交叉编译之必知必会

  做嵌入式开发,最熟悉的莫过于交叉编译了。在这篇文章中,记录自己经常使用到的相关知识,以共查阅。

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1. 编译器

  嵌入式开发和桌面应用的一个很大不同就是:我们必须自己准备配置所需的工具环境。并不像Windows开发那样装一个VS就一切OK了,这其中最重要的就是编译器的准备。

  • 在Ubuntu上我一般是使用sudo apt-get install arm-linux-gnu命令进行交叉编译工具的安装。但大多数时候这是行不通的。因为arm架构或者特定ARM芯片的特性(如是否支持浮点运算),导致后期使用时故障频出。
  • 使用开发板提供商或芯片提供商提供的开发套件,这些往往对某些特性做了优化,是最能契合我们的芯片开发的一种方式。
  • Linaro下载对应架构的编译程序,这些开发环境适用性很好,在没能找到官方提供的套件的时候,这是一个很好的选择。

  当然,下载安装完成后需要将可执行文件的路径加到系统的 PATH路径中

2.交叉编译器选项

2.1 编译步骤

  编译程序分为4个步骤:

  • 1.预处理,生成预编译文件(.文件):

      Gcc –E hello.c –o hello.i
    
  • 2.编译,生成汇编代码(.s文件):

      Gcc –S hello.i –o hello.s
    
  • 3.汇编,生成目标文件(.o文件):

      Gcc –c hello.s –o hello.o
    
  • 4.链接,生成可执行文件:

      Gcc hello.o –o hello
    

    记住这三个选项只要记住键盘左上角的按键 ESC即可,是不是很简单

2.2 警告选项

  在默认情况下,警告选项是默认不打开的,后来Dock在开发的实践过程中,返现使用-Wall选项可以事先发现很多简单错误,为后期免去很多麻烦:

  • 判断语句 if(a = b)
  • 缺少 default分支
  • 类型不匹配对比int a = 0; long b = 2; if(a == b)
  • 其他Dock还未遇到的

  就是这三个简单的错误,曾经让Dock花费很多时间去调试。错误应该消灭在萌芽。

2.3 包含链接选项

  Gcc编译器默认是会自动寻找包含编译环境中的头文件和链接库,但是在使用自己的头文件和链接库时,需要自己手动指定。

  • -I[path-to-include_file] 使用 -I 指定头文件的路径
  • -L[path-to-lib] 使用-L 指定库文件的路径
  • -lxx.so 使用-l 选项指定要链接的库文件,默认 l代替lib文件,如链接libmath.so要使用 -lmath
  • -nostartfiles 不链接启动文件,即暂时不链接main函数
  • -nostdlib 不链接标准库文件,在裸机程序中比较常用,如uboot中就会使用到这个选项,因为链接标准库的话,程序就会变得很大。
  • -static 静态链接,这样就不会使用动态库,但后边有时需要制定 libxx.a静态库文件,同时文件体积会变得很大

2.4 objcpy objdump

  虽然说能够编译出程序并且能够运行就已经够了,但是这两个程序使我们做嵌入式程序所不能忽视的。

2.4.1 ELF格式

ELF(Executable and Linking Format)是unix-like系统下的一种文件格式,它是一种对象文件的格式,用于定义不同类型的对象文件(Object files)中都放了什么东西、以及都以什么样的格式去放这些东西。即是在程序的头部加上了一段信息:

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ELF Header:
Magic: 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Class: ELF64
Data: 2's complement, little endian
Version: 1 (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI Version: 0
Type: EXEC (Executable file)
Machine: Advanced Micro Devices X86-64
Version: 0x1
Entry point address: 0x42dfe0
Start of program headers: 64 (bytes into file)
Start of section headers: 67460488 (bytes into file)
Flags: 0x0
Size of this header: 64 (bytes)
Size of program headers: 56 (bytes)
Number of program headers: 8
Size of section headers: 64 (bytes)
Number of section headers: 40
Section header string table index: 37

对应的结构体为:

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typedef struct
{
unsigned char e_ident[EI_NIDENT]; /* 魔数和相关信息 */
Elf32_Half e_type; /* 目标文件类型 */
Elf32_Half e_machine; /* 硬件体系 */
Elf32_Word e_version; /* 目标文件版本 */
Elf32_Addr e_entry; /* 程序进入点 */
Elf32_Off e_phoff; /* 程序头部偏移量 */
Elf32_Off e_shoff; /* 节头部偏移量 */
Elf32_Word e_flags; /* 处理器特定标志 */
Elf32_Half e_ehsize; /* ELF头部长度 */
Elf32_Half e_phentsize; /* 程序头部中一个条目的长度 */
Elf32_Half e_phnum; /* 程序头部条目个数 */
Elf32_Half e_shentsize; /* 节头部中一个条目的长度 */
Elf32_Half e_shnum; /* 节头部条目个数 */
Elf32_Half e_shstrndx;

  但是在uboot等环境中,是无法识别这些信息的。裸机程序总是从头一条一条指令的进行执行。所以在有些情况下我们需要去掉这些信息。那就用到了objcopy命令:

objcopy用于将object的部分获全部内容拷贝到另一个object,从而可以实现格式的变换。

arm-linux-gnu-objcopy -O binary boot.elf boot.bin就常用来将elf转换为RAW格式,从而在裸机上运行。

2.4.2 objdump

  objdumpb即是常用的反汇编程序,Dock常用的两条命令为:

  • arm--linux-objdump -d boot.elf将 elf反汇编
  • arm--linux-objdump -d -b binary -m arm boot.bin 将 bin反汇编

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原文地址:http://coderdock.com

Dock wechat
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