2015年4月13日 星期一

用llvm 編譯嵌入式程式

最近幾天在研究嵌入式系統,玩一玩也有一些心得。
課程上所用的編譯工具是arm-none-linux-gnu toolchain,在Archlinux 下可以用如下的方式安裝:
$ yaourt -S gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf
$ yaourt -S qemu-linaro
$ yaourt -S arm-none-eabi-gcc49-linaro
$ yaourt -S arm-none-eabi-gdb-linaro
$ ln -s /opt/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf/libc /usr/arm-linux-gnueabihf

不過最近心血來潮,想來試試如果用另一套編譯器 LLVM 來編譯看看,至於為什麼…好玩嘛(炸),總之這裡是設定筆記:

主要參考網址:
http://clang.llvm.org/docs/CrossCompilation.html
https://github.com/dwelch67/mbed_samples/

用上LLVM 的優勢是,它在編譯時會將程式碼轉換成與平台無關的中間表示碼(Intermediate Reprsentation, IR),再透過轉換器轉成平台相關的組合語言或是底層的機械器。不像gcc 針對不同的Host/Target的組合就是不同的執行檔和標頭檔,在編譯到不同平台時,都要先取得針對該平台的gcc 版本。
註:上面這段是譯自上面的參考網址,雖然我有點懷疑這段話,不然gcc 命令列參數那些平台相關的選項是放好看的嗎?

我嘗試的對象是mini-arm-os 00-helloworld,目標device 是STM32
https://github.com/embedded2015/mini-arm-os

前端的 c 我們先用clang 編譯為llvm IR code,用llvm 的llc 編譯為 object file,因為目前LLVM 的linker lld還在開發中,只能link x86上的elf 檔,要連結ARM 我們在link 階段還是只能用biutils 的ld,以及biutils 的objcopy,這樣看起來有點詭異,有點像換褲子結果褲子只脫一半就穿新褲子的感覺。

最後的Makefile 大概長這樣:

CC := clang
ASM := llc
LINKER := arm-none-eabi-ld
OBJCOPY := arm-none-eabi-objcopy

CCFLAGS = -Wall -target armv7m-arm-none-eabi
LLCFLAGS = -filetype=obj
LINKERSCRIPT = hello.ld

TARGET = hello.bin
all: $(TARGET)

$(TARGET): hello.c startup.c
$(CC) $(CCFLAGS) -c hello.c -o hello.bc
$(CC) $(CCFLAGS) -c startup.c -o startup.bc
$(ASM) $(LLCFLAGS) hello.bc -o hello.o
$(ASM) $(LLCFLAGS) startup.bc -o startup.o

$(LINKER) -T hello.ld startup.o hello.o -o hello.elf
$(OBJCOPY) -Obinary hello.elf hello.bin

其實重點只有在target 指定的地方,其他的就沒啥,只是這樣一看好像沒有比較方便,而且這樣根本就不是用 llvm 編譯,最重要的Link 階段還不是被 gcc 做去了= =
在lld 完成前也許還是乖乖用 gcc 吧?

對LLVM 相關介紹可以見:
http://elinux.org/images/d/d2/Elc2011_lopes.pdf
各種biutils 的替代品列表:
http://marshall.calepin.co/binutils-replacements-for-llvm.html
LLVM lld開發中,是不是該進去貢獻一下Orz:
http://lld.llvm.org/



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