Question

如何建立Linux下的ARM交叉编译环境

Answer 1

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www.kernel.org 或它的镜像下载。
Binutils、gcc和glibc你可以从FSF的FTP站点ftp://ftp.gun.org/gnu/ 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。

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 http://www.linuxfromscratch.org/ 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

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

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

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