[pcDuino NANO] 实战01 安装交叉编译器

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实战01 安装交叉编译器

交叉编译是指在一种平台(主机)上通过编译程序生成另一种平台(目标机)上可运行的代码。这个编译程序称之为交叉编译工具链（cross compilation tool chain）或编译器。前面我们安装的Ubuntu系统是基于X86平台的，如果使用默认的编译器进行源码编译，得到的可执行程序由X86指令集组成，只能在X86平台上运行，而pcDuino板处理器A20属于ARM架构，无法运行X86指令集的程序。因此，我们需要一个交叉编译器，它可以在X86平台上运行，将源码编译成ARM平台可以运行的程序。

图1.1 交叉编译器

我们使用Linaro公司基于GCC推出的ARM系列交叉编译工具arm-linux-gnueabihf-gcc，工具下载网址https://www.linaro.org/downloads。

图1.2 交交叉编译器下载

Linaro提供了不同平台多种版本的交叉编译工具，可以根据的开发计算机配置选择合适版本。这里我们选择版本gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-4.9-2014.09_linux.tar。

1.1解压

1. # tar xvf gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-4.9-2014.09_linux.tar -C /home/ubuntu/pcduino/

复制代码

1.2查看gcc等二进制工具（binutils）

1. # cd /home/ubuntu/pcDuino
   
2. # cd gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-4.9-2014.09_linux
   
3. # ls bin

复制代码

图1.3 工具链

1.3设置环境变量

为了在使用的时候省去绝对路径的引用，我们将编译工具所在目录

/home/ubuntu/pcduino/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-4.9-2014.09_linux/bin加入环境变量PATH中。修改文件/home/ubuntu/.bashrc,在文件尾新增一行，

1. PATH=$PATH:/home/ubuntu/pcduino/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-4.9-2014.09_linux/bin

复制代码

并保存。在当前shell终端执行

1. # source  /home/ubuntu/.bashrc

复制代码

使配置生效。

1.4工具链介绍

相信读者已经发现，这些工具名称都有共同的前缀“arm-linux-gnueabihf”，

对于arm-linux容易理解，分别是体系架构和OS类型，那么gnueabihf是什么含义呢？在理解其含义之前，先了解以下几个名词：GNU、ABI和EABI。

GNU：是GNU's NotUnix 的递归缩写。GNU计划，是由RichardStallman在1983年9月27日公开发起的，它的目标是创建一套完全自由的操作系统。

    - ABI：应用二进制接口(ApplicationBinary Interface)。描述了应用程序和操作系统之间，应用程序和使用的库之间，以及与其他应用程序的低级接口。

    - EABI：嵌入式ABI(Embedded 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。

现在我们明白了gnueabihf中的gnueabi部分，即：这是一个GNU 编译器，支持EABI，剩下的hf部分呢？它与ARM对待浮点数运算的策略有关。ARM在

处理浮点数运算时引入了软浮点(soft-float)和硬浮点(hard-float)的概念。

    - 硬浮点：依赖FPU（浮点运算单元），编译器将代码编译成使用硬件浮点协处理器的指令，由FPU去执行。FPU通常有一套额外的寄存器来完成浮点参数传递和运算。使用硬件浮点运算单元FPU会带来性能上的提升。

    - 软浮点：不依赖于FPU，编译器把浮点运算转换成浮点运算的函数调用和库函数调用，浮点参数的传递也是通过ARM寄存器或者堆栈完成。不进行FPU的指令调用，也不使用浮点寄存器的参数传递。

实际上，与“arm-linux-gnueabihf”类似的还有一种前缀“arm-linux-gnueabi”，二者属于不同的EABI架构。

    - arm-linux-gnueabi属于armel 架构EABI

    - arm-linux-gnueabihf属于armhf架构EABI

在armel中，有三种方式处理浮点数计算，以gcc为例，对应的-mfloat-abi参数值有三个选择：soft、softfp和hard。

    - soft是指所有浮点运算全部在软件层实现，效率低，会存在浮点到整数、整数到浮点的转换，只适合于早期没有FPU、的ARM处理器；

    - softfp是armel默认设置，由FPU处理浮点计算，但函数参数的传递不使用FPU寄存器，而是使用ARM通用的整型寄存器；

    - hard是指由FPU处理浮点计算，函数参数的传递也使用FPU寄存器。

soft与softfp和hard是兼容的，但softfp和hard两种模式不兼容。默认情况下，armel使用softfp，同时将hard模式的armel单独作为一个abi，称之为armhf，可见armhf是armel的一个特例。现在回头看下arm-linux-gnueabihf的含义：GNU编译器，支持硬件浮点运算。为了确认这一点，我们可以从gcc的版本信息中查看：

1.   # arm-linux-gnueabihf-gcc -v
   
2.   ...
   
3. linux/install/arm-linux-gnueabihf/libc  --enable-languages=c,c++,fortran --disable-multilib --enable-multiarch  --with-arch=armv7-a --with-tune=cortex-a9 --with-fpu=vfpv3-d16 --with-float=hard  --with-pkgversion='crosstool-NG linaro-1.13.1-4.9-2014.09 - Linaro GCC  4.9-2014.09'
   
4. ...
   
5. mode=thumb --disable-multilib --with-float=hard
   
6.   Thread model: posix
   
7.   gcc  version 4.9.2 20140904 (prerelease) (crosstool-NG linaro-1.13.1-4.9-2014.09 -  Linaro GCC 4.9-2014.09)

复制代码

我们可以看到版本信息中含有“--with-float=hard”，说明arm-linux-gnueabihf使用的是硬浮点。与硬浮点有关的还有一个选项--with-fpu=vfpv3-d16，这个选项描述了FPU类型是vfpv3-d16。其中VFP (vector floating Point) 为半精度、单精度和双精度浮点运算提供硬件支持，符合 IEEE 754 标准。VFP目前有多个版本，如VFPv2 (一些 ARM9 / ARM11)、VFPv3-D32（使用32个浮点寄存器）、 VFPv3-D16（只使用16个浮点寄存器）和VFPv3+NEON等。

关于交叉编译器几个重要的目录：

arm-linux-gnueabihf/libc： libc头文件、库相关

arm-linux-gnueabihf/libc/usr/include： libc头文件目录

arm-linux-gnueabihf/libc/usr/include/linux： linux头文件目录

arm-linux-gnueabihf/libc/lib/arm-linux-gnueabihf： libc动态链接库

bin：目标板编译工具(binutils)

arm-linux-gnueabihf/bin：主机编译工具(binutils)

arm-linux-gnueabihf/include/c++：C++有关头文件和库

1.5总结

本章介绍了交叉编译器分作用，并演示了安装过程，此外对EABI以及浮点运算做了简要的阐述。我们在接下来的章节就用这个交叉编译器编译boot、linux等镜像。

fire

就等pcDuino到手了，到了就试一试