IMX6ULL学习笔记（4）——安装并使用交叉编译工具链

一、简介

本地编译：编译器和目标程序都是相同架构的编译过程。
交叉编译：编译器运行在x86架构平台上，编译生成ARM架构的可执行程序，这种编译器和目标程序运行在不同架构的编译过程。

1.1 编译器类型

• arm-linux-gnueabihf-gcc： 名称中的Linux表示目标应用程序是运行在Linux操作系统之上的，例如前面的hello.c程序。
  arm-none-eabi-gcc： 名称中的none表示无操作系统，目标应用程序的运行环境是不带操作系统的，例如裸机代码、uboot、内核代码本身。

不过在开发中比较多的开发者对所有程序都直接用arm-linux-gnueabihf-gcc来编译，包括裸机代码和uboot，虽然可能因为代码本身没有调用到Linux相关的内容而不会出错，但这样做不够严谨，条件允许的话，我们还是严格区分开来。

1.2 编译器命名格式

以我们安装的 arm-linux-gnueabihf-gcc 编译器为例，表示它的目标芯片架构为ARM，目标操作系统为Linux，使用GNU的C标准库即glibc，使用嵌入式应用二进制接口（eabi），编译器的浮点模式为硬浮点hard-float。而另一种名为arm-linux-gnueabi- gcc的编译器与它的差别就在于是否带“hf”，不带“hf”表示它使用soft-float模式。

编译器的命名没有严格的规则，但它们的名字中一般包含我们最关心的内容，可根据它们的名字选择要使用的编译器：
arch [-os] [-(gnu)eabi(hf)] -gcc

字段	含义
arch	目标芯片架构
os	目标操作系统
eabi	应用二进制接口
hf	硬浮点模式

1.2.1 目标芯片架构

目标芯片架构就是指交叉编译器生成的程序运行的平台，如ARM、MIPS，其中ARM交叉编译器又分为ARMv7、ARMv8及aarch64架构。i.MX 6ULL的内核为Cortex-A7，它使用的是ARMv7架构。arm-linux-gnueabihf-gcc直接以arm表示ARMv7架构。

1.2.2 大小端

指目标芯片的大小端模式，i.MX 6ULL使用的是小端模式。若是大端模式（big edian），编译器名字中会带“be”或“eb”字段进行标标注。

1.2.3 目标操作系统

目标操作系统表示编译后的程序运行的系统，主要有Linux或bare-metal（无操作系统）两种，arm-linux-gnueabi-gcc 表示它目标程序的运行环境为Linux系统，程序可以使用Linux下的C标准库或Linux内核提供的API，如fork等进程函数。而arm- eabi-gcc或arm-none-eabi-gcc表示它们的目标程序运行在无操作系统的环境中。

1.2.4 C标准库类型

C标准库类型通常有gnu、uclibc等，分别表示GNU的glibc库和uclibc库，这取决于目标操作系统提供的C库类型，不过由于glibc和uclibc库是兼容的，所以开发者在编通常直接使用GNU类型的编译器而不管目标系统中的C库类型。 除了裸机编译器不带C库之外，其它编译器的C库类型都是glibc库的，如arm-linux-gnueabihf-gcc。

1.2.5 应用二进制接口

应用二进制接口（Application Binary Interface），描述了应用程序和操作系统之间或其他应用程序的低级接口。在编译器选项中主要有abi和eabi两种类型，abi通常用在x86架构上，而eabi表示embed abi，即嵌入式架构，如ARM、MIPS等。

1.2.6 浮点模式

部分ARM处理器带浮点运算单元，代码需要进行浮点运算时若交给fpu处理，可以加快运算速度。编译器针对浮点运算的不同处理情况提供了以下几种模式：

• hard： 硬浮点类型（hard-float），采用fpu参与浮点运算。 arm-linux-gnueabihf-gcc、armeb-linux-gnueabihf-gcc都是硬浮点类型，即名字中带“hf”。
• soft：软浮点类型（soft-float），即使有fpu浮点运算单元也不用，而是使用软件模式，arm-linux-gnueabi-gcc、armeb-linux-gnueabi-gcc都是软浮点类型，即名字中不带“hf”。
• softfp：允许使用浮点指令，但保持与软浮点ABI的兼容性。

i.MX6ULL带有fpu，对于soft-float和hard-float模式都支持，不过开发板中提供Linux文件系统中的库都是使用hard模式编译的，所以编写应用程序时也需要使用相同类型的编译器，否则会应用程序运行时会提示找不到库文件。

二、安装交叉编译工具链

安装交叉编译工具链有如下三种方式：

• 直接在Ubuntu下使用APT包管理工具下载安装，操作简单。【版本可能过高，高于开发板镜像中glibc版本】
• 自行下载第三方制作好的工具链，如Linaro，好处是选择丰富，能找到很多不同的版本。【推荐】
• 下载官方Arm Developer的工具链。【版本可能过高，高于开发板镜像中glibc版本】

2.1 使用APT安装交叉编译器

通过APT包管理工具可直接执行以下命令安装：
sudo apt install gcc-arm-linux-gnueabihf

安装完成后使用如下命令查看版本：
arm-linux-gnueabihf-gcc –v

2.2 下载安装Linaro的交叉编译器

Linaro 是一间由ARM发起，与其它ARM SOC公司共同投资的非盈利性质的开放源代码软件工程公司，Linaro 开发了很多软件，最著名的就是 Linaro GCC 编译工具链(编译器)。

官网下载：
【老版本，稳定版】https://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/
【新版本，开发版】https://snapshots.linaro.org/gnu-toolchain/
百度网盘：https://pan.baidu.com/s/1w7-PwMcCwXZpOhjfQYFxQg?pwd=2jh0 提取码：2jh0

• 选择版本号
  

• 选择ARM架构类型
  

• 选择具体的编译器平台
  

• 创建存放编译器的目录
  sudo mkdir /usr/local/arm

• 将编译器复制到刚刚的目录
  sudo cp gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz /usr/local/arm/ -f

• 将编译器工具进行解压
  sudo tar -vxf gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz

• 修改环境变量，使编译器永久生效
  使用 VI 打开/etc/profile 文件：
  sudo vi /etc/profile
  打开/etc/profile 以后，在最后面输入如下所示内容：
  export PATH=$PATH:/usr/local/arm/gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin
  

• 修改好以后就保存退出，重启系统，交叉编译工具链(编译器)就安装成功了
  sudo reboot

• 安装完成后使用如下命令查看版本
  arm-linux-gnueabihf-gcc –v
  

• 如果是Linaro 4.9的老版本编译器，还需要安装额外的库
  sudo apt-get install lsb-core lib32stdc++6

2.3 下载安装Arm Developer的交叉编译器

东西都是一样的，区别在于：Linaro发布的版本属于开发者构建的版本，可以尝试的最新出炉的编译器，但不一定稳定，Linaro完成一个版本的开发后交给Arm，Arm发布稳定版本，但版本稍微落后而已。

官网下载：https://developer.arm.com/downloads/-/arm-gnu-toolchain-downloads
百度网盘：https://pan.baidu.com/s/1n_UqJ2XfSHpewGcokdrlAw?pwd=7loi 提取码：7loi

• 选择主机操作系统
  x86_64 Linux 托管的交叉工具链

• 选择ARM架构类型和具体的编译器平台
  

• 创建存放编译器的目录
  sudo mkdir /usr/local/arm

• 将编译器复制到刚刚的目录
  sudo cp arm-gnu-toolchain-11.3.rel1-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf.tar.xz /usr/local/arm/ -f

• 将编译器工具进行解压
  sudo tar -vxf arm-gnu-toolchain-11.3.rel1-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf.tar.xz

• 修改环境变量，使编译器永久生效
  使用 VI 打开/etc/profile 文件：
  sudo vi /etc/profile
  打开/etc/profile 以后，在最后面输入如下所示内容：
  export PATH=$PATH:/usr/local/arm-gnu-toolchain-11.3.rel1-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf.tar.xz/bin
  

• 修改好以后就保存退出，重启系统，交叉编译工具链(编译器)就安装成功了
  sudo reboot

• 安装完成后使用如下命令查看版本
  arm-linux-gnueabihf-gcc –v
  

三、使用交叉编译工具链

• 编写一个hello.c文件
  vi hello.c

• 输入代码

#include <stdio.h>

int main()
{
    
    
	printf("hello world\n");
	return 0;
}

• 执行编译
  arm-linux-gnueabihf-gcc hello.c -o hello

• 将生成的hello文件通过NFS放到开发板上运行
  查看 IMX6ULL学习笔记（3）——挂载NFS网络文件系统
  

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• 由 Leung 写于 2022 年 9 月 2 日

• 参考：4. ARM-GCC和开发板的HelloWorld
　　　　i.MX6ULL快速上手 | 01 - i.MX6ULL Alpha开发板快速上手