or1200开发环境的安装

以下内容摘自《步步惊芯——软核处理器内部设计分析》一书

主要是GNU开发工具链的安装，有了GNU工具链提供的工具，我们可以在Linux环境下将汇编、C代码编译成OR1200平台的可执行代码，这就是交叉编译的过程。有了OR1200的可执行代码，就能够在OR1200模拟器OR1KSim中运行该可执行代码，观察其是否如预期那样执行。

在介绍GNU开发工具链之前简单说明交叉编译的概念，在嵌入式开发中，开发平台与运行平台往往是不同的，这是因为运行平台上一般都资源有限，不能够安装编译开发环境，因此需要在其他性能更好的平台上安装编译环境，比如我们常在x86的平台上开发OR1200、ARM的应用程序，但是x86与OR1200、ARM是不同的处理器体系结构，也就是处理器的指令集不同，那么就需要x86上的编译器编译得到能够在OR1200、ARM架构下执行的目标代码，这就是交叉编译。图2.1显示x86平台与OR1200平台上“寄存器相与”指令对应不同的二进制编码。



图2.1 x86平台与OR1200处理器“寄存器相与”指令的二进制编码是不一样的

因此我们在x86上开发程序的时候就需要针对不同的目标平台使用不同的编译工具，从而得到可以在目标平台上执行的二进制代码。在这方面GNU工具链是一个很好的选择。GNU工具链 (GNU Toolchain) 是一组用于开发应用程序和操作系统的编程工具的集合，这些工具构成了一个完整的系统，最重要的是其支持多种目标平台，其中就包括本书要介绍的OR1200。

GNU工具链包括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预处理器，主要用于在编译C、C++或Objective-C源代码之前对它们进行预处理，由编译器自动调用。g++和gcc可以认为分别是C++和C编译器。

2、Glibc

Glibc（GNU libc）是GNU的C标准库，Glibc是移植GNU工具链时一个不可或缺的部分。Glibc主要由两部分组成，一部分是头文件，另一部分是库的二进制文件，包括动态和静态两个版本。有了Glibc就可以使用C语言开发程序。

3、GDB

GDB（GNU symbolic debugger）是一个功能很强大的调试工具，可以让用户调试一个程序，包括让程序在希望的地方停下，此时，用户可以查看变量，寄存器，内存及堆栈，而且可以修改变量及内存值。

4、GNU Binutils

GNU Binutils(Binary Utilities) 是一组二进制工具集，用来编译、测试和分析软件。其中主要的两个工具是as和ld。as是GNU汇编器，通常也称为GAS(GNU Assembler)，ld是GNU链接器，as对GCC的输出文件进行汇编产生目标文件，然后由ld链接目标文件、重定位数据，从而产生可执行文件。此外，GNUBinutils还包括其它一些工具，如下：

（1）addr2line：用于将程序中的地址对应到文件名和相应的行号。给定一个地址和一个可执行文件，addr2line使用可执行文件中的调试信息来确定该地址所对应的文件和行号。

（2）ar：用于建立、修改和提取档案文件 (archives)。档案文件经常被用作库文件，保存程序常用的函数过程。

（3）c++filt：C++和Java中都有重载函数的特性，编译器要区分重载函数，就需要对函数标识符进行编码转换成一个汇编级别的标签 (label)，这个过程称为名字改编 (name mangling) 或名字修饰 (name decoration)。而c++filt所执行的就是这个过程的逆过程。

（4）dlltool：用于创建Windows动态链接库。

（5）ld：是链接器，编译程序最后是调用ld，把目标文件和归档文件链接在一起，重定位数据并链接符号引用。

（6）gold：是一种比ld更快，但只针对ELF文件格式的链接器。

（7）nm：用于列出二进制文件 (包括库文件和可执行文件) 中的符号，这些符号可以是函数、全局变量、静态变量等等。

（8）objcopy：用于将一种格式的目标文件复制成另外一种格式。

（9）objdump：用于列出关于二进制文件的各种信息。

（10）ranlib：用于为档案文件生成索引信息，这样可以提高档案文件的访问速度。

（11）readelf：类似于objdump，但是它只能处理ELF格式的文件，并且没有使用GNU BFD库。

（12）size：用于列出目标文件或者档案文件各段的大小。

（13）strings：用于列出目标文件中的可打印字符串。

（14）strip：用于移除目标文件中的符号，以减少程序文件的大小，这对于嵌入式系统比较有用。

GNU工具链可谓博大精深，功能全面，诸位读者不要惊慌，本书不是一本介绍GNU工具链的书，只是使用到了其中一点工具（实际只有as、ld，因为测试代码都是用汇编写的），所以不懂GNU工具链没有关系，笔者会在使用到其中工具的时候做一个简单介绍，这就足够了。

针对目标平台OR1200的GNU工具链，有三种安装方法：

方法一：下载源文件，在Linux环境下自行编译

方法二：下载编译好的针对OR1200处理器的GNU工具链，可在Linux环境下安装使用

方法三：下载一个Ubuntu的虚拟机文件，里面安装好了针对OR1200处理器的GNU工具链

方法一笔者试过，容易出问题，而且比较耗时，当然对GNU工具链有着强烈兴趣的朋友可以尝试。方法二笔者没用过。方法三简单直接，速度快，不易出错，而且基本都是Windows下的操作，适合新手，所以建议使用方法三，本书也只介绍方法三。

在浏览器中输入地址：ftp://openrisc.opencores.org/virtualbox-image/，FTP的用户名和密码都是openrisc，登录后会出现如图2.2所示界面。



图2.2 Ubuntu虚拟机镜像下载

下载最新的那个文件就可以了，笔者使用的是2011-12-15版。下载完成后解压该文件，大约4GB左右。此时还需要下载VisualBox以打开该文件。VisualBox是一款开源的虚拟机软件，本书使用的是4.1.22版。下载完成后安装VisualBox，安装完成后打开VisualBox，界面如图2.3所示。



图2.3 VisualBox主界面

点击“新建”出现“新建虚拟机”向导，点击“下一步”，出现如下界面：



图2.4 新建虚拟机设置一

此处操作系统选择Linux，版本选择Ubuntu，点击下一步，设置内存大小，如图2.5所示。



图2.5 新建虚拟机设置二

内存大小依据个人情况设置，本人设置的是512M，已经够用了，毕竟我们需要编译的程序都是十分简单的，点击下一步，选择“使用现有的虚拟硬盘”，然后选择解压后的虚拟机文件。



图2.6 新建虚拟机设置三

点击“下一步”，VisualBox会将用户刚才的设置都列出来，确认无误后，点击“创建”，这样虚拟机就创建好了。启动虚拟机，显示如图2.7所示。



图2.7 Ubuntu虚拟机桌面

双击左边的“终端”图标，就可以打开终端，在终端中输入or32-elf-，然后按两次Tab键，会列出虚拟机中已安装的针对OR1200平台的所有编译工具，如图2.8所示。



图2.8 Ubuntu中已安装的编译工具

可见之前介绍过的GNU工具链中的GCC、as、ld、gdb等都包括在内。这样GNU工具链就安装完成了。Ubuntu虚拟机提供的功能远不止GNU工具链，还包括OR1K模拟器、用于硬件调试的OR_DEBUG_PROXY、OpenRISC平台参考SoC设计ORPSoCv2，其中在本书的研究过程中需要使用到OR1K模拟器——OR1KSim，2.2.5节会介绍其使用方法。

最后，因为宿主机是Windows平台，而且在后面仿真时使用的ModelSim也是Windows平台的，为了方便文件的传递，这里需要设置虚拟机与宿主机的文件共享。打开VisualBox中虚拟机的设置界面，选择“共享文件夹”，如图2.9所示。



图2.9 虚拟机与宿主机共享文件夹设置步骤一

点击界面右边的添加文件夹按钮，出现如图2.10所示界面：



图2.10 虚拟机与宿主机共享文件夹设置步骤二

在其中选择共享文件夹的路径，设置名称，参考如上设置，然后启动虚拟机，打开终端，输入命令：

sudo mount –t vboxsf UbuntuShareFolder /mnt/sharefolder

该命令的作用是将共享文件夹挂载在/mnt/sharefolder目录下，sudo表示以Root用户身份执行该命令，终端会提示输入密码，Ubuntu虚拟机默认Root用户的密码是openrisc。这样就实现了虚拟机与宿主机的文件共享，对虚拟机而言共享文件放在/mnt/sharefolder路径下，对宿主机而言共享文件放在图2.10所示的E盘UbuntuShareFolder文件夹下。