基于Windows平臺VxWorks交叉編譯工具的設計

摘要：在開(kāi)發(fā)VxWorks嵌入式平臺時(shí)，開(kāi)發(fā)廠(chǎng)商會(huì )推出一整套交叉編譯工具鏈來(lái)配合自身的嵌入式產(chǎn)品，但是這些由商業(yè)公司提供的工具鏈，都不會(huì )附有工具鏈相關(guān)的源代碼和制作方法，靈活性不足，并且它們一般都與整套開(kāi)發(fā)系統捆綁銷(xiāo)售使用，成本較高。為了更好地理解這種技術(shù)和降低成本，使用了國際開(kāi)源組織GNU開(kāi)發(fā)的工具鏈作為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的工具，提供了更好的使用靈活性。
關(guān)鍵詞：VxWorks；嵌入式平臺；交叉編譯；GCC；工具鏈

1 交叉編譯工具鏈功能說(shuō)明
交叉編譯技術(shù)，就是一種在一個(gè)異構平臺上編譯出目標平臺程序的技術(shù)。比如在PC平臺(X86 CPU)上編譯出能運行在以VxWorks為內核的CPU平臺上的程序，編譯得到的程序在X86 CPU平臺上是不能運行的，必須放到VxWorks CPU平臺上才能運行。
每一個(gè)軟件在編譯的過(guò)程中都要經(jīng)過(guò)一系列的處理，才能從源代碼變成可執行的目標代碼。這一系列處理包括預編譯、高級語(yǔ)言編譯、匯編、鏈接及重定位。這一套流程里面用到的每個(gè)工具和相關(guān)的庫組成的集合，就稱(chēng)為工具鏈(tool chain)。以GNU的開(kāi)發(fā)工具GCC為例，它就包括了預編譯器CPP、C編譯器GCC、匯編器AS和鏈接器LD等。在GNU自己對工具鏈定義中，還加進(jìn)了一套額外的用于處理二進(jìn)制包的工具包Binutils，整個(gè)工具鏈應該是GCC+Binutils+Glibc。對于i586-wrs-vxworks工具來(lái)說(shuō)，因為在生成VxWorks交叉編譯工具鏈時(shí)，用到的C庫文件是從Tornado開(kāi)發(fā)軟件中提取出來(lái)的，所以生成的實(shí)際交叉編譯工具鏈應該是GCC+Binutils+Tornado(C庫文件)。GCC(GNU C Compiler)是一個(gè)C語(yǔ)言編譯器。隨著(zhù)眾多自由開(kāi)發(fā)者的加入和GCC自身的發(fā)展，如今的GCC已經(jīng)是一個(gè)包含眾多語(yǔ)言的編譯器了。其中包括C、C++、Ada、Object C和Java等。所以，GCC也就變?yōu)镚NU Compiler Collection，也就是GNU編譯器集合。當然，如今的GCC借助其特性，具有了交叉編譯器的功能，所以又將GCC稱(chēng)為交叉編譯工具鏈。

2 i586-wrs-vxworks交叉編譯工具鏈制作背景
現在市場(chǎng)上有很多公司的PLC選用的是基于WindRiver(風(fēng)河)公司的Vxworks系列產(chǎn)品。
一般說(shuō)來(lái)，在開(kāi)發(fā)VxWorks嵌入式的平臺時(shí)，開(kāi)發(fā)廠(chǎng)商會(huì )推出一整套交叉編譯工具鏈來(lái)配合自身的嵌入式產(chǎn)品，但是這些由商業(yè)公司提供的工具鏈，都不會(huì )附有工具鏈相關(guān)的源代碼和制作方法，靈活性不足，并且它們一般都與整套開(kāi)發(fā)系統捆綁銷(xiāo)售使用，成本較高。為了更好地理解這種技術(shù)和降低成本，我們使用了國際開(kāi)源組織GNU開(kāi)發(fā)的工具鏈作為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的工具，提供了更好的使用靈活性。

3 交叉編譯工具鏈設計
要構建出一個(gè)交叉工具鏈，需要解決3個(gè)問(wèn)題：
①這個(gè)工具鏈必須是可以運行在原工作站平臺上的。
②需要更換一個(gè)與目標平臺對應的匯編器，使得工具鏈能產(chǎn)生對應的目標代碼。
③要更換一套與目標平臺對應的二進(jìn)制庫，使得工具鏈在連接時(shí)能找到正確的二進(jìn)制庫。
根據這樣的思路，采取了如下幾個(gè)步驟：
3．1 確定宿主機平臺、目標機平臺及開(kāi)發(fā)工具
根據項目要求，GCC交叉編譯工具要能工作在基于Windows構架的平臺，編譯生成的可執行代碼要能夠滿(mǎn)足基于X86結構的VxWorks嵌入式平臺。編譯時(shí)選用的開(kāi)發(fā)平臺為Windows XP，開(kāi)發(fā)工具為Cygwin。
Cygwin當初首先對GCC、GDB、GAS等開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行了改進(jìn)，使它們能夠生成并解釋W(xué)in32的目標文件。然后，他們要把這些工具移植到Wi-ndows平臺上去。一種方案是基于Win32 API對這些工具的源代碼進(jìn)行大幅修改，這樣顯然需要做大量工作。因此，采取了一種不同的方法——寫(xiě)一個(gè)共享庫(cygwin．dll)，把Win32 API中沒(méi)有的Unix風(fēng)格的調用(如fork、spawn、signals、select、sockets等)封裝在里面，也就是說(shuō)，基于Win32 API寫(xiě)了一個(gè)Llnix系統庫的模擬層。這樣，只要把這些工具的源代碼和這個(gè)共享庫連接到一起，就可以使用Unix主機上的交叉編譯器來(lái)生成可以在Windows平臺上運行的工具集。

3．2 選擇開(kāi)發(fā)資源包
GCC、Binutils文件均有各自的版本號，不是任意組合都可以編譯成功并最終建立一個(gè)交叉編譯環(huán)境的?；诜€定性方面考慮，這里選用的GCC和Binutils版本較老一點(diǎn)，但是大多數工程人員推薦的版本(Binutils-2．10，GCC-2．95．3)。