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4.1.3 搭建交叉开发环境

交叉开发是指先在一台通用PC上进行软件的编辑、编译与连接，然后下载到嵌入式设备中运行调试的开发过程。通用PC称为宿主机，嵌入式设备称为目标机。

交叉开发环境（Cross Development Environment）是指编译、链接和调试嵌入式应用软件的环境。它与运行嵌入式应用软件的环境有所不同，通常采用“宿主机——目标机”模式。

开放的交叉开发环境的典型代表是：GNU工具链。它能够支持X86、ARM、MIPS、PowerPC等多种处理器。

GNU交叉工具链

交叉编译器：如，arm-linux-gcc

交叉汇编器：如，arm-linux-as

交叉链接器：如，arm-linux-ld

用于处理可执行程序和库的一些基本工具：如，arm-linux-strip、arm-linux-ar、arm-linux-ranlib（相当于arm-linux-s）等。

交叉编译是指在一种平台上编译出能够在另一种平台（体系结构不同）上运行的程序。用来编译这种程序的编译器就叫做交叉编译器。

arm-linux-gcc作为基于ARM平台的编译器，其编译出来的程序可以在ARM平台上直接运行，这里选择的交叉编译器是gcc。gcc是符合ISO标准的C编译器，它在需要的时候调用其它组件（预处理器、汇编器、连接器）。gcc ≠ GCC

很多人把GCC看成只是一个C编译器，其实GCC是GNU Compiler Collection的简称，目前GCC可以支持C，C++，ADA，JAVA，Fortran，PASCAL等多种高级语言，GCC主要包括以下一些工具： cpp(预处理器)， gcc(C编译器)，g++(C++编译器)等编译器。

gcc识别的主要文件扩展名如下：

  .c        C语言代码

  .C, .cc  C++语言代码

  .i        预处理后的C语言代码

  .ii      预处理后的C++语言代码

  .s, .S    汇编语言代码

  .o        目标代码

  .a        静态链接库（程序编译时使用）

  .so      动态链接库（程序运行时使用）

GCC对C语言程序的处理如图所示。

下述内容用于实现任务描述4.D.1---搭建arm-linux-gcc交叉编译环境。具体步骤如下：

1．访问Windows系统中的文件

无论你使用的是虚拟机还是真实的linux系统，都可以很方便的访问Windows中的共享文件，前提是两个系统之间的网络是互通的。

提示：要在虚拟机中使用网络，最简单的方式是设备“网络适配器”为“桥连”方式的网络连接，如图：

访问Windows系统中共享文件的步骤如下：

S1：在Windows中设置共享文件夹“linux_share”(示例)。

S2：在linux系统中如图操作

操作完之后，就会在/mnt/hgfs下看到共享的文件夹。

2.解压缩arm-linux-gcc-4.4.3.tgz

S1:安装arm-linux-gcc

当安装完linux操作系统后，接下来要安装交叉编译器(arm-linux-gcc-4.4.3.tgz)，找到此文件，把这个文件复制到共享文件E:Pnux_share下，然后在linux下打开终端切换到/mnt/hgfsPnux_share。把arm-linux-gcc-4.4.3.tgz复制到某个目录下如/tmp，然后进入到该目录，执行解压命令。

启动主机，必须以root用户名登录，在终端下，进入这个编译器相应的目录,执行命令

tar xvjf arm-linux-gcc-4.4.3.tgz –C /

注意：C后面有个空格，并且C是大写的，它是英文单词“Chang”的第一个字母，在此是改变目录的意思。

执行该命令，将把arm-linux-gcc安装到/usr/loca/arm/4.4.3目录。解压过程如图所示。

等待系统安装完成，将会在根目录下的/usr文件夹内生成一个arm-linux-gcc文件夹，我们所需的交叉编译库就在该目录下。所以，所需的交叉编译环境就搭建好了。但是对gcc命令只能在本路径下使用，要在其它路径下使用需要加上完整绝对路径，有些麻烦。

S2.将gcc加入系统命令路径

以上工具安装完成后，还需要使用如下命令把它们添加到环境变量中。

#gedit /root/.bashrc

编辑/root/.bashrc文件，在最后一行添加：

Export PATH=$PATH:/opt/FriendlyARM/toolschain/4.4.3/bin

如图，保存退出。

重新登录系统（不必重启机器，开始->logout即可），使以上设置生效，在命令行输入arm-linux-gcc –v，会出现如下信息，这说明交叉编译环境已经成功安装。

3.gcc的应用

gcc需要使用各种开关，开关控制着gcc将调用何种工具。各种开关用法如下：

# gcc main.c

作用：用main.c生成可执行程序，并采用默认名称a.out。

# gcc main.c –o Main

作用：-o是指生成可执行程序的名称为Main，也就是把main.c链接成可执行程序Main。

# gcc –c main.c

作用：只将main.c经过编译和汇编生成目标文件（main.o），而不将目标文件链接生成可执行程序，目标文件的名称采用默认。

# gcc main.o –o Main

作用：本语句为单纯的链接过程，仅把main.o通过链接器ld生成可执行程序Main。

（1）利用gedit创建hello.c文件，命令如下所示：

  gedit  /home/omap3evm/hello.c

利用gedit编辑hello.c文件的代码如下所示。

然后保存退出。

（2）进入/home/omap3evm目录下，采用gcc编译器重新编译hello.c程序，命令如下所示：

gcc hello.c –o hello

如有错误修改错误到，无错误提示为止。

（3）运行hello，命令如下所示：

./hello(回车)

hello world!

4. make和makefile

一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作，因为makefile就像一个Shell脚本一样，其中也可以执行操作系统的命令。makefile带来的好处就是——“自动化编译”，一旦写好，只需要一个make命令，整个工程完全自动编译，极大的提高了软件开发的效率。make是一个命令工具，是一个解释makefile中指令的命令工具。

(1)编写源代码（5个文件）

1)名称为main.c,代码如下：

#include "my1.h"

#include "my2.h"

int main()

{

    my1_print("hello my1!");

    my2_print("hello my2!");

    return 0;

}

2）名称为my1.h,代码如下：

#ifndef _MY_1_H

#define _MY_1_H

void my1_print(char *print_str);

#endif

3）名称为my2.h,代码如下：

#ifndef _MY_2_H

#define _MY_2_H

void my2_print(char *print);

#endif

4）名称为my1.c,代码如下：

#include "my1.h"

#include <stdio.h>

void my1_print(char *print_str)

{

    printf("This is my1 print %s\n", print_str);

}

5）名称为my2.c,代码如下：

#include "my2.h"

#include <stdio.h>

void my2_print(char *print_str)

{

    printf("This is my2 print %s\n", print_str);

}

首先要把源文件编译成中间代码文件 .o 文件，即 Object File，这个动作叫做编译（compile）。然后再把大量的Object File合成执行文件，这个动作叫作链接（link）。 

编译时，编译器需要的是语法的正确，函数与变量的声明的正确。对于后者，通常是你需要告诉编译器头文件的所在位置（头文件中应该只是声明，而定义应该放在C/C++文件中），只要所有的语法正确，编译器就可以编译出中间目标文件。一般来说，每个源文件都应该对应于一个中间目标文件（O文件或是OBJ文件）。

链接时，主要是链接函数和全局变量，所以，我们可以使用这些中间目标文件（O文件或是OBJ文件）来链接我们的应用程序。链接器并不管函数所在的源文件，只管函数的中间目标文件（Object File），在大多数时候，由于源文件太多，编译生成的中间目标文件太多，而在链接时需要明显地指出中间目标文件名，这对于编译很不方便，所以，我们要给中间目标文件打个包，在Windows下这种包叫“库文件”（Library File)，也就是 .lib 文件，在UNIX下，是Archive File，也就是 .a 文件。

make命令执行时，需要一个 Makefile 文件，以告诉make命令需要怎么样的去编译和链接程序。

(2)编写makefile文件，名称为makefile(或者Makefile)，内容如下：

main:main.o my1.o my2.o

    gcc -o main main.o my1.o my2.o

main.o:main.c my1.h my2.h

    gcc -c main.c

my1.o:my1.c my1.h

    gcc -c my1.c

my2.o:my2.c my2.h

    gcc -c my2.c

clean:

    rm -f *.o main

(3)执行makefile文件

命令：make

输出结果如下：

gcc -c main.c

gcc -c my1.c

gcc -c my2.c

gcc -o main main.o my1.o my2.o

(4)最后查看和执行生成文件main

命令：file ./main

      ./main

输出的结果为：

This is my2 print hello my1!

This is my2 print hello my2!