为ARM平台开发手工构建 GNU 交叉编译工具链

决心投入嵌入式开发的世界，那么首先要构建一个开发环境。日常使用的是 Debian，工作内容是 ARM 平台的 Linux 内核开发。如果要依赖 Windows 才能进行，
感觉实在很窝囊。在连续几天的加班熬夜之后，终于建立起了 Linux 本地的工作环境。选择的过程很纠结，最初希望能用 Emdebian 提供的包，但是因为依赖关系不成功。
不过发现 Debian 正在努力提供一整套做好的交叉编译工具链，让我们拭目以待吧。网上最多的是使用 arm-linux-gcc 预编译包，不过不适用我 X86_64 平台，
最终决定自己动手编译。网上相关内容很多，但找到一个好用的着实不易。现将构建过程简单记录如下：  使用工具及版本：
    binutils-2.24
    gcc-4.8.2
    glibc-2.18
    linux-3.14-rc1
一切从零开始，需要五个步骤：
    编译安装 binutils
    编译安装最小化的 gcc
    安装内核头文件
    编译安装 glibc
    编译安装完整版的 gcc
准备工作：
    1、定义环境变量，主要是为了后续工作的方便
    export TRIPLET=arm-unknown-linux-gnueabi 
    export TOOLS=$HOME/work/tools
    export SYSROOT=$HOME/work/sysroot
    注意：TRIPLET 定义为 arm-unknown-linux-gnueabi 而非 arm-unknown-linux-gnu 是因为从某个gcc版本（4.7.X）开始后者为非法了。
    2、安装构建 gcc 依赖的包
    apt-get install libgmp-dev libmpc-dev libmpfr-dev flex bison byacc
    提示缺少什么就安装吧。
    3、取得源代码包，我是去官网（gnu.org 和 kernel.org）下载了最新发行版。 
    4、建立相应的目录树，下面是我最终的目录结构，开始时主要是先把work/build下面的建好。work/sysroot 和 work/tools 下面都是空的。

开始构建：
    1、编译安装 binutils
    binutils 是为目标平台配置的，要在这里指定sysroot，而且*重要的*是，后面配置其它工具时要保持一致性，否则会出错。
    cd build_binutils
    ../binutils-2.24/configure --prefix=$TOOLS --target=$TRIPLET --with-sysroot=$SYSROOT
    make
    make install
    2、第一遍编译安装 gcc，最小化的 gcc
    这是因为编译 gcc，需要 libc，而编译 libc 又需要 gcc，这种相互依赖关系导致不得不两遍编译 gcc。配置参数是从参考文章那里抄来的，重要的是其中
--enable-languages=c （为编译 glibc ，只需支持 c），--without-headers （不需要 c 库），--disable-threads 等（为了不依赖其它库）。
配置和编译需要第1步构造的 binutils，用 PATH 指定。
    cd build_gcc_stage1
    PATH=$TOOLS/bin:$PATH ../gcc-4.8.2/configure --prefix=$TOOLS --enable-languages=c --without-headers --target=$TRIPLET \
--disable-libmudflap -disable-libatomic --disable-threads --disable-shared --enable-static --disable-decimal-float --disable-libgomp \
--disable-libitm --disable-libmudflap --disable-libquadmath --disable-libsanitizer --disable-libssp
    PATH=$TOOLS/bin:$PATH make
    PATH=$TOOLS/bin:$PATH make install
    这步只要能生成 gcc 就成了。
    3、安装内核头文件，因为编译 glibc 需要内核定义的系统调用 ABI
    cd linux-3.14-rc1
    make headers_install ARCH=arm INSTALL_HDR_PATH=$SYSROOT/usr/
    4、编译安装 glibc
    重要的配置选项，--prefix=/usr （为生成正确的最终目录结构），--with-headers （指定内核位置）。
    cd build_glibc
    PATH=$TOOLS/bin:$PATH ../glibc-2.18/configure --prefix=/usr --build=x86_64-unknown-linux-gnu --host=$TRIPLET --target=$TRIPLET \
--with-headers=$SYSROOT/usr/include --includedir=/usr/include
    PATH=$TOOLS/bin:$PATH make
    PATH=$TOOLS/bin:$PATH make install install_root=$SYSROOT
    注意：安装时，install_root 必须指定，因为 --prefix 指定为 /usr，而我们想要安装到的位置是 $SYSROOT 而非系统 /usr 目录。
    5、第二遍编译安装 gcc，完整版的 gcc
    cd build_gcc_stage2
    PATH=$TOOLS/bin:$PATH ../gcc-4.8.2/configure --prefix=$TOOLS --enable-languages=c,c++ --target=$TRIPLET --with-sysroot=$SYSROOT
    PATH=$TOOLS/bin:$PATH make
    PATH=$TOOLS/bin:$PATH make install
    如果最终能够生成 gcc g++ 等，整个交叉编译工具链就构造完了。
    我的 gcc 版本信息：
    [~/work/tools/bin]$ ./arm-unknown-linux-gnueabi-gcc -v
    Using built-in specs.
    COLLECT_GCC=./arm-unknown-linux-gnueabi-gcc
    COLLECT_LTO_WRAPPER=/home/lei/work/tools/libexec/gcc/arm-unknown-linux-gnueabi/4.8.2/lto-wrapper
    Target: arm-unknown-linux-gnueabi
    Configured with: ../gcc-4.8.2/configure --prefix=/home/lei/work/tools --enable-languages=c,c++ --target=arm-unknown-linux-gnueabi \
--with-sysroot=/home/lei/work/sysroot
    Thread model: posix
    gcc version 4.8.2 (GCC) 
    [~/work/tools/bin]$ 
    我使用 $TOOLS/bin/$TRIPLET-gcc 编译了一个 helloworld 和一个 pthread 小程序，拷贝到目标机上运行一下，可以正常运行，看来是没有问题了。

参考文章：