GNU的編譯器和調(diào)試工具

2016年08月24日 15:28:11 yanbixing123 閱讀數(shù)：1961更多

個(gè)人分類：嵌入式

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GNU的編譯器和調(diào)試工具

一. 編譯工具

1．編輯工具介紹

GNU 提供的編譯工具包括匯編器as、C編譯器gcc、C++編譯器g++、連接器ld和二進(jìn)制轉(zhuǎn)換工具objcopy?；?/span>ARM平臺(tái)的工具分別為arm-linux-as、arm-linux-gcc、arm-linux-g++、arm-linux-ld和arm-linux-objcopy。GNU的編譯器功能非常強(qiáng)大，共有上百個(gè)操作選項(xiàng)，這也是這類工具讓初學(xué)者頭痛的原因。不過，實(shí)際開發(fā)中只需要用到有限的幾個(gè)，大部分可以采用缺省選項(xiàng)。GNU工具的開發(fā)流程如下：編寫C、C++語言或匯編源程序，用gcc或g++生成目標(biāo)文件，編寫連接腳本文件，用連接器生成最終目標(biāo)文件（elf格式），用二進(jìn)制轉(zhuǎn)換工具生成可下載的二進(jìn)制代碼。

（1）編寫C、C++語言或匯編源程序

通常匯編源程序用于系統(tǒng)最基本的初始化，如初始化堆棧指針、設(shè)置頁表、操作ARM的協(xié)處理器等。初始化完成后就可以跳轉(zhuǎn)到C代碼執(zhí)行。需要注意的是，GNU的匯編器遵循AT&T的匯編語法，讀者可以從GNU的站點(diǎn)（www.gnu.org）上下載有關(guān)規(guī)范。匯編程序的缺省入口是 start標(biāo)號(hào)，用戶也可以在連接腳本文件中用ENTRY標(biāo)志指明其它入口點(diǎn)（見下文關(guān)于連接腳本的說明）。

（2）用gcc或g++生成目標(biāo)文件

如果應(yīng)用程序包括多個(gè)文件，就需要進(jìn)行分別編譯，最后用連接器連接起來。如筆者的引導(dǎo)程序包括3個(gè)文件：init.s（匯編代碼、初始化硬件）xmrecever.c（通信模塊，采用Xmode協(xié)議）和flash.c（Flash擦寫模塊）。

分別用如下命令生成目標(biāo)文件： arm-linux-gcc-c-O2-oinit.oinit.sarm-linux-gcc-c-O2-oxmrecever.oxmrecever.carm-linux-gcc-c-O2-oflash.oflash.c 其中-c命令表示只生成目標(biāo)代碼，不進(jìn)行連接；-o命令指明目標(biāo)文件的名稱；-O2表示采用二級(jí)優(yōu)化，采用優(yōu)化后可使生成的代碼更短，運(yùn)行速度更快。如果項(xiàng)目包含很多文件，則需要編寫makefile文件。關(guān)于makefile的內(nèi)容，請(qǐng)感興趣的讀者參考相關(guān)資料。

（3）*編寫連接腳本文件

gcc 等編譯器內(nèi)置有缺省的連接腳本。如果采用缺省腳本，則生成的目標(biāo)代碼需要操作系統(tǒng)才能加載運(yùn)行。為了能在嵌入式系統(tǒng)上直接運(yùn)行，需要編寫自己的連接腳本文件。編寫連接腳本，首先要對(duì)目標(biāo)文件的格式有一定了解。GNU編譯器生成的目標(biāo)文件缺省為elf格式。elf文件由若干段（section）組成，如不特殊指明，由C源程序生成的目標(biāo)代碼中包含如下段：.text（正文段）包含程序的指令代碼；.data(數(shù)據(jù)段)包含固定的數(shù)據(jù)，如常量、字符串；.bss（未初始化數(shù)據(jù)段）包含未初始化的變量、數(shù)組等。C++源程序生成的目標(biāo)代碼中還包括.fini（析構(gòu)函數(shù)代碼）和.init（構(gòu)造函數(shù)代碼）等。連接器的任務(wù)就是將多個(gè)目標(biāo)文件的.text、.data和.bss等段連接在一起，而連接腳本文件是告訴連接器從什么地址開始放置這些段。例如連接文件link.lds為：

ENTRY(begin) ；指明程序的入口點(diǎn)為begin標(biāo)號(hào)

SECTION ；段

{

.=0x30000000; ；指明目標(biāo)代碼的起始地址為0x30000000，這一段地址為片內(nèi)RAM

.text:{*(.text)} ；表示從0x30000000開始放置所有的目標(biāo)文件的代碼段

.data:{*(.data)} ；數(shù)據(jù)段從代碼段的末尾開始

.bss:{*(.bss)} ；bss段從數(shù)據(jù)段的末尾開始

}

其中，ENTRY(begin)指明程序的入口點(diǎn)為begin標(biāo)號(hào)；.=0x00300000指明目標(biāo)代碼的起始地址為0x30000000，這一段地址為 MX1的片內(nèi)RAM；.text:{*(.text)}表示從0x30000000開始放置所有目標(biāo)文件的代碼段，隨后的.data:{*(.data)}表示數(shù)據(jù)段從代碼段的末尾開始，再后是.bss段。

（4）用連接器生成最終目標(biāo)文件

有了連接腳本文件，如下命令可生成最終的目標(biāo)文件：

arm-linux-ld–no stadlib –o bootstrap.elf -Tlink.lds init.o xmrecever.oflash.o

其中，ostadlib表示不連接系統(tǒng)的運(yùn)行庫(kù)，而是直接從begin入口；-o指明目標(biāo)文件的名稱；-T指明采用的連接腳本文件（也可以使用-Ttextaddress，address表示執(zhí)行區(qū)地址）；最后是需要連接的目標(biāo)文件列表。

（5）生成二進(jìn)制代碼

連接生成的elf文件還不能直接下載執(zhí)行，通過objcopy工具可生成最終的二進(jìn)制文件：

arm-linux-objcopy–O binary bootstrap.elf bootstrap.bin

其中-Obinary指定生成為二進(jìn)制格式文件。Objcopy還可以生成S格式的文件，只需將參數(shù)換成-Osrec。還可以使用-S選項(xiàng)，移除所有的符號(hào)信息及重定位信息。如果想將生成的目標(biāo)代碼反匯編，還可以用objdump工具：

arm-linux-objdump-D bootstrap.elf

至此，所生成的目標(biāo)文件就可以直接寫入Flash中運(yùn)行了。

2．Makefile實(shí)例

example:head.s main.c

arm-linux-gcc-c -o head.o head.s

arm-linux-gcc-c -o main.o main.c

arm-linux-ld-Tlink.lds head.o ain.o -o example.elf

arm-linux-objcopy-O binary -S example_tmp.o example

arm-linux-objdump-D -b binary -m arm example >ttt.s

二. 調(diào)試工具

Linux 下的GNU調(diào)試工具主要是gdb、gdbserver和kgdb。其中gdb和gdbserver可完成對(duì)目標(biāo)板上Linux下應(yīng)用程序的遠(yuǎn)程調(diào)試。 gdbserver是一個(gè)很小的應(yīng)用程序，運(yùn)行于目標(biāo)板上，可監(jiān)控被調(diào)試進(jìn)程的運(yùn)行，并通過串口與上位機(jī)上的gdb通信。開發(fā)者可以通過上位機(jī)的gdb輸入命令，控制目標(biāo)板上進(jìn)程的運(yùn)行，查看內(nèi)存和寄存器的內(nèi)容。gdb5.1.1以后的版本加入了對(duì)ARM處理器的支持，在初始化時(shí)加入－ target==arm參數(shù)可直接生成基于ARM平臺(tái)的gdbserver。gdb工具可以從ftp://ftp.gnu.org/pub/gnu/gdb/上下載。

對(duì)于Linux內(nèi)核的調(diào)試，可以采用kgdb工具，同樣需要通過串口與上位機(jī)上的gdb通信，對(duì)目標(biāo)板的Linux內(nèi)核進(jìn)行調(diào)試?？梢詮?/span>http://oss.sgi.com/projects/kgdb/上了解具體的使用方法。