OR1200

OR1200簡介

　　OR1200主要是GNU開發(fā)工具鏈的安裝，有了GNU工具鏈提供的工具，我們可以在Linux環(huán)境下將匯編、C代碼編譯成OR1200平臺的可執(zhí)行代碼，這就是交叉編譯的過程。有了OR1200的可執(zhí)行代碼，就能夠在OR1200模擬器OR1KSim中運行該可執(zhí)行代碼，觀察其是否如預期那樣執(zhí)行。

　　在介紹GNU開發(fā)工具鏈之前簡單說明交叉編譯的概念，在嵌入式開發(fā)中，開發(fā)平臺與運行平臺往往是不同的，這是因為運行平臺上一般都資源有限，不能夠安裝編譯開發(fā)環(huán)境，因此需要在其他性能更好的平臺上安裝編譯環(huán)境，比如我們常在x86的平臺上開發(fā)OR1200、ARM的應用程序，但是x86與OR1200、ARM是不同的處理器體系結(jié)構(gòu)，也就是處理器的指令集不同，那么就需要x86上的編譯器編譯得到能夠在OR1200、ARM架構(gòu)下執(zhí)行的目標代碼，這就是交叉編譯。圖2.1顯示x86平臺與OR1200平臺上“寄存器相與”指令對應不同的二進制編碼。

OR1200百科

　　or1200開發(fā)環(huán)境的安裝

　　主要是GNU開發(fā)工具鏈的安裝，有了GNU工具鏈提供的工具，我們可以在Linux環(huán)境下將匯編、C代碼編譯成OR1200平臺的可執(zhí)行代碼，這就是交叉編譯的過程。有了OR1200的可執(zhí)行代碼，就能夠在OR1200模擬器OR1KSim中運行該可執(zhí)行代碼，觀察其是否如預期那樣執(zhí)行。

　　在介紹GNU開發(fā)工具鏈之前簡單說明交叉編譯的概念，在嵌入式開發(fā)中，開發(fā)平臺與運行平臺往往是不同的，這是因為運行平臺上一般都資源有限，不能夠安裝編譯開發(fā)環(huán)境，因此需要在其他性能更好的平臺上安裝編譯環(huán)境，比如我們常在x86的平臺上開發(fā)OR1200、ARM的應用程序，但是x86與OR1200、ARM是不同的處理器體系結(jié)構(gòu)，也就是處理器的指令集不同，那么就需要x86上的編譯器編譯得到能夠在OR1200、ARM架構(gòu)下執(zhí)行的目標代碼，這就是交叉編譯。圖2.1顯示x86平臺與OR1200平臺上“寄存器相與”指令對應不同的二進制編碼。

　　圖2.1 x86平臺與OR1200處理器“寄存器相與”指令的二進制編碼是不一樣的

　　因此我們在x86上開發(fā)程序的時候就需要針對不同的目標平臺使用不同的編譯工具，從而得到可以在目標平臺上執(zhí)行的二進制代碼。在這方面GNU工具鏈是一個很好的選擇。GNU工具鏈 （GNU Toolchain） 是一組用于開發(fā)應用程序和操作系統(tǒng)的編程工具的集合，這些工具構(gòu)成了一個完整的系統(tǒng)，最重要的是其支持多種目標平臺，其中就包括本書要介紹的OR1200。

　　GNU工具鏈包括GCC、Glibc、GDB、GNU Binutils。

　　1、GCC

　　GCC（GNU Compiler Collection）主要的工具包括cpp、g++、gcc、gcov、gprof等。其中cpp是C預處理器，主要用于在編譯C、C++或Objective-C源代碼之前對它們進行預處理，由編譯器自動調(diào)用。g++和gcc可以認為分別是C++和C編譯器。

　　2、Glibc

　　Glibc（GNU libc）是GNU的C標準庫，Glibc是移植GNU工具鏈時一個不可或缺的部分。Glibc主要由兩部分組成，一部分是頭文件，另一部分是庫的二進制文件，包括動態(tài)和靜態(tài)兩個版本。有了Glibc就可以使用C語言開發(fā)程序。

　　3、GDB

　　GDB（GNU symbolic debugger）是一個功能很強大的調(diào)試工具，可以讓用戶調(diào)試一個程序，包括讓程序在希望的地方停下，此時，用戶可以查看變量，寄存器，內(nèi)存及堆棧，而且可以修改變量及內(nèi)存值。

　　4、GNU Binutils

　　GNU Binutils（Binary Utilities） 是一組二進制工具集，用來編譯、測試和分析軟件。其中主要的兩個工具是as和ld。as是GNU匯編器，通常也稱為GAS（GNU Assembler），ld是GNU鏈接器，as對GCC的輸出文件進行匯編產(chǎn)生目標文件，然后由ld鏈接目標文件、重定位數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生可執(zhí)行文件。此外，GNUBinutils還包括其它一些工具，如下：

　?。?）addr2line：用于將程序中的地址對應到文件名和相應的行號。給定一個地址和一個可執(zhí)行文件，addr2line使用可執(zhí)行文件中的調(diào)試信息來確定該地址所對應的文件和行號。

　?。?）ar：用于建立、修改和提取檔案文件 （archives）。檔案文件經(jīng)常被用作庫文件，保存程序常用的函數(shù)過程。

　?。?）c++filt：C++和Java中都有重載函數(shù)的特性，編譯器要區(qū)分重載函數(shù)，就需要對函數(shù)標識符進行編碼轉(zhuǎn)換成一個匯編級別的標簽 （label），這個過程稱為名字改編 （name mangling） 或名字修飾 （name decoration）。而c++filt所執(zhí)行的就是這個過程的逆過程。

　?。?）dlltool：用于創(chuàng)建Windows動態(tài)鏈接庫。

　　（5）ld：是鏈接器，編譯程序最后是調(diào)用ld，把目標文件和歸檔文件鏈接在一起，重定位數(shù)據(jù)并鏈接符號引用。

　?。?）gold：是一種比ld更快，但只針對ELF文件格式的鏈接器。

　?。?）nm：用于列出二進制文件 （包括庫文件和可執(zhí)行文件） 中的符號，這些符號可以是函數(shù)、全局變量、靜態(tài)變量等等。

　?。?）objcopy：用于將一種格式的目標文件復制成另外一種格式。

　　（9）objdump：用于列出關(guān)于二進制文件的各種信息。

　?。?0）ranlib：用于為檔案文件生成索引信息，這樣可以提高檔案文件的訪問速度。

　　（11）readelf：類似于objdump，但是它只能處理ELF格式的文件，并且沒有使用GNU BFD庫。

　?。?2）size：用于列出目標文件或者檔案文件各段的大小。

　?。?3）strings：用于列出目標文件中的可打印字符串。

　?。?4）strip：用于移除目標文件中的符號，以減少程序文件的大小，這對于嵌入式系統(tǒng)比較有用。

　　GNU工具鏈可謂博大精深，功能全面，諸位讀者不要驚慌，本書不是一本介紹GNU工具鏈的書，只是使用到了其中一點工具（實際只有as、ld，因為測試代碼都是用匯編寫的），所以不懂GNU工具鏈沒有關(guān)系，筆者會在使用到其中工具的時候做一個簡單介紹，這就足夠了。

　　針對目標平臺OR1200的GNU工具鏈，有三種安裝方法：

　　方法一：下載源文件，在Linux環(huán)境下自行編譯

　　方法二：下載編譯好的針對OR1200處理器的GNU工具鏈，可在Linux環(huán)境下安裝使用

　　方法三：下載一個Ubuntu的虛擬機文件，里面安裝好了針對OR1200處理器的GNU工具鏈

　　方法一筆者試過，容易出問題，而且比較耗時，當然對GNU工具鏈有著強烈興趣的朋友可以嘗試。方法二筆者沒用過。方法三簡單直接，速度快，不易出錯，而且基本都是Windows下的操作，適合新手，所以建議使用方法三，本書也只介紹方法三。

　　在瀏覽器中輸入地址：ftp://openrisc.opencores.org/virtualbox-image/，F(xiàn)TP的用戶名和密碼都是openrisc，登錄后會出現(xiàn)如圖2.2所示界面。

　　圖2.2 Ubuntu虛擬機鏡像下載

　　下載最新的那個文件就可以了，筆者使用的是2011-12-15版。下載完成后解壓該文件，大約4GB左右。此時還需要下載VisualBox以打開該文件。VisualBox是一款開源的虛擬機軟件，本書使用的是4.1.22版。下載完成后安裝VisualBox，安裝完成后打開VisualBox，界面如圖2.3所示。

　　圖2.3 VisualBox主界面

　　點擊“新建”出現(xiàn)“新建虛擬機”向?qū)?，點擊“下一步”，出現(xiàn)如下界面：

　　圖2.4 新建虛擬機設(shè)置一

　　此處操作系統(tǒng)選擇Linux，版本選擇Ubuntu，點擊下一步，設(shè)置內(nèi)存大小，如圖2.5所示。

　　圖2.5 新建虛擬機設(shè)置二

　　內(nèi)存大小依據(jù)個人情況設(shè)置，本人設(shè)置的是512M，已經(jīng)夠用了，畢竟我們需要編譯的程序都是十分簡單的，點擊下一步，選擇“使用現(xiàn)有的虛擬硬盤”，然后選擇解壓后的虛擬機文件。

　　圖2.6 新建虛擬機設(shè)置三

　　點擊“下一步”，VisualBox會將用戶剛才的設(shè)置都列出來，確認無誤后，點擊“創(chuàng)建”，這樣虛擬機就創(chuàng)建好了。啟動虛擬機，顯示如圖2.7所示。

　　圖2.7 Ubuntu虛擬機桌面

　　雙擊左邊的“終端”圖標，就可以打開終端，在終端中輸入or32-elf-，然后按兩次Tab鍵，會列出虛擬機中已安裝的針對OR1200平臺的所有編譯工具，如圖2.8所示。

　　圖2.8 Ubuntu中已安裝的編譯工具

　　可見之前介紹過的GNU工具鏈中的GCC、as、ld、gdb等都包括在內(nèi)。這樣GNU工具鏈就安裝完成了。Ubuntu虛擬機提供的功能遠不止GNU工具鏈，還包括OR1K模擬器、用于硬件調(diào)試的OR_DEBUG_PROXY、OpenRISC平臺參考SoC設(shè)計ORPSoCv2，其中在本書的研究過程中需要使用到OR1K模擬器——OR1KSim，2.2.5節(jié)會介紹其使用方法。

　　最后，因為宿主機是Windows平臺，而且在后面仿真時使用的ModelSim也是Windows平臺的，為了方便文件的傳遞，這里需要設(shè)置虛擬機與宿主機的文件共享。打開VisualBox中虛擬機的設(shè)置界面，選擇“共享文件夾”，如圖2.9所示。

　　圖2.9 虛擬機與宿主機共享文件夾設(shè)置步驟一

　　點擊界面右邊的添加文件夾按鈕，出現(xiàn)如圖2.10所示界面：

　　圖2.10 虛擬機與宿主機共享文件夾設(shè)置步驟二

　　在其中選擇共享文件夾的路徑，設(shè)置名稱，參考如上設(shè)置，然后啟動虛擬機，打開終端，輸入命令：

　?。踦lain］ view plain copysudo mount –t vboxsf UbuntuShareFolder /mnt/sharefolder

　　該命令的作用是將共享文件夾掛載在/mnt/sharefolder目錄下，sudo表示以Root用戶身份執(zhí)行該命令，終端會提示輸入密碼，Ubuntu虛擬機默認Root用戶的密碼是openrisc。這樣就實現(xiàn)了虛擬機與宿主機的文件共享，對虛擬機而言共享文件放在/mnt/sharefolder路徑下，對宿主機而言共享文件放在圖2.10所示的E盤UbuntuShareFolder文件夾下。