AT91RM9200引导程序的建立(一)--------建立交叉编译工具链

写在前面：

    本系列文章将详细的讲述AT91RM9200引导程序的建立过程，其中包括建立交叉编译工具链，gdb+gdbserver的编译安装使用，tftp,NFS的安装使用，超级终端或者minicom的使用，内核的编译升级，U-Boot的移植，Ramdisk、根文件系统的建立制作，busybox的编译、应用等。从而重现完整的开发过程。在写这个文档的过程中，本人参考了许多资料，在这里要感谢互联网，感谢所有社区，论坛里无私提供帮助的同行们。特别感谢一下鲁郁先生，是他让我在AT91RM9200上成功的移植了U-Boot 1.1.4 。本人是从不懂一路走来，走的过程中将开发过程详细记述下来，从一个初学者的角度来写下这个系列的文章，以方便其他初学者能得到一些帮助，少走一些弯路。本系列文章主要讲述开发过程及实际应用，并不能很好的讲述一些原理性的东西，所以您在看这篇文章的时候最好要参考其他资料，以形成一个完整的知识链。祝你旅途愉快。

开发环境

软件环境

              宿主机：Redhat9.0 ，虚拟机vmware 5.5.1

U-Boot 1.1.4 ,    busybox1.2.2.1

硬件环境

              CPU:AT91RM9200 ,180MHz(200MIPS)

              存储器： 32M    SDRAM(MT48LC 8M 16A 2)

                            64Mbits   Flash(SST39VF6401B)

              USB接口：USB-Host     USB-Device

           网络接口： 10/ 100M     DM9161E

              DBGU串行调试接口

            JTAG接口

 

移植过程

虚拟机

关于虚拟机的安装使用，这里就不介绍了。使用很方便，网上也有大量的资料。大家可自行查阅。我们使用的是 5.5.1 版本，当然，你也可以使用最新的版本。

建立交叉编译工具链。

交叉编译工具链就是为了在一个平台体系结构下(如X86 PC机)能编译，链接，处理和调试另一个平台体系结构下(如ARM)的程序,使得编译生成的程序能够在另一平台下运行。

Linux使用的工具链软件是：Binutils,gcc,glibc,gdb。

其中binutils是二进制程序处理工具。gcc是编译器。glibc是应用程序编程的函数库文件软件包。gdb是调试工具。

对交叉编译工具链的编译是很麻烦和琐碎的一件事，如果自己一个一个编译，很可能会遇到各种各样的麻烦。幸好有人做了一套脚本程序，可以很方便的生成你所需要的交叉编译工具链。我们使用的脚本就是crosstool，关于详细内容可以访问http://kegel.com/crosstool/，可以从该网站下载到它的脚本，补丁和文档。

本文以i686平台，虚拟机vmware 5.5.1 ，redhat9.0来建立arm交叉编译工具链。

我们采用crosstool0.42来作为我们编译交叉编译工具链的脚本。详细的用法说明请阅读网站上的文档crosstool-how to 。

[zzl@localhost] tar -xzvf crosstool-0.42.tar.gz

[zzl@localhost]cd crosstool-0.42

我们可以看到目录下有很多.sh脚本和.dat配置文件。每一个支持的CPU都有它所相应的脚本，如我们选用demo-arm-softfloat.sh 就是建立目标为支持软浮点的arm的交叉编译工具链。其中需要我们记住的三个重要的变量：
             TARBALLS_DIR=$HOME/downloads  

RESULT_TOP=/opt/crosstool

GCC_LANGUAGES="c,c++"

第一行指明我们放置源代码软件包的目录,我的主目录是/home/zzl。第二行指明我们生成的交叉编译工具链在/opt/crosstool下。第三行表示，我们的交叉编译工具链支持c,c++语言。

我们需要如下压缩包： 

gcc-
    
     3.4.1
    .tar.gz                glibc-2.3.3.tar.gz         linux-2.6.17
    

binutils-2.15.tar.gz            glibc-linuxthreads-
    
     2.3.3
    .tar.gz
    

所以，你的首要任务是下载这些源代码软件包，并将它们放在/home/zzl/downloads下面，保证这些包的所有者为当前用户而不是根用户。

由于我们以后的内核版本为 2.6.17 ，所以我们还需要下载linux2.6.17的内核包，并放在/home/zzl/downloads/下。

我们选择的配置是：demo-arm-softfloat.sh，其内容具体如下：

                #!/bin/sh

set -ex

TARBALLS_DIR=$HOME/downloads

RESULT_TOP=/opt/crosstool

export TARBALLS_DIR RESULT_TOP

GCC_LANGUAGES="c,c++"

export GCC_LANGUAGES

 

# Really, you should do the mkdir before running this,

# and chown /opt/crosstool to yourself so you don't need to run as root.

mkdir -p $RESULT_TOP

 

# Build the toolchain.  Takes a couple hours and a couple gigabytes.

 

#eval `cat arm-softfloat.dat gcc- 3.3.3 -glibc-2.3.2.dat` sh all.sh --notest

#eval `cat arm-softfloat.dat gcc- 3.4.0 -glibc-2.3.2.dat` sh all.sh --notest

 eval `cat arm-softfloat.dat gcc- 3.4.1 -glibc-2.3.3.dat` sh all.sh --notest

#eval `cat arm-softfloat.dat gcc- 3.4.1 -glibc-20040827.dat`  sh all.sh --notest

 

echo Done.

从这一行eval `cat arm-softfloat.dat gcc- 3.4.1 -glibc-2.3.3.dat` sh all.sh --notest

可以看出，我们的gcc版本采用 3.4.1 ，glibc版本采用2.3.3。
       我们再来看gcc-3.4.1-glibc-2.3.3.dat这个文件

BINUTILS_DIR=binutils-2.15

GCC_DIR=gcc- 3.4.1

GLIBC_DIR=glibc- 2.3.3

LINUX_DIR=linux- 2.6.8

GLIBCTHREADS_FILENAME=glibc-linuxthreads- 2.3.3

由于我们采用的是Linux- 2.6.17 的内核包，所以这里要将linux-2.6.8改成linux-2.6.17。否则，脚本执行解压缩时，找不到linux源代码包。

建立我们的目标生成目录

[zzl@localhost]sudo mkdir /opt/crosstool

[zzl@localhost]sudo chown zzl /opt/crosstool

 

执行我们的配置文件arm-softfloat.sh

[zzl@localhost]sh demo-arm-softfloat.sh

    这里要注意运行该配置文件不能以root来运行,crosstool-0.42, /opt/crosstool为非root用户所有。

如果一切顺利的话，经过一段时间的等待，得到一个新目录：(如果不顺利且始终找不到错误原因的话，我建议你重新安装redhat9.0的操作系统，然后按照先前步骤进行。:))

/opt/crosstool/gcc- 3.4.1 -glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu

交叉编译工具就在该目录的bin/下

[zzl@localhost]ls –l /opt/crosstool/gcc- 3.4.1 -glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu/bin

总用量 29184

-rwxr-xr-x    1 zzl      zzl       1806212 12月 29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-addr2line

-rwxr-xr-x    2 zzl      zzl       1864030 12月 29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-ar

-rwxr-xr-x    2 zzl      zzl       3248953 12月 29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-as

-rwxr-xr-x    2 zzl      zzl        287996 12月 29 09:43 arm-softfloat-linux-gnu-c++

-rwxr-xr-x    1 zzl      zzl       1761855 12月 29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-c++filt

-rwxr-xr-x    1 zzl      zzl        287111 12月 29 09:43 arm-softfloat-linux-gnu-cpp

-rwxr-xr-x    2 zzl      zzl        287996 12月 29 09:43 arm-softfloat-linux-gnu-g++

-rwxr-xr-x    2 zzl      zzl        285852 12月 29 09:43 arm-softfloat-linux-gnu-gcc

-rwxr-xr-x    2 zzl      zzl        285852 12月 29 09:43 arm-softfloat-linux-gnu-gcc- 3.4.1

-rwxr-xr-x    1 zzl      zzl         16241 12月 29 09:43 arm-softfloat-linux-gnu-gccbug

-rwxr-xr-x    1 zzl      zzl        103366 12月 29 09:43 arm-softfloat-linux-gnu-gcov

-rwxr-xr-x    1 zzl      zzl       2286490 12月 29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-gprof

-rwxr-xr-x    2 zzl      zzl       2542659 12月 29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-ld

-rwxr-xr-x    2 zzl      zzl       1840205 12月 29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-nm

-rwxr-xr-x    1 zzl      zzl       2344807 12月 29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-objcopy

-rwxr-xr-x    1 zzl      zzl       2487727 12月 29 09:01 arm-softfloat-linux-gnu-objdump

-rwxr-xr-x    2 zzl      zzl       1864029 12月 29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-ranlib

-rwxr-xr-x    1 zzl      zzl        384396 12月 29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-readelf

-rwxr-xr-x    1 zzl      zzl       1712993 12月 29 09:01 arm-softfloat-linux-gnu-size

-rwxr-xr-x    1 zzl      zzl       1689683 12月 29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-strings

-rwxr-xr-x    2 zzl      zzl       2344806 12月 29 09:02 arm-softfloat-linux-gnu-strip

-rwxrwxr-x    1 zzl      zzl         19084 12月 29 09:43 fix-embedded-paths

我们可以看出，交叉编译的所有工具都在这里。

将这个路径加进PATH变量中：

[zzl@localhost]export PATH=$PATH :/opt/crosstool/gcc- 3.4.1 -glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu/bin

如果每次都要输入上面的shell命令，的确是比较烦人的事情。我们可以在linux启动脚本中添加该语句。从而避免每次开机后重新输入。我是在启动脚本/etc/profile中添加了环境变量。

找到这一行export PATH USER LOGNAME MAIL HOSTNAME HISTSIZE  INPUTRC

在其上面一行添加：

PATH=$PATH :/opt/crosstool/gcc- 3.4.1 -glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu/bin

 

今后我们编译程序的时候，就用arm-softfloat-linux-gnu-gcc 来编译我们的程序。

当然，应用程序的调试是开发过程中必不可少的环节之一。Linux下的GNU的调试器即是GDB。所以我们有了这个交叉编译工具链之后，可以用它来编译gdb和gdbserver。如果你暂时不需要GDB的话，也可以先略过这一步。

GDB的编译安装

目前比较新的是版本是GDB6.6。其官方网站是http://www.gnu.org/software/gdb/。

下载gdb-6.6.tar.gz源代码包到/usr/src下。

[root@localhost]tar –zxvf gdb-6.6.tar.gz

[root@localhost]cd gdb-6.6

配置很简单，只需要指定目标板体系结构和安装路径即可。

[root@localhost]mkdir /opt/crosstool/gcc- 3.4.1 -glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu/gdb6.6

[root@localhost]./configure  --target=arm-softfloat-linux-gnu  --prefix=/opt/crosstool/gcc- 3.4.1 -glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu/gdb6.6 -v

[root@localhost]make

[root@localhost]make install

顺利的话，则在gdb6.6下生成新的目录，其中gdb工具就在bin目录下。

[root@localhost]ls –l /opt/crosstool/gcc- 3.4.1 -glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu/gdb6.6

/bin

总用量 30476

-rwxr-xr-x    1 root     root     14335251 12月 29 15:53 arm-softfloat-linux-gnu-gdb

-rwxr-xr-x    1 root     root     14335296 12月 29 15:53 arm-softfloat-linux-gnu-gdbtui

-rwxr-xr-x    1 root     root      2489663 12月 29 15:52 arm-softfloat-linux-gnu-run

同样在环境变量中添加gdb的路径

[root@localhost]export PATH=$PATH :/opt/crosstool/gcc- 3.4.1 -glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu/gdb6.6/bin

今后调试程序的时候，用arm-softfloat-linux-gnu-gdb 来调试。

gdbserver的编译

[root@localhost]cd gdb-6.6

[root@localhost]cd gdb/gdbserver

[root@localhost] ./configure --target=arm-softfloat-linux-gnu –-host=arm-softfloat-linux-gnu

[root@localhost] make CC=/opt/crosstool/gcc- 3.4.1 -glibc-2.3.3/arm-softfloat-linux-gnu/bin/arm-softfloat-linux-gnu-gcc

如果不出错的话，将在当前目录下生成两个可执行文件：gdbserver和gdbreplay。以后就可以用gdb+gdbserver调试我们开发板上的程序了。至此，我们的交叉编译工具链已经基本建立。可以用来作为我们bootloader的编译环境了。

 

GDB+GDBServer的使用

在目标系统上启动gdbserver,其实就是在超级终端下或者minicom下启动gdbserver。这里将gdbserver放在宿主机的NFS设置的共享目录下/home/zzl，该目录挂载在目标板/work下。宿主机的ip为192.168.1.1,目标板的ip为192.168.1.33

超级终端或者minicom下

[root@localhost]cd /work

[root@localhost]./gdbserver 192.168.1.1:1234 hello

出现提示：
Process /work/hello created: pid=69
Listening on port 1234

这时切换到宿主机的控制台，运行

[root@localhost] arm-softfloat-linux-gnu-gdb hello

(gdb) target remote 192.168.2.33:1234

出现提示：
Remote debugging using 192.168.1.33:1234
[New thread 80]
[Switching to thread 80]
0x40002a90 in ??()
同时在minicom下提示：
Remote debugging from host 192.168.2.100
(gdb)
连接成功，这时候就可以输入各种gdb命令如list、continue、next、step、break等进行程序调试了。

 

对于GDBServer出现的问题

1．  GDBServer调试时出现packet error 问题。

主要是虚拟机与目标机的网络连接要经过windows，数据包容易丢失。换到Linux系统下则恢复正常。