AT91RM9200引導程序的建立(一)建立交叉編譯工具鏈

寫在前面：

本系列文章將詳細的講述AT91RM9200引導程序的建立過程，其中包括建立交叉編譯工具鏈，gdb+gdbserver的編譯安裝使用，tftp,NFS的安裝使用，超級終端或者minicom的使用，內(nèi)核的編譯升級，U-Boot的移植，Ramdisk、根文件系統(tǒng)的建立制作，busybox的編譯、應(yīng)用等。從而重現(xiàn)完整的開發(fā)過程。在寫這個文檔的過程中，本人參考了許多資料，在這里要感謝互聯(lián)網(wǎng)，感謝所有社區(qū)，論壇里無私提供幫助的同行們。特別感謝一下魯郁先生，是他讓我在AT91RM9200上成功的移植了U-Boot1.1.4。本人是從不懂一路走來，走的過程中將開發(fā)過程詳細記述下來，從一個初學者的角度來寫下這個系列的文章，以方便其他初學者能得到一些幫助，少走一些彎路。本系列文章主要講述開發(fā)過程及實際應(yīng)用，并不能很好的講述一些原理性的東西，所以您在看這篇文章的時候最好要參考其他資料，以形成一個完整的知識鏈。祝你旅途愉快。

開發(fā)環(huán)境

軟件環(huán)境

宿主機：Redhat9.0，虛擬機vmware5.5.1

U-Boot1.1.4,busybox1.2.2.1

硬件環(huán)境

CPU:AT91RM9200 ,180MHz(200MIPS)

存儲器：32MSDRAM(MT48LC8M16A2)

64MbitsFlash(SST39VF6401B)

USB接口：USB-HostUSB-Device

網(wǎng)絡(luò)接口：10/100MDM9161E

DBGU串行調(diào)試接口

JTAG接口

移植過程

虛擬機

關(guān)于虛擬機的安裝使用，這里就不介紹了。使用很方便，網(wǎng)上也有大量的資料。大家可自行查閱。我們使用的是5.5.1版本，當然，你也可以使用最新的版本。

建立交叉編譯工具鏈。

交叉編譯工具鏈就是為了在一個平臺體系結(jié)構(gòu)下(如X86 PC機)能編譯，鏈接，處理和調(diào)試另一個平臺體系結(jié)構(gòu)下(如ARM)的程序,使得編譯生成的程序能夠在另一平臺下運行。

Linux使用的工具鏈軟件是：Binutils,gcc,glibc,gdb。

其中binutils是二進制程序處理工具。gcc是編譯器。glibc是應(yīng)用程序編程的函數(shù)庫文件軟件包。gdb是調(diào)試工具。

對交叉編譯工具鏈的編譯是很麻煩和瑣碎的一件事，如果自己一個一個編譯，很可能會遇到各種各樣的麻煩。幸好有人做了一套腳本程序，可以很方便的生成你所需要的交叉編譯工具鏈。我們使用的腳本就是crosstool，關(guān)于詳細內(nèi)容可以訪問http://kegel.com/crosstool/，可以從該網(wǎng)站下載到它的腳本，補丁和文檔。

本文以i686平臺，虛擬機vmware5.5.1，redhat9.0來建立arm交叉編譯工具鏈。

我們采用crosstool0.42來作為我們編譯交叉編譯工具鏈的腳本。詳細的用法說明請閱讀網(wǎng)站上的文檔crosstool-how to。

[zzl@localhost] tar -xzvf crosstool-0.42.tar.gz

[zzl@localhost]cd crosstool-0.42

我們可以看到目錄下有很多.sh腳本和.dat配置文件。每一個支持的CPU都有它所相應(yīng)的腳本，如我們選用demo-arm-softfloat.sh就是建立目標為支持軟浮點的arm的交叉編譯工具鏈。其中需要我們記住的三個重要的變量：
TARBALLS_DIR=$HOME/downloads

RESULT_TOP=/opt/crosstool

GCC_LANGUAGES="c,c++"

第一行指明我們放置源代碼軟件包的目錄,我的主目錄是/home/zzl。第二行指明我們生成的交叉編譯工具鏈在/opt/crosstool下。第三行表示，我們的交叉編譯工具鏈支持c,c++語言。

我們需要如下壓縮包：

gcc-3.4.1.tar.gz glibc-2.3.3.tar.gz linux-2.6.17

binutils-2.15.tar.gz glibc-linuxthreads-2.3.3.tar.gz

所以，你的首要任務(wù)是下載這些源代碼軟件包，并將它們放在/home/zzl/downloads下面，保證這些包的所有者為當前用戶而不是根用戶。

由于我們以后的內(nèi)核版本為2.6.17，所以我們還需要下載linux2.6.17的內(nèi)核包，并放在/home/zzl/downloads/下。

我們選擇的配置是：demo-arm-softfloat.sh，其內(nèi)容具體如下：

#!/bin/sh

set -ex

TARBALLS_DIR=$HOME/downloads

RESULT_TOP=/opt/crosstool

export TARBALLS_DIR RESULT_TOP

GCC_LANGUAGES="c,c++"

export GCC_LANGUAGES

# Really, you should do the mkdir before running this,

# and chown /opt/crosstool to yourself so you dont need to run as root.

mkdir -p $RESULT_TOP

# Build the toolchain.Takes a couple hours and a couple gigabytes.

#eval `cat arm-softfloat.dat gcc-3.3.3-glibc-2.3.2.dat` sh all.sh --notest

#eval `cat arm-softfloat.dat gcc-3.4.0-glibc-2.3.2.dat` sh all.sh --notest

eval `cat arm-softfloat.dat gcc-3.4.1-glibc-2.3.3.dat` sh all.sh --notest

#eval `cat arm-softfloat.dat gcc-3.4.1-glibc-20040827.dat`sh all.sh --notest

echo Done.

從這一行eval `cat arm-softfloat.dat gcc-3.4.1-glibc-2.3.3.dat` sh all.sh --notest

可以看出，我們的gcc版本采用3.4.1，glibc版本采用2.3.3。
我們再來看gcc-3.4.1-glibc-2.3.3.dat這個文件

BINUTILS_DIR=binutils-2.15

GCC_DIR=gcc-3.4.1

GLIBC_DIR=glibc-2.3.3

LINUX_DIR=linux-2.6.8

GLIBCTHREADS_FILENAME=glibc-linuxthreads-2.3.3

由于我們采用的是Linux-2.6.17的內(nèi)核包，所以這里要將linux-2.6.8改成linux-2.6.17。否則，腳本執(zhí)行解壓縮時，找不到linux源代碼包。

建立我們的目標生成目錄

[zzl@localhost]sudo mkdir /opt/crosstool

[zzl@localhost]sudo chown zzl /opt/crosstool

執(zhí)行我們的配置文件arm-softfloat.sh

[zzl@localhost]sh demo-arm-softfloat.sh

這里要注意運行該配置文件不能以root來運行,crosstool-0.42, /opt/crosstool為非root用戶所有。

如果一切順利的話，經(jīng)過一段時間的等待，得到一個新目錄：(如果不順利且始終找不到錯誤原因的話，我建議你重新安裝redhat9.0的操作系統(tǒng)，然后按照先前步驟進行。:))

/opt/crosstool/gcc-3.4.1-glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu

交叉編譯工具就在該目錄的bin/下

[zzl@localhost]ls –l /opt/crosstool/gcc-3.4.1-glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu/bin

總用量29184

-rwxr-xr-x1 zzlzzl1806212 12月29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-addr2line

-rwxr-xr-x2 zzlzzl1864030 12月29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-ar

-rwxr-xr-x2 zzlzzl3248953 12月29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-as

-rwxr-xr-x2 zzlzzl287996 12月29 09:43 arm-softfloat-linux-gnu-c++

-rwxr-xr-x1 zzlzzl1761855 12月29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-c++filt

-rwxr-xr-x1 zzlzzl287111 12月29 09:43 arm-softfloat-linux-gnu-cpp

-rwxr-xr-x2 zzlzzl287996 12月29 09:43 arm-softfloat-linux-gnu-g++

-rwxr-xr-x2 zzlzzl285852 12月29 09:43 arm-softfloat-linux-gnu-gcc

-rwxr-xr-x2 zzlzzl285852 12月29 09:43 arm-softfloat-linux-gnu-gcc-3.4.1

-rwxr-xr-x1 zzlzzl16241 12月29 09:43 arm-softfloat-linux-gnu-gccbug

-rwxr-xr-x1 zzlzzl103366 12月29 09:43 arm-softfloat-linux-gnu-gcov

-rwxr-xr-x1 zzlzzl2286490 12月29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-gprof

-rwxr-xr-x2 zzlzzl2542659 12月29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-ld

-rwxr-xr-x2 zzlzzl1840205 12月29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-nm

-rwxr-xr-x1 zzlzzl2344807 12月29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-objcopy

-rwxr-xr-x1 zzlzzl2487727 12月29 09:01 arm-softfloat-linux-gnu-objdump

-rwxr-xr-x2 zzlzzl1864029 12月29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-ranlib

-rwxr-xr-x1 zzlzzl384396 12月29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-readelf

-rwxr-xr-x1 zzlzzl1712993 12月29 09:01 arm-softfloat-linux-gnu-size

-rwxr-xr-x1 zzlzzl1689683 12月29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-strings

-rwxr-xr-x2 zzlzzl2344806 12月29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-strip

-rwxrwxr-x1 zzlzzl19084 12月29 09:43 fix-embedded-paths

我們可以看出，交叉編譯的所有工具都在這里。

將這個路徑加進PATH變量中：

[zzl@localhost]export PATH=$PATH :/opt/crosstool/gcc-3.4.1-glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu/bin

如果每次都要輸入上面的shell命令，的確是比較煩人的事情。我們可以在linux啟動腳本中添加該語句。從而避免每次開機后重新輸入。我是在啟動腳本/etc/profile中添加了環(huán)境變量。

找到這一行export PATH USER LOGNAME MAIL HOSTNAME HISTSIZEINPUTRC

在其上面一行添加：

PATH=$PATH :/opt/crosstool/gcc-3.4.1-glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu/bin

今后我們編譯程序的時候，就用arm-softfloat-linux-gnu-gcc來編譯我們的程序。

當然，應(yīng)用程序的調(diào)試是開發(fā)過程中必不可少的環(huán)節(jié)之一。Linux下的GNU的調(diào)試器即是GDB。所以我們有了這個交叉編譯工具鏈之后，可以用它來編譯gdb和gdbserver。如果你暫時不需要GDB的話，也可以先略過這一步。

GDB的編譯安裝

目前比較新的是版本是GDB6.6。其官方網(wǎng)站是http://www.gnu.org/software/gdb/。

下載gdb-6.6.tar.gz源代碼包到/usr/src下。

[root@localhost]tar –zxvf gdb-6.6.tar.gz

[root@localhost]cd gdb-6.6

配置很簡單，只需要指定目標板體系結(jié)構(gòu)和安裝路徑即可。

[root@localhost]mkdir /opt/crosstool/gcc-3.4.1-glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu/gdb6.6

[root@localhost]./configure--target=arm-softfloat-linux-gnu--prefix=/opt/crosstool/gcc-3.4.1-glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu/gdb6.6 -v

[root@localhost]make

[root@localhost]make install

順利的話，則在gdb6.6下生成新的目錄，其中g(shù)db工具就在bin目錄下。

[root@localhost]ls –l /opt/crosstool/gcc-3.4.1-glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu/gdb6.6

/bin

總用量30476

-rwxr-xr-x1 rootroot14335251 12月29 15:53 arm-softfloat-linux-gnu-gdb

-rwxr-xr-x1 rootroot14335296 12月29 15:53 arm-softfloat-linux-gnu-gdbtui

-rwxr-xr-x1 rootroot2489663 12月29 15:52 arm-softfloat-linux-gnu-run

同樣在環(huán)境變量中添加gdb的路徑

[root@localhost]export PATH=$PATH :/opt/crosstool/gcc-3.4.1-glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu/gdb6.6/bin

今后調(diào)試程序的時候，用arm-softfloat-linux-gnu-gdb來調(diào)試。

gdbserver的編譯

[root@localhost]cd gdb-6.6

[root@localhost]cd gdb/gdbserver

[root@localhost]./configure --target=arm-softfloat-linux-gnu–-host=arm-softfloat-linux-gnu

[root@localhost]make CC=/opt/crosstool/gcc-3.4.1-glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu/bin/arm-softfloat-linux-gnu-gcc

如果不出錯的話，將在當前目錄下生成兩個可執(zhí)行文件：gdbserver和gdbreplay。以后就可以用gdb+gdbserver調(diào)試我們開發(fā)板上的程序了。至此，我們的交叉編譯工具鏈已經(jīng)基本建立?？梢杂脕碜鳛槲覀僢ootloader的編譯環(huán)境了。

GDB+GDBServer的使用

在目標系統(tǒng)上啟動gdbserver,其實就是在超級終端下或者minicom下啟動gdbserver。這里將gdbserver放在宿主機的NFS設(shè)置的共享目錄下/home/zzl，該目錄掛載在目標板/work下。宿主機的ip為192.168.1.1,目標板的ip為192.168.1.33

超級終端或者minicom下

[root@localhost]cd /work

[root@localhost]./gdbserver 192.168.1.1:1234 hello

出現(xiàn)提示：
Process /work/hello created: pid=69
Listening on port 1234

這時切換到宿主機的控制臺，運行

[root@localhost] arm-softfloat-linux-gnu-gdb hello

(gdb)target remote 192.168.2.33:1234

出現(xiàn)提示：
Remote debugging using 192.168.1.33:1234
[New thread 80]
[Switching to thread 80]
0x40002a90 in ??()
同時在minicom下提示：
Remote debugging from host 192.168.2.100
(gdb)
連接成功，這時候就可以輸入各種gdb命令如list、continue、next、step、break等進行程序調(diào)試了。

對于GDBServer出現(xiàn)的問題

1．GDBServer調(diào)試時出現(xiàn)packet error問題。

主要是虛擬機與目標機的網(wǎng)絡(luò)連接要經(jīng)過windows，數(shù)據(jù)包容易丟失。換到Linux系統(tǒng)下則恢復正常。