Ok6410裸机驱动学习（一）开发工具

1.GCC工具链

1.GCC默认处理的文件类型

文件类型	扩展名	文件说明
文本文件	*.c	C语言源文件
	*.C、*.cxx、*.cc	C++源文件
	*.i	预处理后的C语言源文件
	*.ii	预处理后的C++源文件
	*.s、*.S	汇编语言
	*.h	头文件
二进制文件	.o	目标文件
	.so	动态库
	.a	静态库

表1.gcc默认处理的文件类型

GCC是一组工具的集合，包含了预处理器、编译器、汇编器、连接器等部分。

2.编译工具和Binutils

GCC的核心是编译工具gcc，用于编译c程序，另外还有一些二进制工具。

Binutils是一个二进制工具的集合，包含了汇编、连接以及一系列的辅助工具。

l  as: GNU汇编器，用以将处理器的汇编代码转换成可执行代码并存储到目标文件.o中

l  ld: GNU连接器，用于将一个或多个目标文件.o、库组合成一个可执行文件，或者生成静态库和动态库

l  ar: 归档工具，可以将多个文件组合成一个大文件，并且可以读取原始文件的内容

l  strip: 去除文件中的符号

l  nm: 用以显示目标文件中的符号

l  objcopy: 转换二进制代码的工具

l  objdump: 显示目标文件的反汇编工具

l  readelf: 显示ELF文件中的各种信息

l  string : 显示文件中的可打印字符

l  ranlib : 产生归档文件的索引，并将其保存到归档文件中，索引同时列出归档文件各成员所定义的可重配目标文件

l  addr2line : 可以将一个可执行程序的地址映射到源文件的对应行

l  gprof: 显示程序调用段的各种数据

图1.使用gcc的程序生成过程

3.GCC工具的使用

1. 对于只有一个源文件的程序，可以用gcc一步生成可执行程序

gcc  main.c  -o  main

1. 对于有多个源文件的程序，也可以一步生成可执行程序

gcc  main.c  hello.c  init.c  -o  test

选项	含义
-c	只编译不连接，生成目标文件.o
-S	只编译不汇编，生成汇编代码
-E	只进行预处理
-g	在可执行程序中包含标准调试信息
-o file	把输出文件输出到file里
-v	打印出编译器内部编译各过程的命令行信息和编译器的版本
-I dir	在头文件搜索路径列表中添加dir目录
-Ldir	在库文件搜索路径列表中添加dir目录
-static	静态编译，不使用动态库，编译出来的程序较大
-l library	连接名为library的库文件
-w	关闭所有警告
-wall	允许发出gcc提供的所有有用的警告信息
-werror	把所有的警告信息转化为错误信息，并在警告发生时终止编译过程

表2.gcc常用的编译选项

4.归档工具（ar）和静态库

在gcc中可以使用ar生成静态库（static lib）静态库的生成需要目标文件，静态库可以被应用程序连接

l  将init.o和hello.o归档为一个静态库

ar  -rv libtest_s.a  init.o  hello.o

选项r表示在库中插入模块（替换）当插入的模块名已经在库中存在，则替换同名模块选项v用来显示执行操作选项的附加信息

l  查看静态库中的内容

ar  -t libtest_s.a

l  删除静态库中的目标文件

ar  -d libtest_s.a

l  在生成可执行程序的时候连接静态库

gcc  -Wall  main.o  -L.  –ltest_s  –o  testbylib

-L.表示包含当前路径为搜索路径，-ltest的含义为连接名为libtest_s.a的静态库或名为libtest_s.so的动态库

5.动态库

可使用gcc工具生成动态库（dynamic lib），与静态库相比，动态库不需要被连接到可执行程序中，不会增加可执行程序的大小，但是运行的时候需要动态库存在

l  动态库的生成命令

gcc  -shared  -Wall  -g hello.o init.o libtest_d.so

6.目标文件复制（objcopy）

objcopy用于复制一个目标文件的内容到另一个目标文件中，实际上objcopy经常作为格式转换工具使用，即将目标文件转换为另一种格式的目标文件

l  将test转换为纯二进制文件

• objcopy  test  -o  binary  test.bin

7.目标文件信息（objdump）

目标文件信息工具objdump可以显示文件的信息，对于各种目标文件、库文件、可执行程序均可以使用，对二进制的文件进行解析后，可以获取头信息和对机器代码的反汇编

objdump常用的参数为-R和-D 。-D表示显示文件中所有的汇编信息，-R表示显示文件的动态重定位入口。

l  将二进制文件反汇编

• objdump  -D  hello.o

2.Makefile工程管理工具

1.Makefile的构成

1. 规则

Makefile中最重要的成分是规则，它用于说明如何生成目标文件，格式如下

target: prerequisites

command  (command 前面是【Ｔａｂ】键)

目标  依赖  命令

led.bin: led.o

arm-linux-ld  -Tled.lds  -o led.elf

1. 伪目标：

Makefile中把那些只包含命令，没有任何依赖的目标成为为目标(phony  targets)

.PHONY: clean

clean:

rm –rf  hello  main.o  func.o

.PHONY把clean目标声明为伪目标

1. 变量：

在Makefile中用户除了可以自己定义变量外，还可以用系统中已经定义好了的默认变量

变量	描述
$@	代表目标
$<	代表第一个依赖文件
$^	代表所有的依赖文件

1. 去回显

Makefile中#字后面的内容分视为注释

@用来取消回显

hello: hello.c

@gcc  hello.c  -o  hello

1. 示例1：

CC       :=  gcc

HEAD     :=  hello.h  init.h

SRC      :=  hello.c  init.c  main.c

OBJS     :=  hello.o  init.o  main.o

TT       :=  test

INC       =.

CFLAGS    =  -pipe  -g  -Wall  -I$(INC)

LDFLAGS   =  -Wall  -g

all:$(TT)

$(TT):$(OBJS)

@echo  “=====  Build Standalone application: $@  =====”

$(CC)  $(LDFLAGS)  $(OBJS)  -o  $@

main.o:main.c  hello.h  init.h

$(CC)  $(CFLAGS)  -c  $<  -o  $@

hello.o:hello.c  hello.h

$(CC)  $(CFLAGS)  -c  $<  -o  $@

init.o:init.c  init.h

$(CC)  $(CFLAGS)  -c  $<  -o  $@

.PHONY:clean

clean:

@echo “===  clean  ===”

rm  -f   *.o

rm  =f  $(TT)

1. 示例2:

all: start.o mem.o

arm-linux-ld -Tgboot.lds -o gboot.elf $^

arm-linux-objcopy -O binary gboot.elf gboot.bin

%.o : %.S

arm-linux-gcc -g -c $^

%.o : %.c

arm-linux-gcc -g -c $^

.PHONY: clean

clean:

rm *.o *.elf *.bin

3.连接器脚本

1、概论

ld:

GNU的链接器.

用来把一定量的目标文件跟档案文件链接在一起,并重新定位它们的数据,链接符号引用.

一般编译一个程序时,最后一步就是运行ld进行链接

每一个链接都被一个链接脚本所控制,这个脚本是用链接命令语言书写的.

2、链接脚本

链接脚本的一个主要目的是描述输入文件中的各个段(数据段,代码段,堆,栈,bss)如何被映射到输出文件中,并控制输出文件的内存排布.

链接器总是使用链接脚本的,如果你不提供,则链接器会使用一个缺省的脚本,这个脚本是被编译进链接器可执行文件的.

可以使用--verbose命令行显示缺省的链接器脚本的内容.

你可以使用-T命令行来提供你自己的链接脚本来替换缺省的链接脚本.

3、简单的链接脚本示例.

许多脚本是相当简单的.

可能最简单的脚本只含有一个命令:’SECTIONS’.

你可以使用’SECTIONS’来描述输出文件的内存布局.

‘SECTIONS’是一个功能很强大的命令.

假设你的程序只有代码段,初始化过的数据段,和未初始化过的数据段.这些会存在于’.text’,’data’,’bss’段中.

对于这个例子,假设代码应该被载入到地址0x1000处,而数据应该从0x8000000开始,如下是实现这个功能的脚本:

SECTIONS

{

.=0x1000;

.text:{*(.text)}

.=0x8000000;

.data:{*(.data)}

.bss:{*(.bss)}

}

具体分析:

关键字’SECTIONS’开始于这个配置.后面跟有一串放在花括号中的符号赋值和输出端描述的内容.

第一行是对一个特殊的符号’.’赋值,这是一个定位标识器.如果你没有以其他的方式制定输出段的地址,那地址值就会被设为定位标识器的现有值,即0x1000.

第二行定义一个输出段,’.text’.冒号’:’是语法需要,现在可以被忽略.段后面的花括号中,应该列出所有应该放入这个输出段中的输入端的名字.’*’是通配符,匹配所有文件名.即将所有输入文件中的.text段都保存在此段中.

余下的是.data和.bss段,同理,链接器会把所有.data段从地址0x8000000开始处放置.

最后,定位标识器的值变为0x8000000加上所有.data段的地址.此时链接器把所有.bss放在此处开始的地址.

4、简单的链接脚本命令

设置入口点

在运行一个程序时,第一个被执行到的指令成为”入口点”.你可以使用”ENTRY”链接脚本命令来设置入口点.参数是一个符号名,如下:

ENTRY(SYMBOL)

有很多不同的方法来设置入口点.链接器会通过按顺序尝试一下方法来设置入口点,如果成功了,就会停止.

1,’-e’ 入口命令行选项

2,链接脚本中的ENTRY(SYMBOL)命令

3,如果定义了start,就使用start的值

4,如果存在就使用’.text’段的首地址

5,地址’0’

5、命令行设置链接地址

ld用于将多个obj或者so(库)文件链接成可执行文件.

使用-T选项可以指定数据段,代码段,bss段起始位置.(-T只用于链接bootloader、内核等没有底层软件支持的软件.链接运行于操作系统之上的应用程序时,一般使用默认方式链接).

1,直接指定代码段、数据段、bss段起始地址

如下:

-Ttext startaddr

-Tdata startaddr

-Tbss  startaddr

例如:

ld –Ttext 0x00000000 –g led_on.o –o led_on_elf

2,直接使用链接脚本来设置起始地址

ld –Ttimer.lds –o timer_elf a.o b.o

链接脚本timer.lds内容如下:

SECTIONS{

.=0x30000000;

.text : {*(.text)}

.rodata ALIGN(4) : {*(.rodata)}

.data ALIGN(4) : {*(.data)}

.bss ALIGN(4) : {*.(.bss) *(COMMON)}

}

一个SECTIONS命令内部包含一个或多个段,段(section)是连接脚本的基本单元,它表示输入文件中的某部分怎么放置.

完整的链接脚本

OUTPUT_ARCH(arm)

ENTRY(_start)

SECTIONS {

. = 0x50008000;

. = ALIGN(4);

.text :

{

start.o (.text)

*(.text)

}

. = ALIGN(4);

.data :

{

*(.data)

}

. = ALIGN(4);

bss_start = .;

.bss :

{

*(.bss)

}

bss_end = .;

}