什么是交叉编译?
较短回答
交叉编译(cross-compilation)是指,在某个主机平台上(比如PC上)用交叉编译器编译出可在其他平台上(比如ARM上)运行的代码的过程。
完整回答
交叉编译这个概念的出现和流行是和嵌入式系统的广泛发展同步的。我们常用的计算机软件,都需要通过编译的方式,把使用高级计算机语言编写的代码(比如 C代码)编译(compile)成计算机可以识别和执行的二进制代码。比如,我们在 Windows 平台上,可使用 Visual C++ 开发环境,编写程序并编译成可执行程序。这种方式下,我们使用 PC 平台上的 Windows 工具开发针对 Windows 本身的可执行程序,这种编译过程称为 native compilation,中文可理解为本机编译。然而,在进行嵌入式系统的开发时,运行程序的目标平台通常具有有限的存储空间和运算能力,比如常见的 ARM 平台,其一般的静态存储空间大概是 16 到 32 MB,而 CPU 的主频大概在 100MHz 到 500MHz 之间。这种情况下,在 A
RM 平台上进行本机编译就不太可能了,这是因为一般的编译工具链(compilation tool chain)需要很大的存储空间,并需要很强的 CPU 运算能力。为了解决这个问题,交叉编译工具就应运而生了。通过交叉编译工具,我们就可以在 CPU 能力很强、存储控件足够的主机平台上(比如 PC 上)编译出针对其他平台的可执行程序。
要进行交叉编译,我们需要在主机平台上安装对应的交叉编译工具链(cross compilation tool chain),然后用这个交叉编译工具链编译我们的源代码,最终生成可在目标平台上运行的代码。常见的交叉编译例子如下:
∙ 在 Windows PC 上,利用 ADS(ARM 开发环境),使用 armcc 编译器,则可编译出针对 ARM CPU 的可执行代码。
∙ 在 Linux PC 上,利用 arm-linux-gcc 编译器,可编译出针对 Linux ARM 平台的可执行代码。
∙ 在 Windows PC 上,利用 cygwin 环境,运行 arm-elf-gcc 编译器,可编译出针对 ARM CPU 的可执行代码。
另外,在业界广泛使用嵌入式 Linux 操作系统的今天,大多数交叉编译过程都是在 Linux PC 平台上完成。这时,程序员会在某个运行 Linux 操作系统的 PC 上安装交叉编译工具链,并使用 GNU 提供的开发工具方便地开发和调试嵌入式应用软件。
一、什么是交叉编译
什么是交叉编译呢,简单地说,就是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码。这里需要注意的是所谓
平台,实际上包含两个概念:体系结构(Architecture)、操作系统(Operating System)。同一个体系结
构可以运行不同的操作系统;同样,同一个操作系统也可以在不同的体系结构上运行。举例来说,我们常说
的x86 Linux平台实际上是Intel x86体系结构和Linux for x86操作系统的统称;而x86 WinNT平台实际上是
Intel x86体系结构和Windows NT for x86操作系统的简称。
一个经常会被问到的问题就是,“既然我们已经有了主机编译器,那为什么还要交叉编译呢?
什么是交叉编译呢,简单地说,就是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码。这里需要注意的是所谓
平台,实际上包含两个概念:体系结构(Architecture)、操作系统(Operating System)。同一个体系结
构可以运行不同的操作系统;同样,同一个操作系统也可以在不同的体系结构上运行。举例来说,我们常说
的x86 Linux平台实际上是Intel x86体系结构和Linux for x86操作系统的统称;而x86 WinNT平台实际上是
Intel x86体系结构和Windows NT for x86操作系统的简称。
一个经常会被问到的问题就是,“既然我们已经有了主机编译器,那为什么还要交叉编译呢?
”其实答案很简
单,没办法啊!有时是因为目的平台上不允许或不能够安装我们所需要的编译器,而我们又需要这个编译器
的某些特征;有时是因为目的平台上的资源贫乏,无法运行我们所需要编译器;有时又是因为目的平台还没
有建立,连操作系统都没有,根本谈不上运行什么编译器。
另一个经常会被问到的问题就是:“既然可以交叉编译,那还要主机编译干吗?”其实答案也很简单,交叉编
译是不得已而为之!与主机编译相比,交叉编译受的限制更多,虽然在理论上我们可以做任何形式的交叉编
译,但事实上,由于受到专利、版权、技术的限制,并不总是能够进行交叉编译,尤其是在业余条件下!举
例来说,我们至今无法生成惠普公司专有的som格式的可执行文件,因此我们根本无法做目的平台为
单,没办法啊!有时是因为目的平台上不允许或不能够安装我们所需要的编译器,而我们又需要这个编译器
的某些特征;有时是因为目的平台上的资源贫乏,无法运行我们所需要编译器;有时又是因为目的平台还没
有建立,连操作系统都没有,根本谈不上运行什么编译器。
另一个经常会被问到的问题就是:“既然可以交叉编译,那还要主机编译干吗?”其实答案也很简单,交叉编
译是不得已而为之!与主机编译相比,交叉编译受的限制更多,虽然在理论上我们可以做任何形式的交叉编
译,但事实上,由于受到专利、版权、技术的限制,并不总是能够进行交叉编译,尤其是在业余条件下!举
例来说,我们至今无法生成惠普公司专有的som格式的可执行文件,因此我们根本无法做目的平台为
HPPA-HPUX的交叉编译。
就我们这个项目而言,需要交叉编译的原因有两个:首先,在项目的起始阶段,目的平台尚未建立,因此需
要做交叉编译,以生成我们所需要的bootloader(启动引导代码)以及操作系统核心;其次,当目的平台能
启动之后,由于目的平台上资源的限制,当我们编译大型程序时,依然可能需要用到交叉编译。
二、交叉编译的基础知识
在做实际工作之前,我想我们应该先掌握一些关于交叉编译的基本知识,其实说白了也就是理解一些我们经
常会碰到的英文单词;)
就我们这个项目而言,需要交叉编译的原因有两个:首先,在项目的起始阶段,目的平台尚未建立,因此需
要做交叉编译,以生成我们所需要的bootloader(启动引导代码)以及操作系统核心;其次,当目的平台能
启动之后,由于目的平台上资源的限制,当我们编译大型程序时,依然可能需要用到交叉编译。
二、交叉编译的基础知识
在做实际工作之前,我想我们应该先掌握一些关于交叉编译的基本知识,其实说白了也就是理解一些我们经
常会碰到的英文单词;)
host 主机平台。
target 目的平台。
perfix 交叉编译器的安装位置。
xxx-xxxx-xxxxx 平台描述。
我们在主机平台上开发程序,并在这个平台上运行交叉编译器,编译我们的程序;而由交叉编译器生
成的程序将在目的平台上运行。这里值得说明得是平台描述,象arm-linux、i386-pc-linux2.4.3这样的字
符串我们经常会看到,其实它是用来描述平台的,它有完整格式、缩减格式和别名之分。完整格式是:
CPU-制造厂商-操作系统,如sparc-sun-sunos4.1.4,说明平台所使用的CPU是sparc,制造厂商是sun,上面
运行的操作系统是SunOS,版本是4.1.4。当然,我们都不愿记这么长的东西,因此可以使
用短格式,短格式
中有选择地去处了制造厂商、软件版本等信息,因此我们同样可以用sparc-sunos或sparc-sunos-sunos4来
描述这个平台。如果觉得这个还是太麻烦,那就可以使用别名,sun4m就可以很简单地描述这个平台。需要
注意的是,并不是所有的平台都有别名,也不是所有的短格式都可以正确地描述平台。
三、我需要准备些什么
怎么说呢,你先得准备好主机平台,对我们这个项目来说,我们建议采用x86 Linux做主机平台,因为这样需
要的设置工作最少。当然你也可以使用你所喜欢的平台或你所能得到的平台,其中的区别在于你可能必须做
更多的设置工作,当然也有这种可能,就是你所选择的主机平台根本不能生成适用于目标
中有选择地去处了制造厂商、软件版本等信息,因此我们同样可以用sparc-sunos或sparc-sunos-sunos4来
描述这个平台。如果觉得这个还是太麻烦,那就可以使用别名,sun4m就可以很简单地描述这个平台。需要
注意的是,并不是所有的平台都有别名,也不是所有的短格式都可以正确地描述平台。
三、我需要准备些什么
怎么说呢,你先得准备好主机平台,对我们这个项目来说,我们建议采用x86 Linux做主机平台,因为这样需
要的设置工作最少。当然你也可以使用你所喜欢的平台或你所能得到的平台,其中的区别在于你可能必须做
更多的设置工作,当然也有这种可能,就是你所选择的主机平台根本不能生成适用于目标
平台的正确的交叉
编译器。
对于交叉编译器,可以自己生成,也可以从网上下载。区别在于从网上下载非常简单方便,但也许你不到
适合你所选择的平台的。而自己生成交叉编译器,有时会遇到很多挫折,但这的确是个有趣的值得怀念的经
历。
如果你想自己生成交叉编译器,那你必须先准备下面这些东西
1、磁盘空间。至少要500M左右的空间,如果想一气呵成的话,那就要900M-1G的空间。
2、各种源代码。你至少要准备binutils-2.11.2、gcc-2.95.3、linux-2.4.6、newlib-1.8.2或glibc-2.2.2
的源代码。
编译器。
对于交叉编译器,可以自己生成,也可以从网上下载。区别在于从网上下载非常简单方便,但也许你不到
适合你所选择的平台的。而自己生成交叉编译器,有时会遇到很多挫折,但这的确是个有趣的值得怀念的经
历。
如果你想自己生成交叉编译器,那你必须先准备下面这些东西
1、磁盘空间。至少要500M左右的空间,如果想一气呵成的话,那就要900M-1G的空间。
2、各种源代码。你至少要准备binutils-2.11.2、gcc-2.95.3、linux-2.4.6、newlib-1.8.2或glibc-2.2.2
的源代码。
如果你所使用的主机平台不是运行的linux,那你还必须注意以下这些问题
1、GNU bash必须是默认shell,所以你也许得把/bin/sh改成bash。
2、你要确认已经安装了GNU bison,因为这些软经同样使用了bison扩展。
3、GNU gmake最好是系统默认得make,因为这些软件都使用了gmake扩展,如果不是,在需要make时,记得
使用gmake。
4、如果你想生成交叉glibc,则GNU gsed必须是默认sed,因为glibc会用到gsed的扩展。windows开发平台
5、如果你想生成交叉glibc,那还必须准备glibc-linuxthreads-2.2.2的源代码。
6、确认正确的路径搜索顺序,最好让GNU软件首先被执行。
四、怎样生成交叉编译器
我们建议使用现成的脚本来生成交叉编译器,因为在配置交叉编译器时,会经常使用一些难以理解的开关项。
待续。。。。。。
五、参考文献
www.objsw/CrossGCC/ 这是一个老牌的交叉编译FAQ,可惜最近已经很少更新了。
crossgcc.billgatliff/ 这是一个新生的交叉编译FAQ,目前更新比较频繁。
us 交叉编译器的邮件列表。
待续。。。。。。
五、参考文献
www.objsw/CrossGCC/ 这是一个老牌的交叉编译FAQ,可惜最近已经很少更新了。
crossgcc.billgatliff/ 这是一个新生的交叉编译FAQ,目前更新比较频繁。
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