嵌入式系统移植【5】——交叉编译工具链

        此前我们学习了Linux的移植方式，但其中Linux内核、设备树和根文件系统的文件都是直接提供给我们的，后续我们将学习“uImage”、“exynos4412-fs4412.dtb”和“ramdisk.img”的由来。

编译原理

        首先，我们再来回顾一下编译的原理，编译原理如果搞不明白，后续的学习将会很困难。

机器码（二进制）：

        CPU能直接识别的语言，不同的机器码代表不同的运算指令。处理器能够识别哪些机器码是由处理器的硬件设计所决定的，不同的处理器机器码不同，所以机器码不可移植。最原始的程序就是机器码。

汇编：

        所谓汇编语言，就是机器码的符号化，说白了就是用一个符号一 一对应地代替一个机器码。不同的处理器汇编也不一样，即汇编语言也不可移植。

C语言:

        在编译时我们可以使用不同的编译器将C源码编译成不同架构处理器的汇编，所以C语言可以移植。

在Ubuntu下，最常使用的编译器就是GCC。

交叉编译

交叉编译其实是个很大的范畴，在我们这里的交叉编译是指程序的编译和运行不在同一台机器上

 注：需要在提前Ubuntu上装一个ARM的编译器。

交叉编译工具链

交叉编译工具链的获取:

          1) 官网获取(不推荐,需要自己进行复杂配置与编译)

                  http://ftp.gnu.org/gnu/gcc/

          2) BSP板级开发支持包(厂商所提供的配置好的，推荐)

                  samsung、全志...

交叉编译工具链的内容

          1) 交叉编译工具

                  gcc/readelf/size/nm/strip/objcopy/objdump/addr2line

          2) 库

                  ARM架构的库

ELF文件格式

ELF格式是Linux平台上应用最广泛的二进制工业标准之一

        我们在linux生成的可执行性文件就是ELF格式。ELF格式的文件内包含了很多个段不同的段存储了不同的信息；因为ELF格式的文件要通过Linux系统的加载和管理才能运行，所以除了最基本的代码段和数据段之外，其中还存储了很多其它的信息，如符号表、调试信息等。

ELF文件相关命令：

file

    file + 文件名  查看文件的详细信息

readelf

    readelf -h + 文件名   列出elf文件的头部信息

    readelf -a + 文件名   列出elf文件的所有信息

BIN文件格式

        BIN文件一般是直接运行在CPU之上的可执行文件，文件内只包含了CPU能够直接识别和运行的指令和数据，不包含其它系统相关的信息。

交叉编译工具链常用工具

size  列出目标文件每一段的大小以及总体的大小

    size + 文件名 

汇编指令所生成的机器码在text段；已初始化的变量在data段；初始化的变量存在bass段。

a.out分段

用不同的编译工具编译出来的可执行文件大小不相同

nm  列出目标文件中的符号表(标示符)

    nm + 文件名 

 注：可以用nm命令看库中的函数

strip  丢弃目标文件中的符号（瘦身命令）

    strip + 文件名 

 符号表对程序的执行来说没有任何意义，删去符号表，减小所需的内存空间。

注：对于嵌入式开发，这个命令很重要

①file + 文件名命令可以看出文件是否已被执行过strip命令。

②arm-none-linux-gnueabi-gcc编译可执行文件的要用arm-none-linux-gnueabi-strip瘦身。

objdump  从目标文件中显示信息 

    eg: 

      objdump -d + 文件名  将目标文件反汇编(机器码->汇编)
 

注：虽然可以用机器码反推出汇编，但不能用汇编反推出C语言，因为C语言与汇编指令并不是一一对应的

   

objcopy  对目标文件进行复制和转换

    eg:

      objcopy --gap-fill=0xff -O binary a.out a.bin 

  将目标文件转换为bin格式，用于在裸机上运行程序。原理是将目标文件的代码段和数据段copy出来生成bin格式的文件。

拓展：裸机开发生成.bin格式目标文件的Makefile代码参考

led.bin:led.s

    arm-linux-gnueabihf-gcc -g -c led.s -o led.o

    arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 led.o -o led.elf

    arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g led.elf led.bin

    arm-linux-gnueabihf-objdump -D led.elf > led.dis

clean:
    rm -rf *.o led.bin led.elf led.dis