[LAB] Compilando seu próprio Toolchain

Compilando seu próprio toolchain

A Crosstool-ng é provavelmente a principal ferramenta open-source para customização de toolchains. Suporta diversas arquiteturas diferentes, é capaz de gerar código bare-metal e possui uma interface baseada no menuconfig.

Nesta atividade, a ferramenta Crosstool-ng será utilizada para criar um toolchain customizado para a RPi. Este toolchain será utilizado para todas as atividades posteriores como compilação do bootloader, kernel, bibliotecas e aplicações.

Instalação e Configuração

Abra um novo shell e navegue até a pasta ∼/dsle20/toolchains. Em seguida, descompacte o arquivo ∼/dsle20/dl/toolchains/crosstool-ng-1.23.0.tar.xz no diretório atual e navegue até o novo diretório:

cd ~/dsle20/toolchains/
tar xvf ~/dsle20/dl/toolchains/crosstool-ng-1.23.0.tar.xz
cd crosstool-ng-1.23.0/

Após a descompactação, configure o crosstool-ng para ser instalado localmente, isto é, no mesmo diretório em que se encontra o script de configuração. Então, execute os comandos make e make install para realizar a instalação:

./configure --enable-local
make
make install

Se tudo correu bem e nenhuma mensagem de erro foi exibida, o crosstool-ng pode ser executado a partir do diretório atual. O seguinte comando exibe as informações de ajuda da ferramenta:

./ct-ng help

O Crosstool-ng permite criar um ou mais toolchains para arquiteturas diferentes e, por isso, fornece um conjunto de configurações pré-definidas para arquiteturas mais comuns. É possível listá-las por meio do seguinte comando:

./ct-ng list-samples

Note que, dentre as configurações, existe uma pré-definida para a RPi 3: armv8-rpi3-linux-gnueabihf. Neste treinamento, essa configuração será usada como base para a criação do toolchain. Para tal,carregue-a por meio do comando abaixo:

./ct-ng armv8-rpi3-linux-gnueabihf

Uma vez feito o loading da configuração, abra o menu de configurações do crosstool-nt e faça alguns ajustes:

./ct-ng menuconfig

Nesta etapa você deverá realiza a configuração através do menuconfig portanto, muita atenção pois é um procedimento que requer cuidado, pois a configuração errada de algum módulo ou componente pode não ser evidente agora e causar problemas durante a fase de desenvolvimento.

Configuração da CrossTool

1. Opção Path and misc options:

   • Number of parallel jobs: (2) - Obs: Essa opção define a quantidade de threads de execução, que por sua vez diminui o tempo de compilação do toolchain.

   • Maximum log level to see: (DEBUG) - Obs: Essa opção exibe informações a respeito do procedimento de build em tempo real. Assim, caso ocorra algum erro durante a compilação do toolchain, esse erro será exibido no shell.

   • CT_PREFIX: Obs: Este é o diretório de instalação do toolchain.

     Altere-o de: ${CT_PREFIX:-${HOME}/x-tools}...

     para: ${CT_PREFIX:-${HOME}/dsle20/toolchains/x-tools}...

2. Opção Toolchain options:

   • Tuple's alias: (arm-linux) - Obs: Desta maneira, o crosstool-ng irá gerar o compilador como arm-linux-gcc, por exemplo. Caso contrário ele gera um nome extenso como: armv8-rpi3-linux- gnueabihf-gcc.

3. Opção Debug facilities:

   • gdb: (ativo) - Obs: Ative o gdb, pois será o debugger utilizado no restante do treinamento. Além disso, assegure-se de que as seguintes opções foram selecionadas:

     • Cross-gdb;

     • build a static cross gdb;

     • gdbserver

Salve suas alterações, saia do menuconfig e inicie o processo de compilação do toolchain:

./ct-ng build

Ao final do processo, conforme configurado em CT_PREFIX, os binários do toolchain gerado estarão disponíveis no diretório: ∼/dsle20/toolchains/x-tools/armv8-rpi3-linux-gnueabihf/bin/. Dê um comando ls no diretório e verifique as ferramentas geradas.

Configuração do PATH

Como este toolchain será utilizado nas próximas atividades do treinamento, é necessário adicionar seus executáveis à variável de ambiente $PATH. Abra o arquivo ∼/.bashrc com seu editor favorito:

gedit ~/.bashrc

Em seguida, adicione a seguinte linha no final do arquivo:

export PATH=$PATH:~/dsle20/toolchains/x-tools/armv8-rpi3-linux-gnueabihf/bin/

Salve e feche o arquivo. Então basta carregar a configuração e, em seguida, realizar um pequeno teste para verificar se os binários foram adicionados corretamente à variável $PATH:

source ~/.bashrc
arm-linux-gcc --version

A saída deve ser algo semelhante à:

arm-linux-gcc (crosstool-NG crosstool-ng-1.23.0) 6.3.0
Copyright (C) 2016 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions. There is NO warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

Testando o toolchain

Recompile o programa da atividade 01, helloworld.c, em C com o novo toolchain gerado. Inicialmente, crie a pasta ex02 dentro do diretório de exercícios exs e, em seguida, copie o arquivo helloworld.c da pasta ex01 para a pasta ex02:

cd ~/dsle20/exs
mkdir ex02
cp ex01/helloworld.c ex02

Navegue até a pasta ex02 e compile o programa helloworld.c utilizando o gcc do toolchain recém-criado:

cd ex02
arm-linux-gcc helloworld.c -o helloARMctng

Novamente, verifique o programa gerado através do comando file e veja que, as informações exibidas como arquitetura e versão do kernel, estarão de acordo com as opções selecionadas no crosstool-ng:

file helloARMctng

helloARMctng: ELF 32-bit LSB executable, ARM, EABI5 version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-
linux -armhf.so.3, for GNU/Linux 4.10.8, not stripped

Se desejar, repita o teste de rodar o executável na RPi 3. Primeiramente copie através do scp para a plataforma embarcada.

scp helloARMctng pi@10.1.1.100:/home/pi/helloARMctng

Então, acesse-a e execute o código recém enviado:

ssh pi@10.1.1.100
cd
./helloARMctng