因为目的平台还没有建立，连操作系统都没有，根本谈不上运行什么编译器。
 
    交叉编译这个概念的出现和流行是和嵌入式系统的广泛发展同步的。我们常用的计算机软件，都需要通过编译的方式，把使用高级计算机语言编写的代码（比如C代码）编译（compile）成计算机可以识别和执行的二进制代码。比如，我们在Windows平台上，可使用Visual C++开发环境，编写程序并编译成可执行程序。这种方式下，我们使用PC平台上的Windows工具开发针对Windows本身的可执行程序，这种编译过程称为native compilation，中文可理解为本机编译。然而，在进行嵌入式系统的开发时，运行程序的目标平台通常具有有限的存储空间和运算能力，比如常见的ARM 平台，其一般的静态存储空间大概是16到32MB，而CPU的主频大概在100MHz到500MHz之间。这种情况下，在ARM平台上进行本机编译就不太可能了，这是因为一般的编译工具链（compilation tool chain）需要很大的存储空间，并需要很强的CPU运算能力。为了解决这个问题，交叉编译工具就应运而生了。通过交叉编译工具，我们就可以在CPU能力很强、存储控件足够的主机平台上（比如PC上）编译出针对其他平台的可执行程序。
 
    要进行交叉编译，我们需要在主机平台上安装对应的交叉编译工具链（cross compilation tool chain），然后用这个交叉编译工具链编译我们的源代码，最终生成可在目标平台上运行的代码。常见的交叉编译例子如下：
 
1、在Windows PC上，利用ADS（ARM 开发环境），使用armcc编译器，则可编译出针对ARM CPU的可执行代码。
 
2、在Linux PC上，利用arm-linux-gcc编译器，可编译出针对Linux ARM平台的可执行代码。
 
3、在Windows PC上，利用cygwin环境，运行arm-elf-gcc编译器，可编译出针对ARM CPU的可执行代码。
 
 
 
      一个经常会被问到的问题就是，“既然我们已经有了主机编译器，那为什么还要交叉编译呢？”其实答案很简单，没办法啊！有时是因为目的平台上不允许或不能够安装我们所需要的编译器，而我们又需要这个编译器的某些特征；有时是因为目的平台上的资源贫乏，无法运行我们所需要编译器；有时又是因为目的平台还没有建立，连操作系统都没有，根本谈不上运行什么编译器。
 
　　另一个经常会被问到的问题就是：“既然可以交叉编译，那还要主机编译干吗？”其实答案也很简单，交叉编译是不得已而为之！与主机编译相比，交叉编译受的限制更多，虽然在理论上我们可以做任何形式的交叉编译，但事实上，由于受到专利、版权、技术的限制，并不总是能够进行交叉编译，尤其是在业余条件下！举例来说，我们至今无法生成惠普公司专有的som格式的可执行文件，因此我们根本无法做目的平台为HPPA-HPUX的交叉编译

摘自 Gary嵌入式

1. 交叉编译器

1.1 交叉编译器介绍

在一种计算机环境中运行的编译程序，能编译出在另外一种环境下运行的代码，我们就称这种编译器支持交叉编译。这个编译过程就叫交叉编译。简单地说，就是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码，而这种工具就是交叉编译器(cross compiler)。

1.2 搭建交叉编译环境 

1.2.1 实验环境

交叉编译工具：arm-linux- 4.2.2

编译平台：ubuntu10.10

开发板类型：UT-S3C6410

1.2.2 搭建步骤

1) 在/usr/local/下建立交叉编译器的安装目录arm：

sudo  mkdir /usr/local/arm

 

2)将下载的交叉编译器包解压到/usr/local/arm目录下：

sudo tar jxvf cross-4.2.2-eabi.tar.bz2 -C /usr/local/arm/ 

 

3)解压成功后，修改PATH环境变量：

sudo vim  /etc/profile

在文件为加入交叉编译器arm-linux-所在的路径：

export PATH=$PATH:/usr/local/arm/4.2.2-eabi/usr/bin

然后退出vim。

 

4) 更新一下配置文件/etc/profile：

source /etc/profile

 

 

5)检测是否安装成功：

现在就可以使用交叉编译器了，写一个测试程序helloworld，交叉编译下，看是否能在开发板上运行。

 

         i. 交叉编译测试程序

arm-linux-gcc helloworld.c -o helloworld

 

         ii.把生成的可执行文件helloworld复制到NFS的挂载目录下：

sudo  cp ./helloworld   /nfsboot

注意：本实验中开发板使用NFS挂载rootfs，nfsboot是NFS的挂载目录。

 

        iii.在超级终端上运行：

./helloworld

 

执行结果：

 

2. 交叉调试GDB的介绍和使用

2.1 GDB<span times="" new="" roman";="" mso-hansi-font-family:"times="" roman";mso-bidi-font-family:"times="" letter-spacing:.4pt;mso-fareast-language:zh-cn"="" style="word-wrap: break-word; font-family: 宋体;">是什么？

GDB(GNU symbolic debugger) 简单的说是UNIX和LINUX下的一个调试工具。

2.2 GDB的主要特性

像所有的调试器一样，GDB可以让你调试一个程序，包括让程序在你希望的地方停下，此时你可以查看变量，寄存器，内存及堆栈。更进一步你可以修改变量及内存值。GDB是一个功能很强大的调试器，它可以调试多种语言。在此我们仅涉及C和C++的调试，而不包括其它语言。还有一点要说明的是，GDB是一个调试器，而不像VC一样是一集成环境。你可以使用一些前端工具如XXGDB，DDD等。他们都有图形化界面，因此用更方便，但它们仅是GDB的一层外壳。因此，你仍应熟悉GDB命令。事实上，当你使用这些图形化界面时间较长时，你才会发现熟悉GDB命令的重要性。

 

2.3 GDB的安装

1)下载源码：

可以从http://www.gnu.org/software/gdb/download/获取到最新的GDB版本。

2)先做一些准备工作：

a)Sudo mkdir –p /usr/local/arm-gdb

b)Sudo chown –R cjok /usr/local/arm-gdb

c)cd Download

3)然后开始编译arm-linux-gdb

a)解压gdb包：

        tar zxvf gdb-7.2.tar.gz

b) 配置configure文件：

cd gdb-7.2/

./configure --target=arm-linux  --prefix=/usr/local/arm-gdb

c)编译和安装

make

sudo make install

d)cd到/usr/local/arm-gdb/目录下会看到

cd  /usr/local/arm-gdb

ls

e)然后把arm-linux-gdb所在的路径添加到PATH环境变量中：

sudo vim /etc/profile

在文件为加入export PATH=$PATH:/usr/local/arm-gdb/bin

source /etc/profile

查看一下：

    

4)编译gdbserver

a)配置configure文件

cd  gdb-7.2/gdb/gdbserver/

./configure --target=arm-linux --host=arm-linux

b)编译

make CC=arm-linux-gcc

c)把刚刚生成的gdbserver拷贝到NFS共享目录下，因为gdbserver最终是在目标机上运行：

sudo cp gdbserver /nfsboot/

5) 测试gdbserver

a)编译一个简单的程序helloworld.c

arm-linux-gcc –g helloworld.c –o helloworld

cp helloworld /nfsboot

*记得编译时，加-g选项

b)库问题

需要注意的是运行gdbserver还需要libthread_db库，如果你做的文件系统里没有相应的库，需要从交叉编译器内拷贝一个过去。

cp –avf /usr/local/arm/4.2.2-eabi/lib/libthread_db*   /nfsboot/lib

注意：若不知道少了什么库，可以根据运行时错误提示拷贝。

c)到超级终端上启动gdbserver

./gdbserver 192.168.1.10:2345 helloworld

注意：我用的HOST IP是192.168.1.10，2345是监听端口，可以随便设定

然后会出现：

d)然后在主机上启动gdb：

cd /nfsboot   

arm-linux-gdb helloworld

会出现：

 

链接到开发板上：

target remote 192.168.1.128:2345

注意：192.168.1.128是开发板的IP，2345是监听端口，要与上面设置的相同

这是超级终端会出现：

e)设置一下gdb环境变量

 show solib-absolute-prefix

 set solib-absolute-prefix /usr/local/arm/4.2.2-eabi/lib/

usr/local/arm/4.2.2-eabi/lib/ 是交叉编译器的库路径

 show solib-search-path

 set solib-search-path /nfsboot/lib/

/nfsboot/lib是文件系统的库路径

注：红色部分为执行的指令。

到此环境已经搭建好，现在可以像在Linux下用GDB调试程序了。

 

2.4 GDB的使用

OK，现在就可以开始交叉调试了。

 

a) 把之前的helloworld修改一下：

1. 1 #include <stdio.h>
   
2. 
   
3.   2
   
4. 
   
5.   3 int main(void)
   
6. 
   
7.   4 {
   
8. 
   
9.   5 int a, b, i;
   
10. 
    
11.   6 a = 3;
    
12. 
    
13.   7 b = 4;
    
14. 
    
15.   8 i = a + b;
    
16. 
    
17.   9 printf("i = %d\n", i);
    
18. 
    
19.  10 return 0;
    
20. 
    
21.  11 }

 

b)交叉编译生成可执行文件之后，放到NFS的挂载目录下

  

      i.在超级终端上执行：

./gdbserver 192.168.1.10:2345 helloworld      

        ii.在HOST上执行：

arm-linux-gdb helloworld

target remote 192.168.1.128:2345

开始对程序进行调试：

 

2.5 GDB的常用指令

 

   load：装入一个程序；

   symbol-file：装入符号库文件，可以是用-g参数编译的可执行文件；

   f(ile)：指定一个可执行文件进行调试，gdb将读取些文件的调试讯息，如f a.exe；

   l(ist)：列程序出源文件；

   r(un) ：装载完要调试的可执行文件后，可以用run命令运行可执行文件；

   b(reak)：设置断点（break point），如b 25，则在源程序的第25行设置一个断点，当程序执行到第25行时，就会产生中断；也可以使用b funcname，funcname为函数的名称；

 

当程序运行到断点停下来时：

   c(ontinue)：c命令可以另中断的程序继续执行，直到下一个中断点或程序结束；

   p(rint)：输入某个变量的值，如程序定义了一个int a的就是，p a就会输出aa的当前值；

   n(ext)：程序执行到断点时中断执行，可以用n指令进行单步执行；

   s(tep)：程序执行到断点时中断执行，可以用s指令进行单步执行进某一函数；

   q(uit)：退出GDB