GNU的编译器和调试工具
来源:互联网 发布:c语言url编码转换 编辑:程序博客网 时间:2024/05/05 18:30
GNU的编译器和调试工具
一. 编译工具
1.编辑工具介绍
GNU 提供的编译工具包括汇编器as、C编译器gcc、C++编译器g++、连接器ld和二进制转换工具objcopy。基于ARM平台的工具分别为arm-linux-as、arm-linux-gcc、arm-linux-g++、arm-linux-ld和arm-linux-objcopy。GNU的编译器功能非常强大,共有上百个操作选项,这也是这类工具让初学者头痛的原因。不过,实际开发中只需要用到有限的几个,大部分可以采用缺省选项。GNU工具的开发流程如下:编写C、C++语言或汇编源程序,用gcc或g++生成目标文件,编写连接脚本文件,用连接器生成最终目标文件(elf格式),用二进制转换工具生成可下载的二进制代码。
(1)编写C、C++语言或汇编源程序
通常汇编源程序用于系统最基本的初始化,如初始化堆栈指针、设置页表、操作ARM的协处理器等。初始化完成后就可以跳转到C代码执行。需要注意的是,GNU的汇编器遵循AT&T的汇编语法,读者可以从GNU的站点(www.gnu.org)上下载有关规范。汇编程序的缺省入口是 start标号,用户也可以在连接脚本文件中用ENTRY标志指明其它入口点(见下文关于连接脚本的说明)。
(2)用gcc或g++生成目标文件
如果应用程序包括多个文件,就需要进行分别编译,最后用连接器连接起来。如笔者的引导程序包括3个文件:init.s(汇编代码、初始化硬件)xmrecever.c(通信模块,采用Xmode协议)和flash.c(Flash擦写模块)。
分别用如下命令生成目标文件: arm-linux-gcc-c-O2-oinit.oinit.sarm-linux-gcc-c-O2-oxmrecever.oxmrecever.carm-linux-gcc-c-O2-oflash.oflash.c 其中-c命令表示只生成目标代码,不进行连接;-o命令指明目标文件的名称;-O2表示采用二级优化,采用优化后可使生成的代码更短,运行速度更快。如果项目包含很多文件,则需要编写makefile文件。关于makefile的内容,请感兴趣的读者参考相关资料。
(3)*编写连接脚本文件
gcc 等编译器内置有缺省的连接脚本。如果采用缺省脚本,则生成的目标代码需要操作系统才能加载运行。为了能在嵌入式系统上直接运行,需要编写自己的连接脚本文件。编写连接脚本,首先要对目标文件的格式有一定了解。GNU编译器生成的目标文件缺省为elf格式。elf文件由若干段(section)组成,如不特殊指明,由C源程序生成的目标代码中包含如下段:.text(正文段)包含程序的指令代码;.data(数据段)包含固定的数据,如常量、字符串;.bss(未初始化数据段)包含未初始化的变量、数组等。C++源程序生成的目标代码中还包括.fini(析构函数代码)和.init(构造函数代码)等。连接器的任务就是将多个目标文件的.text、.data和.bss等段连接在一起,而连接脚本文件是告诉连接器从什么地址开始放置这些段。例如连接文件link.lds为:
ENTRY(begin) ;指明程序的入口点为begin标号
SECTION ;段
{
.=0x30000000; ;指明目标代码的起始地址为0x30000000,这一段地址为片内RAM
.text:{*(.text)} ;表示从0x30000000开始放置所有的目标文件的代码段
.data:{*(.data)} ;数据段从代码段的末尾开始
.bss:{*(.bss)} ;bss段从数据段的末尾开始
}
其中,ENTRY(begin)指明程序的入口点为begin标号;.=0x00300000指明目标代码的起始地址为0x30000000,这一段地址为 MX1的片内RAM;.text:{*(.text)}表示从0x30000000开始放置所有目标文件的代码段,随后的.data:{*(.data)}表示数据段从代码段的末尾开始,再后是.bss段。
(4)用连接器生成最终目标文件
有了连接脚本文件,如下命令可生成最终的目标文件:
arm-linux-ld–no stadlib –o bootstrap.elf -Tlink.lds init.o xmrecever.oflash.o
其中,ostadlib表示不连接系统的运行库,而是直接从begin入口;-o指明目标文件的名称;-T指明采用的连接脚本文件(也可以使用-Ttextaddress,address表示执行区地址);最后是需要连接的目标文件列表。
(5)生成二进制代码
连接生成的elf文件还不能直接下载执行,通过objcopy工具可生成最终的二进制文件:
arm-linux-objcopy–O binary bootstrap.elf bootstrap.bin
其中-Obinary指定生成为二进制格式文件。Objcopy还可以生成S格式的文件,只需将参数换成-Osrec。还可以使用-S选项,移除所有的符号信息及重定位信息。如果想将生成的目标代码反汇编,还可以用objdump工具:
arm-linux-objdump-D bootstrap.elf
至此,所生成的目标文件就可以直接写入Flash中运行了。
2.Makefile实例
example:head.s main.c
arm-linux-gcc-c -o head.o head.s
arm-linux-gcc-c -o main.o main.c
arm-linux-ld-Tlink.lds head.o ain.o -o example.elf
arm-linux-objcopy-O binary -S example_tmp.o example
arm-linux-objdump-D -b binary -m arm example >ttt.s
二. 调试工具
Linux 下的GNU调试工具主要是gdb、gdbserver和kgdb。其中gdb和gdbserver可完成对目标板上Linux下应用程序的远程调试。 gdbserver是一个很小的应用程序,运行于目标板上,可监控被调试进程的运行,并通过串口与上位机上的gdb通信。开发者可以通过上位机的gdb输入命令,控制目标板上进程的运行,查看内存和寄存器的内容。gdb5.1.1以后的版本加入了对ARM处理器的支持,在初始化时加入- target==arm参数可直接生成基于ARM平台的gdbserver。gdb工具可以从ftp://ftp.gnu.org/pub/gnu/gdb/上下载。
对于Linux内核的调试,可以采用kgdb工具,同样需要通过串口与上位机上的gdb通信,对目标板的Linux内核进行调试。可以从http://oss.sgi.com/projects/kgdb/上了解具体的使用方法。
参考资料:
1.Richard Blum,ProfessionalAssembly Language
2.GNU ARM 汇编快速入门,http://blog.chinaunix.net/u/31996/showart.php?id=326146
3.ARM GNU 汇编伪指令简介,http://www.cppblog.com/jb8164/archive/2008/01/22/41661.aspx
4.GNU汇编使用经验,http://blog.chinaunix.net/u1/37614/showart_390095.html
5.GNU的编译器和开发工具,http://blog.ccidnet.com/blog-htm-do-showone-uid-34335-itemid-81387-type-blog.html
6. 用GNU工具开发基于ARM的嵌入式系统,http://blog.163.com/liren0@126/blog/static/32897598200821211144696/
7.objcopy命令介绍,http://blog.csdn.net/junhua198310/archive/2007/06/27/1669545.aspx
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