昨天終於把交叉編譯環境、移植核心和製作root檔案系統在arm開發板上順利跑通了。期間有的步驟很順利，但更多的是被諸多問題困擾，比如最後一個不起眼的小問題導致檔案系統無法載入，鬱悶了我一個星期，最終通過分析慢慢發現了這個bug。還有各原始碼包版本的問題，而且網上很多介紹都是基於舊版本的。我這裡全部用最新或較新的版本，當然，至於新舊版本到底哪個更好更合適，這是個智者見智的論題，不在本文討論之列。我堅信很多人也遇到過或者即將遇到我曾經歷過的錯誤和問題，因此我覺得把我過去兩週做過的相關工作，詳細地寫下來，希望對大家有所幫助！

首先是平臺和環境 ，我過去兩週都是基於vmware 中ubuntu 10.04的，但是我發現ubuntu這個很火的桌面linux發行版本並不適合進行嵌入式開發，典型的麻煩就是系統缺少很多庫、服務等等，需要自己手動安裝，增加了不少額外的工作，和我以前用的SuSe 9比麻煩不少。不過所以現在我乾脆全新裝了一個SUSE 11.2

過程預覽：
1，準備工作，包括下載原始碼包、補丁、建立資料夾和設定環境變數等
2，建立核心標頭檔案
3，建立binutils
4，建立bootstrap gcc
5，建立glibc
6，建立完整版本gcc
7，測試hello world

現在就讓我們開始吧！

1 準備工作

我使用的原始碼包和補丁 如下：
linux-2.6.34.tar.bz2
binutils-2.20.tar.gz
gcc-4.3.5.tar.bz2
glibc-2.11.tar.gz
glibc-linuxthreads-2.5.tar.bz2
glibc-ports-2.11.tar.bz2
glibc-2.11.2-gcc_fix-1.patch
至於怎麼得到這些原始碼包，找google吧！

建立工作目錄
自己選一個合適的地方，建立一個總資料夾Embedded，並且在其下建立 build-tools、kernel和tools三個子資料夾、我們以後的操作就都在這裡進行了。

$ mkdir Embedded
$ cd Embedded
$ mkdir build-tools    kernel     tool
$ ls
build-tools    kernel     tool

各資料夾作用如下：

build-tools : 儲存binutils、gcc 和 glibc的原始碼和用來編譯這些原始碼的目錄。
kernel        : 儲存核心原始碼和補丁。
tools          : 儲存編譯好的交叉編譯工具和庫檔案。
然後在build-tools資料夾中建立如下子資料夾：

$ cd build-tools
$ mkdir build-binutilsbuild-boot-gccbuild-glibcbuild-gcc

build-binutils    ：編譯binutils的目錄
build-boot-gcc ： 編譯gcc 啟動部分的目錄
build-glibc        ：編譯glibc的目錄
build-gcc          ：編譯完整gcc的目錄

設定環境變數：

這裡設定環境變數只是為了方便，因為每個工具的config都需要輸入類似的變數，不如放在環境變數裡。

在命令列下開啟vi  ~/.bashrc，在文件最後輸入下面幾行，然後登出當前使用者，重新登入

export PRJROOT=/home/jinglelong/MySoftware/Embedded
export TARGET=arm-none-linux-gnueabi
export PREFIX=$PRJROOT/tools
export TARGET_PREFIX=$PREFIX/$TARGET
export PATH=$PREFIX/bin:$PATH

各變數的具體意義如下：

PRJROOT                     : 整個工程的根目錄，這裡當然是Embeded了
TARGET                       : 目標檔案對應的體系結構，arm-linux代表編譯出來的target只能在arm體系結構中執行
PREFIX                        : 設定目標資料夾的路徑字首
TARGET_PREFIX          : 設定目標資料夾的路徑字首路徑
PATH                           : 新增可執行檔案的路徑，這裡主要是隻中間編譯工具等

2 建立核心include檔案

$ ln -s  /home/jinglelong/MySoftware/Embedded/kernel/linux-2.6.34/include/linux  $TARGET_PREFIX/include/linux
$ ln -s  /home/jinglelong/MySoftware/Embedded/kernel/linux-2.6.34/include/asm-generic/      $TARGET_PREFIX/include/asm-generic
$ ln -s  /home/jinglelong/MySoftware/Embedded/kernel/linux-2.6.34/arch/arm/include/asm/  $TARGET_PREFIX/include/asm 

編譯生成version標頭檔案

這個是編譯glibc時必須的，使用命令：make include/linux/version.h

3 建立binutils

解壓binutils原始碼到資料夾： $PRJROOT/build-tools/binutils-2.20

配置:

cd $PRJROOT/build-tools/build-binutils
$ ../binutils-2.20/configure --target=$TARGET --prefix=$PREFIX

編譯：make
出錯：
../../binutils-2.20/gas/config/tc-arm.c: In function ‘make_mapping_symbol’:
../../binutils-2.20/gas/config/tc-arm.c:2489: error: suggest braces around empty body in an ‘if’ statement
開啟檔案binutils-2.20/gas/config/tc-arm.c，把2490行的語句，用一對大括號括起來就可以了

安裝： make install
完成後檢查一下$PREFIX資料夾，是不是多了三個子資料夾，bin, lib, share? 開啟bin，發現裡面生成了14個可執行檔案：

[[email protected] bin]# ls
arm-none-linux-gnueabi-addr2line  arm-none-linux-gnueabi-as   arm-none-linux-gnueabi-gprof  arm-none-linux-gnueabi-nm       arm-none-linux-gnueabi-objdump  arm-none-linux-gnueabi-readelf  arm-none-linux-gnueabi-strings arm-none-linux-gnueabi-ar         arm-none-linux-gnueabi-c++filt  arm-none-linux-gnueabi-ld     arm-none-linux-gnueabi-objcopy  arm-none-linux-gnueabi-ranlib   arm-none-linux-gnueabi-size     arm-none-linux-gnueabi-strip

他們的功能分別是：

add2line         ：將你要找的地址轉成檔案和行號，它要使用 debug 資訊。
ar                  ：產生、修改和解開一個存檔檔案
as                  ：gnu的彙編器
c++filt            ：C++ 和 java 中有一種過載函式，所用的過載函式最後會被編譯轉化成彙編的標，c++filt 就是實現這種反向的轉化，根據標號得到函式名。
gprof              ：gnu 彙編器預編譯器。
ld                   ：gnu 的聯結器
nm                 ：列出目標檔案的符號和對應的地址
objcopy           ：將某種格式的目標檔案轉化成另外格式的目標檔案
objdump          ：顯示目標檔案的資訊
ranlib              ：為一個存檔檔案產生一個索引，並將這個索引存入存檔檔案中
readelf            ：顯示 elf 格式的目標檔案的資訊
size                ：顯示目標檔案各個節的大小和目標檔案的大小
strings            ：打印出目標檔案中可以列印的字串，有個預設的長度，為4
strip                ：剝掉目標檔案的所有的符號資訊

4 建立bootstrap gcc

首先，我們為什麼要建立bootstrap gcc，而不能一次性成功？原因有兩點：

一是由於平臺本身的gcc編譯器和我們要建立的gcc版本不同，第一次用平臺本身的編譯器去build目標版本的gcc編譯器的時候，新生成的目標編譯器（相當於初始編譯器編譯連結生成的可執行檔案）必然帶有初始編譯器的特徵。而當我們用新生成的編譯器再次編譯自身時，便可去掉這種差異性。

二是因為gcc編譯器依賴於glibc，而當前我們的glibc是基於本機的，所以我們首先要build基於arm體系結構的glibc，再在glibc的基礎上生成基於arm體系結構的gcc。

這一步是最容易出錯的，對每一步都必須謹慎，不要犯粗心之類的低階錯誤。

解壓原始碼
解壓gcc原始碼到build-tool資料夾下

修改原始碼：
gcc-4.3.5
CRTSTUFF_T_CFLAGS_S = $(CRTSTUFF_T_CFLAGS) -fPIC -Dinhibit_libc -D__gthr_posix_h

確保本機已經安裝了mpc, mpfr, gmp, 如果沒有，則在yast裡面安裝好再往後走。

配置：
../gcc-4.3.5/configure --target=$TARGET --prefix=$PREFIX --without-headers --enable-languages=c --disable-threads --with-newlib --disable-shared --disable-libmudflap --disable-libssp

編譯：make all-gcc
安裝gcc: make install
再編譯安裝libgcc，這個是後面編譯glibc必須的。
編譯：make all-target-libgcc
安裝libgcc: make install-target-libgcc

我看到網上很多文章在這一步有很多錯誤，一種是直接用make命令編譯gcc下所有內容，這個是沒有必要的，而且容易出錯。我在ubuntu和suse下都無法完成編譯，而在fedora下通過了；第二種情況是沒有編譯libgcc，這會導致後面編譯glibc無法通過。

安裝完成後，在$PREFIX/bin下又多了幾個檔案，
arm-none-linux-gnueabi-cpp         : gnu的 C 的預編譯器
arm-none-linux-gnueabi-gcc         : gnu的 C 語言編譯器
arm-none-linux-gnueabi-gcc-4.3.5 : gnu的 C 語言編譯器，其實和arm-linux-gcc是一樣的
arm-none-linux-gnueabi-gccbug    :  一個可執行指令碼，具體作用未知。
arm-none-linux-gnueabi-gcov        : gcc 的輔助測試工具，用來分析和優化程式

5 建立glibc
解壓原始碼：
把glibc原始碼解壓到build-tool下，把glibc-linuxthreads-2.5.tar.bz2解壓到glibc根目錄下，把glibc-ports-2.11.tar.bz2解壓到glibc根目錄下，並且命名為ports

進入資料夾build-glibc，建立config.cache檔案，並且在檔案中輸入以下內容

libc_cv_forced_unwind=yes
libc_cv_c_cleanup=yes
libc_cv_arm_tls=yes

配置：

BUILD_CC="gcc" CC=$TARGET-gcc ../glibc-2.11/configure --host=$TARGET --target=$TARGET --prefix=/usr --enable-add-ons --disable-profile --cache-file=config.cache --with-binutils=$PREFIX/bin/ --with-headers=$TARGET_PREFIX/include/

編譯：make
出錯：/arm-linux/bin/ld: cannot find -lgcc_eh
開啟glibc根目錄下Makeconfig檔案，去掉第541，546行中的-lgcc_eh，重新make

安裝：

make install_root=$TARGET_PREFIX prefix="" install

修改libc.so：

用vi或gedit開啟libc.so檔案，將檔案中的：
GROUP ( /lib/libc.so.6 /lib/libc_nonshared.a  AS_NEEDED ( /lib/ld-linux.so.2 ) )
更改為
GROUP ( libc.so.6 libc_nonshared.a )
儲存後退出

6 建立完整版gcc

有了前面的經驗，現在就簡單多了，進入目錄build-gcc,

配置：

../gcc-4.3.5/configure --target=$TARGET --prefix=$PREFIX --enable-languages=c,c++ --disable-libgomp

編譯：
make all

安裝：
make install

安裝完成後，在$PREFIX/bin下多了gnu的c++編譯器:
arm-none-linux-gnueabi-gcc
arm-none-linux-gnueabi-c++  

7 驗證工具鏈
建立，編譯生成一個hello world程式helloworld， 檢視elf檔案資訊:
$  arm-none-linux-gnueabi-readelf  -d helloworld
是不是看到了ARM的資訊？更直接的，就是把這個helloworld和相關依賴的動態庫拷到開發板上，看它是不是真的能helloworld！

8 總結
這次在SUSE 11.2上編譯安裝工具鏈，整個過程非常順利，其實我相信只要環境，配置等正確，常見linux發行版上都會比較順利。不過我還是建議直接下在編譯好的工具鏈，省下了不少麻煩，而且可靠性也能保證。最後，希望本教程對大家有所幫助，如果有什麼遺漏或錯誤之處，希望大家能批評指正！

參考文獻：