arm-none-eabi-gcc 源码编译 toolchain 构建过程

背景

我们采用arm公司的芯片，arm会提供官方支持的编译 toolchain，访问地址：ARM 官网

源码编译的好处，可以客制化一些features，features都是通过宏开关控制，比如arm 的gcc中 针对freertos 砍去了posix，所以需要手动打开posix 开关

gcc-arm-none-eabi 源码编译

下载 解压源码

把gcc-arm-none-eabi-6-2019-q3-update-linux.tar.bz2解压出来

图 1

How-to-build-toolchain.pdf

ARM 公司已经给了编译的参考文档，最主要的就是搭建可以跑起来的编译gcc的环境
以下，在文档中都有介绍,按照步骤操作

1. ubuntu的编译环境

最好是ubuntu14.04 以上的版本，也可以是win10 linux 子系统18.04（本人实践环境）

2. 环境搭建

$ sudo su
$ apt-get install software-properties-common
$ add-apt-repository universe

编辑文本 /etc/apt/sources.list.d/xenial.list

deb http://archive.ubuntu.com/ubuntu xenial main universe
deb-src http://archive.ubuntu.com/ubuntu xenial main universe
deb http://security.ubuntu.com/ubuntu xenial-security main

用来支持支持32bit的包

dpkg --add-architecture i386

更新所有的包

apt-get update

安装生成windows 环境的包

apt-get install -y -t xenial \
gcc-mingw-w64-i686 g++-mingw-w64-i686 binutils-mingw-w64-i686

安装所有的工具包

apt-get -f install -y \
build-essential \
autoconf \
autogen \
bison \
dejagnu \
flex \
flip \
gawk \
git \
gperf \
gzip \
nsis \
openssh-client \
p7zip-full \
perl \
python-dev \
libisl-dev \
scons \
tcl \
texinfo \
tofrodos \
wget \
zip \
texlive \
texlive-extra-utils \
libncurses5-dev
# 退出sudo 权限
exit

进入解压目录下图 1

3. 编译步骤
   正常OK的步骤如下

./install-sources.sh 
./build-prerequisites.sh
./build-toolchain.sh

注意事项

1. 整个编译过程十分耗时，所以建议每一步都十分仔细，整个过程最长6.5小时
2. 官方文档建议体跳过mingw32 的环境包，加快速度，建议跳过
3. 在win10 的linux 子系统下，必须将源码放置在 ~ 主目录下面自己创建一个toolchain目录下，放在e盘或者d盘其他盘，会导致找不到头文件（猜测，微软linux子系统和windows 本身的文件系统兼容性做的不好）
4. 编译的时候按照我的步骤加快编译和避开编译其他错误

# 下载 和 解压 依赖包
./install-sources.sh --skip_steps=mingw32

# 下载包的时候，可能会出现 缺少包
# 检查 build-common.sh文件所有安装包的链接和对应版本，缺少的话手动下载放在src目录下

# build-common.sh 中需要下载的依赖包的链接
https://gmplib.org/download/gmp/gmp-6.1.0.tar.bz2
http://www.mpfr.org/mpfr-3.1.4/mpfr-3.1.4.tar.bz2
ftp://ftp.gnu.org/gnu/mpc/mpc-1.0.3
http://isl.gforge.inria.fr/isl-0.18
https://downloads.sourceforge.net/project/expat/expat/expat-2.1.1/expat-2.1.1.tar.bz2
https://fossies.org/linux/misc/old/libelf-0.8.13.tar.gz
https://ftp.gnu.org/pub/gnu/libiconv/libiconv-1.14.tar.gz
http://www.zlib.net/fossils/zlib-1.2.8.tar.gz
http://nsis.sourceforge.net/mediawiki/images/a/ad/EnvVarUpdate.7z
https://www.python.org/ftp/python/python-2.7.13.msi

# 再次执行 
./install-sources.sh --skip_steps=mingw32 
./build-prerequisites.sh --skip_steps=mingw32 
# 生成 linux版本 免安装 toolchain 
执行命令 
./build-toolchain.sh \
--skip_steps=mingw32,manual,gdb-with-python,mi
ngw32-gdb-with-python

–skip_steps 就是 所有源码安装依赖包 configure 步骤中配置的参数
mingw32 是跳过 生成32位系统 免安装toolchain
manual 不生成 pdf 和html等说明文档
-gdb- 相关参数跳过所有的gdb调试工具生成
整个过程3小时15分钟
基本上一个源码编译生成的免安装gcc toolchain 可以进行玩耍了

记得盯着编译过程，就知道为什么编译时间这么长了

win10 linux 子系统会打包失败,如图2：

增加posix gcc编译

因为想拥有支持多线程posix的 gcc，那么上面的gcc 工具features中并没有支持posix，编译报错是合理的
查看编译器支持features 图3

那么需要在支持posix 配置的依赖库的源码中，在./configure 增加参数–enable-threads=posix (默认是 --enable-threads=single 即 --disable-threads)

所以 需要build-toolchain.sh 中将所有 的–disable-threads 替换为 --enable-threads=posix ，让编译器支持 posix threads，修改后再次编译

但是编译后，出现编译报错 图4

编译出错，说明我们的编译器不支持posix，所以需要看具体错误

图4 的错误，指出 在mutls.c 中引用了gthr.h 包含头文件中的gthr-default.h 中的pthread 但是不识别
找到源码：在gcc 源码包中找到gthr.h 注释说明了如何手动修改支持 posix

/* If this file is compiled with threads support, it must
       #define __GTHREADS 1
   to indicate that threads support is present.  Also it has define
   function
     int __gthread_active_p ()
   that returns 1 if thread system is active, 0 if not.

   The threads interface must define the following types:
     __gthread_key_t
     __gthread_once_t
     __gthread_mutex_t
     __gthread_recursive_mutex_t

   The threads interface must define the following macros:

     __GTHREAD_ONCE_INIT
     		to initialize __gthread_once_t
     __GTHREAD_MUTEX_INIT
     		to initialize __gthread_mutex_t to get a fast
		non-recursive mutex.
     __GTHREAD_MUTEX_INIT_FUNCTION
		to initialize __gthread_mutex_t to get a fast
		non-recursive mutex.
		Define this to a function which looks like this:
		  void __GTHREAD_MUTEX_INIT_FUNCTION (__gthread_mutex_t *)
     		Some systems can't initialize a mutex without a
		function call.  Don't define __GTHREAD_MUTEX_INIT in this case.
     __GTHREAD_RECURSIVE_MUTEX_INIT
     __GTHREAD_RECURSIVE_MUTEX_INIT_FUNCTION
     		as above, but for a recursive mutex.

   The threads interface must define the following static functions:

     int __gthread_once (__gthread_once_t *once, void (*func) ())

     int __gthread_key_create (__gthread_key_t *keyp, void (*dtor) (void *))
     int __gthread_key_delete (__gthread_key_t key)

     void *__gthread_getspecific (__gthread_key_t key)
     int __gthread_setspecific (__gthread_key_t key, const void *ptr)

     int __gthread_mutex_destroy (__gthread_mutex_t *mutex);
     int __gthread_recursive_mutex_destroy (__gthread_recursive_mutex_t *mutex);

     int __gthread_mutex_lock (__gthread_mutex_t *mutex);
     int __gthread_mutex_trylock (__gthread_mutex_t *mutex);
     int __gthread_mutex_unlock (__gthread_mutex_t *mutex);

     int __gthread_recursive_mutex_lock (__gthread_recursive_mutex_t *mutex);
     int __gthread_recursive_mutex_trylock (__gthread_recursive_mutex_t *mutex);
     int __gthread_recursive_mutex_unlock (__gthread_recursive_mutex_t *mutex);

   The following are supported in POSIX threads only. They are required to
   fix a deadlock in static initialization inside libsupc++. The header file
   gthr-posix.h defines a symbol __GTHREAD_HAS_COND to signify that these extra
   features are supported.

   Types:
     __gthread_cond_t

   Macros:
     __GTHREAD_COND_INIT
     __GTHREAD_COND_INIT_FUNCTION

   Interface:
     int __gthread_cond_broadcast (__gthread_cond_t *cond);
     int __gthread_cond_wait (__gthread_cond_t *cond, __gthread_mutex_t *mutex);
     int __gthread_cond_wait_recursive (__gthread_cond_t *cond,
					__gthread_recursive_mutex_t *mutex);

   All functions returning int should return zero on success or the error
   number.  If the operation is not supported, -1 is returned.

   If the following are also defined, you should
     #define __GTHREADS_CXX0X 1
   to enable the c++0x thread library.

   Types:
     __gthread_t
     __gthread_time_t

   Interface:
     int __gthread_create (__gthread_t *thread, void *(*func) (void*),
                           void *args);
     int __gthread_join (__gthread_t thread, void **value_ptr);
     int __gthread_detach (__gthread_t thread);
     int __gthread_equal (__gthread_t t1, __gthread_t t2);
     __gthread_t __gthread_self (void);
     int __gthread_yield (void);

     int __gthread_mutex_timedlock (__gthread_mutex_t *m,
                                    const __gthread_time_t *abs_timeout);
     int __gthread_recursive_mutex_timedlock (__gthread_recursive_mutex_t *m,
                                          const __gthread_time_t *abs_time);

     int __gthread_cond_signal (__gthread_cond_t *cond);
     int __gthread_cond_timedwait (__gthread_cond_t *cond,
                                   __gthread_mutex_t *mutex,
                                   const __gthread_time_t *abs_timeout);

*/

---