• 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 = .;

    }

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