交叉编译知识解析(二) —— 交叉编译器的名字的命名规则

2019-09-03 20:53:03

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    在折腾嵌入式开发,用到交叉编译器的时候,常常会看到这样的名字:


arm-xscale-linux-gnueabi-gcc


arm-liunx-gnu-gcc


等等


       其中,对应的交叉编译器的前缀为:


arm-xscale-linux-gnueabi-


arm-liunx-gnu-


     下面以编译crosstool-ng中:通过ct-ng list-samples中得到的输出为例,当做交叉编译器的名字的例子,供参考:






交叉编译工具链的命名规则为:


arch [-vendor] [-os] [-(gnu)eabi]


arch – 体系架构,如ARM,MIPS


vendor – 工具链提供商


os – 目标操作系统


eabi – 嵌入式应用二进制接口(Embedded Application Binary Interface)




    根据对操作系统的支持与否,ARM GCC可分为支持和不支持操作系统,如


arm-none-eabi:这个是没有操作系统的,自然不可能支持那些跟操作系统关系密切的函数,比如fork(2)。他使用的是newlib这个专用于嵌入式系统的C库。


arm-none-linux-eabi:用于Linux的,使用Glibc




下面是详细解析


一、交叉编译器的命名规则


1、交叉编译器名字中的arch部分


          arch,即系统架构


          表示交叉编译器,是用于哪个目标系统架构中,用于那个平台中的。即,用此交叉编译器编译出来的程序,是运行在哪种CPU上面的。


          arch的值,常见的有很多种,比如arm,x86,mips等等。



举例:交叉编译器中的arch的值


arm-cortex_a8-linux-gnueabi中的arm


mips-ar2315-linux-gnu中的mips


powerpc-e500v2-linux-gnuspe中的powerpc


x86_64-unknown-mingw32中的x86_64



1.1 crosstool-ng中arch的值


       crosstool-ng中,和arch对应的值,应该就是"Target options"中的"Target Architecture"的值了。


       比如常见的,配置为arm的话,就是:




      对应的配置参数是:ARCH_arm




2、交叉编译器名字中的vendor部分


          vendor,即生成厂家,提供商


          表示谁提供的,即谁制作出来这个交叉编译器的。vendor的值,貌似是可以自己随便填写的。


          其他常见写法,还有写成编译交叉编译器的作者的自己的名字的。比如,我叫crifan,那么就可以写成crifan,然后生成的交叉编译器,就是xxx-crifan-xxx-xxx了。


          更加通用的做法,好像是:把vendor写成,体系架构的值,比如我之前针对xscale的去配置crosstool-ng的时候,就写了个xscale。或者写成CPU的厂家的名字,或者是开发板的名字等等。



举例:交叉编译器中的vendor的值


arm-cortex_a8-linux-gnueabi中的cortex_a8,就属于CPU的名字


mips-ar2315-linux-gnu中的ar2315


powerpc-e500v2-linux-gnuspe中的e500v2,也是CPU的内核名


arm-buildroot-linux-uclibcgnueabi中的buildroot,是之前折腾Buildroot时,看到的,即Buildroot把自己视为当前自己制作出来的交叉编译器的vendor。



2.1 crosstool-ng中vendor的值


       crosstool-ng中,和vendor对应的值,应该就是"Toolchain options"中的"Tuple's vendor string"的值了。


       比如我之前配置为xscale的话,就是:




对应的配置参数是:CT_TARGET_VENDOR


对应的help的解释是:







3、交叉编译器名字中的kernel部分


          kernel,直译为,内核


         其实指的是,你用此交叉编译器,编译出来的程序,所运行的目标系统。即此交叉编译器,编译出来的程序,在什么系统中,什么环境中,运行。


         而对应的环境或系统,主要有两种:


a -- Linux


      表示:有OS(此处主要指的是Linux)操作系统的环境


      比如,我用交叉编译器,编译一个helloworld程序,然后下载到嵌入式开发中的嵌入式Linux中运行,就属于用此交叉编译器编译出来的程序,是要运行于带OS即嵌入式Linux系统环境中的。


     此处,简称为有OS的目标系统:Linux



b -- bare-metal


       bare-metal,直译为:裸金属


       表示无(此处主要指的是Linux)操作系统的环境,比如,用此交叉编译器,去编译一个Uboot,或者是其他一个小程序,是运行在,无嵌入式Linux的时候,单独运行的一个程序。


       比如,你购买的嵌入式系统开发版,常常附带一些小程序,比如点亮LED,跑马灯等程序,就是这种,运行在无OS的环境的


      此处,简称为无OS系统的:bare-metal




3.1 crosstool-ng中kernel的值


       crosstool-ng中,和kernel对应的值,应该就是"Operating System"中的"Target OS"的值了。


比如我之前配置为Linux的话,就是:




对应的配置参数是:GEN_CHOICE_KERNEL中的CT_KERNEL_linux


对应的help的解释是:






4、交叉编译器名字中的system部分


          system,直译为,系统


          其实主要表示的,交叉编译器所选择的库函数和目标系统,最常见的一些值有,gnu,gnueabi,uclibcgnueabi等等。


          其中,此处有几方面的值,表示了几方面的含义:


4.1 system中的gnu


        好像都是gnu


        不是很明白,貌似是:


        gnu == gnu libc == glibc


        即,gnu,就是表示用的是glibc的意思。


a -- crosstool-ng中system为gnu的情况


       crosstool-ng中,和system中gnu对应的值,应该就是"C-library"中的"C library"的值设置为"glibc"了。




对应的配置参数是:CT_LIBC_glibc


对应的help的解释是:






4.2 system中的eabi


       与此相对应的,之前早期的是oabi


a -- crosstool-ng中system为eabi的情况


      crosstool-ng中,和system中eabi对应的值,应该就是"Target options"中的"-*- Use EABI"的值了。




注意:此处是选择的ARM,EABI在此处,已经是默认,无法修改的值,只能是EABI了。


好像是因为,Linux内核等其他选择导致的,此处无法更改EABI。


对应的配置参数是:CT_ARCH_ARM_EABI


对应的help的解释是:






4.3 system中的uclibc


      uclibc,是c库中的一种


      crosstool-ng中,目前支持三种:glibc,eglibc,uclibc


a -- crosstool-ng中system为uclibc的情况


       crosstool-ng中,和system中uclibc对应的值,应该就是"C-library"中的"C library"的值设置为"uClibc"了。




对应的配置参数是:CT_LIBC_uClibc


对应的help的解释是:





所以,针对上述,gnu,eabi,uclibc等几个选项,对应的常见的一些组合的含义是:


gnu 等价于:glibc+oabi


gnueabi 等价于:glibc+eabi


uclibc 等价于:uclibc+oabi



举例:交叉编译器中的system的值


arm-cortex_a8-linux-gnueabi中的gnueabi,即glibc+eabi


mips-ar2315-linux-gnu中的gnu,即glibc+oabi


powerpc-e500v2-linux-gnuspe中的gnuspe,没搞懂啥意思。。


x86_64-unknown-mingw32中的mingw32,用的是Windows下的mingw32的库




二、交叉编译工具链实例


1、arm-none-eabi-gcc


       (ARM architecture,no vendor,not target an operating system,complies with the ARM EABI)


         用于编译 ARM 架构的裸机系统(包括 ARM Linux 的 boot、kernel,不适用编译 Linux 应用 Application),一般适合 ARM7、Cortex-M 和 Cortex-R 内核的芯片使用,所以不支持那些跟操作系统关系密切的函数,比如fork(2),他使用的是 newlib 这个专用于嵌入式系统的C库。


2、arm-none-linux-gnueabi-gcc


        (ARM architecture, no vendor, creates binaries that run on the Linux operating system, and uses the GNU EABI)


        主要用于基于ARM架构的Linux系统,可用于编译 ARM 架构的 u-boot、Linux内核、linux应用等。arm-none-linux-gnueabi基于GCC,使用Glibc库,经过 Codesourcery 公司优化过推出的编译器。arm-none-linux-gnueabi-xxx 交叉编译工具的浮点运算非常优秀。一般ARM9、ARM11、Cortex-A 内核,带有 Linux 操作系统的会用到。


3、arm-eabi-gcc


        Android ARM 编译器。


4、armcc


       ARM 公司推出的编译工具,功能和 arm-none-eabi 类似,可以编译裸机程序(u-boot、kernel),但是不能编译 Linux 应用程序。armcc一般和ARM开发工具一起,Keil MDK、ADS、RVDS和DS-5中的编译器都是armcc,所以 armcc 编译器都是收费的(爱国版除外,呵呵~~)。


5、arm-none-uclinuxeabi-gcc 和 arm-none-symbianelf-gcc


       arm-none-uclinuxeabi 用于uCLinux,使用Glibc。


       arm-none-symbianelf 用于symbian,没用过,不知道C库是什么 。


Codesourcery


     Codesourcery推出的产品叫Sourcery G++ Lite Edition,其中基于command-line的编译器是免费的,在官网上可以下载,而其中包含的IDE和debug 工具是收费的,当然也有30天试用版本的。


     目前CodeSourcery已经由明导国际(Mentor Graphics)收购,所以原本的网站风格已经全部变为 Mentor 样式,但是 Sourcery G++ Lite Edition 同样可以注册后免费下载


     Codesourcery一直是在做ARM目标 GCC 的开发和优化,它的ARM GCC在目前在市场上非常优秀,很多 patch 可能还没被gcc接受,所以还是应该直接用它的(而且他提供Windows下[mingw交叉编译的]和Linux下的二进制版本,比较方便;如果不是很有时间和兴趣,不建议下载 src 源码包自己编译,很麻烦,Codesourcery给的shell脚本很多时候根本没办法直接用,得自行提取关键的部分手工执行,又费精力又费时间,如果想知道细节,其实不用自己编译一遍,看看他是用什么步骤构建的即可,如果你对交叉编译器感兴趣的话。



ABI 和 EABI


a -- ABI


       二进制应用程序接口(Application Binary Interface (ABI) for the ARM Architecture)。在计算机中,应用二进制接口描述了应用程序(或者其他类型)和操作系统之间或其他应用程序的低级接口。


b -- EABI


       嵌入式ABI。嵌入式应用二进制接口指定了文件格式、数据类型、寄存器使用、堆积组织优化和在一个嵌入式软件中的参数的标准约定。开发者使用自己的汇编语言也可以使用 EABI 作为与兼容的编译器生成的汇编语言的接口。


     两者主要区别是,ABI是计算机上的,EABI是嵌入式平台上(如ARM,MIPS等)。


arm-linux-gnueabi-gcc 和 arm-linux-gnueabihf-gcc


       两个交叉编译器分别适用于 armel 和 armhf 两个不同的架构,armel 和 armhf 这两种架构在对待浮点运算采取了不同的策略(有 fpu 的 arm 才能支持这两种浮点运算策略)。


       其实这两个交叉编译器只不过是 gcc 的选项 -mfloat-abi 的默认值不同。gcc 的选项 -mfloat-abi 有三种值 soft、softfp、hard(其中后两者都要求 arm 里有 fpu 浮点运算单元,soft 与后两者是兼容的,但 softfp 和 hard 两种模式互不兼容):


soft: 不用fpu进行浮点计算,即使有fpu浮点运算单元也不用,而是使用软件模式。


softfp: armel架构(对应的编译器为 arm-linux-gnueabi-gcc )采用的默认值,用fpu计算,但是传参数用普通寄存器传,这样中断的时候,只需要保存普通寄存器,中断负荷小,但是参数需要转换成浮点的再计算。


hard: armhf架构(对应的编译器 arm-linux-gnueabihf-gcc )采用的默认值,用fpu计算,传参数也用fpu中的浮点寄存器传,省去了转换,性能最好,但是中断负荷高。


把以下测试使用的C文件内容保存成 mfloat.c:


#include <stdio.h>

int main(void)

{

    double a,b,c;

    a = 23.543;

    b = 323.234;

    c = b/a;

    printf(“the 13/2 = %f\n”, c);

    printf(“hello world !\n”);

    return 0;

}


1、使用 arm-linux-gnueabihf-gcc 编译

使用“-v”选项以获取更详细的信息:


# arm-linux-gnueabihf-gcc -v mfloat.c

COLLECT_GCC_OPTIONS=’-v’ ‘-march=armv7-a’ ‘-mfloat-abi=hard’ ‘-mfpu=vfpv3-d16′ ‘-mthumb’

-mfloat-abi=hard


可看出使用hard硬件浮点模式。



2、使用 arm-linux-gnueabi-gcc 编译


# arm-linux-gnueabi-gcc -v mfloat.c

COLLECT_GCC_OPTIONS=’-v’ ‘-march=armv7-a’ ‘-mfloat-abi=softfp’ ‘-mfpu=vfpv3-d16′ ‘-mthumb’

-mfloat-abi=softfp



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