0. 前言

剛好最近有人來信詢問，就順便整理先前的一些文件一下，雖然 SimpleScalar 相對於現階段 ARM 的發展而言還停留在 ARMv4 的指令集，但若是在學術用途方面的話，還算是個相當有用的工具。

但在研究初期最容易遇到的問題就是 toolchain 的問題，官方附贈的過舊，要自行建置則網路上資訊過於零散，建立出來也不見得能用...

而在這篇文章中會透過 buildroot 來建立一串基礎的 ARM toolchain ，來簡化整個建置的過程，若一般用途而言這樣的方式就夠了

另外此篇文章假設你已經有一個已經建立好的 SimpleScalar ARM 可以用了

1. 使用 buildroot 建置 ARM toolchain

buildroot 的官方網站是 http://buildroot.uclibc.org/download.html
以下操作以 2012.08 的版本為例子，其它版本操作上大同小異，但部份路徑可能會有不同，第一次建議使用相同版本操作較為保險

目前作過測試是到 gcc 4.6 都可以在 SimpleScalar ARM 上運作沒有問題

gcc 4.7 因為不支援 ARM oabi 的部份所以會有點問題 (需要對 SimpleScalar 作一些修改)

i. 抓取 buildroot

wget http://buildroot.uclibc.org/downloads/buildroot-2012.08.tar.bz2

ii. 解壓縮 buildroot

tar -jxf buildroot-2012.08.tar.bz2

iii. 組態 buildroot

打入 make menuconfig 進入選單，會有 console 版本的選單出現

make menuconfig

# 接著會進入選單
Target Architecture 按 enter 選 ARM (little endian)
Target Architecture Variant 保留 generic_arm ，simplescalar 只支援 arm v4
Target ABI 選 oabi <--這是大重點，eabi 會不能動
Toolchain 點進去可以選 gcc 跟 binutils 版本
  uClibc C library Version 選 uClibc 0.9.31.x ，太新會沒辦法用(需要用到 bx 指令， armv4 不支援)
  需要 g++ 的話在  Enable C++ support 那邊按空白打 *
  需要使用 hard floating point 則 Use software floating point by default 的 * 按空白拿掉

其它看無就不用動

選擇最下面 Save an Alternate Configuration File
你會看到有一串
/home/kito/xxxxxxx/buildroot-2012.08/.config 之類的路徑
不要改
直接按 enter
然後 exit (左右可以移動下面的按鈕)
接著 make
然後轉身去泡杯咖啡，需要一點時間下載跟建置

build 完後在 buildroot 資料夾底下的
./output/host/usr/
這個資料夾
裡面就有 arm toolchain 了

iii. 測試 buildroot

先弄一個 Hello World

echo "int main() {printf(\"hello world\");}" > hello.c

編譯 Hello World ，-static 一定要加, simplescalar 只支援 static link

./output/host/usr/bin/arm-linux-gcc hello.c -o hello -static

使用 SimpleScalar ARM 測試，前面的 path 記得自行替換成 simplescalar 的路徑

/<path-to-simplescalar>/sim-uop hello

看到下面那一沱就代表你成功了！


sim-uop: SimpleScalar/ARM Tool Set version 3.0 of November, 2000.
Copyright (c) 1994-2000 by Todd M. Austin.  All Rights Reserved.
This version of SimpleScalar is licensed for academic non-commercial use only.

sim: command line: /home/kito/simulators/simplesim-arm-v2/sim-uop hello

sim: simulation started @ Mon Oct 22 20:25:18 2012, options follow:

sim-safe: This simulator implements a functional simulator.  This
functional simulator is the simplest, most user-friendly simulator in the
simplescalar tool set.  Unlike sim-fast, this functional simulator checks
for all instruction errors, and the implementation is crafted for clarity
rather than speed.

# -config                     # load configuration from a file
# -dumpconfig                 # dump configuration to a file
# -h                    false # print help message
# -v                    false # verbose operation
# -i                    false # start in Dlite debugger
-seed                       1 # random number generator seed (0 for timer seed)
# -q                    false # initialize and terminate immediately
# -chkpt               <null> # restore EIO trace execution from <fname>
# -redir:sim           <null> # redirect simulator output to file
(non-interactive only)
# -redir:prog          <null> # redirect simulated program output to file
-nice                       0 # simulator scheduling priority
-max:inst                   0 # maximum number of inst's to execute
-trigger:inst               0 # trigger instruction

sim: ** starting functional simulation **
warning: unsupported ioctl call: ioctl(21505, ...)
warning: unsupported ioctl call: ioctl(21505, ...)
hello world
sim: ** simulation statistics **
sim_num_insn                   5276 # total number of instructions executed
sim_num_uops                   7095 # total number of UOPs executed
sim_avg_flowlen              1.3448 # uops per instruction
sim_num_refs                   1259 # total number of loads and stores executed
sim_elapsed_time                  1 # total simulation time in seconds
sim_inst_rate             5276.0000 # simulation speed (in insts/sec)
ld_text_base           0x00008094 # program text (code) segment base
ld_text_bound          0x0000c54c # program text (code) segment bound
ld_text_size                  17592 # program text (code) size in bytes
ld_data_base           0x0000c54c # program initialized data segment base
ld_data_bound          0x000177d0 # program initialized data segment bound
ld_data_size                  45700 # program init'ed `.data' and
uninit'ed `.bss' size in bytes
ld_stack_base          0xc0000000 # program stack segment base
(highest address in stack)
ld_stack_size                 16384 # program initial stack size
ld_prog_entry          0x000080b0 # program entry point (initial PC)
ld_environ_base        0xbfffc000 # program environment base address address
ld_target_big_endian              0 # target executable endian-ness,
non-zero if big endian
mem.page_count                   11 # total number of pages allocated
mem.page_mem                    44k # total size of memory pages allocated
mem.ptab_misses                  11 # total first level page table misses
mem.ptab_accesses             63794 # total page table accesses
mem.ptab_miss_rate           0.0002 # first level page table miss rate

2. 將 GCC, Bintuils 及 uClibc 拉出來重新建置

這個段落主要是給需要修改到編譯器的屠龍人士看的，如果你只是要 ARM Toolchain 或著是要修改 Simulator 的話這段可以直接略過。

i. 建立一個要放等一下所有東西的資料夾

mkdir ~/arm-linux-gcc

ii. 把整串 toolchain 拉出來

cp -a buildroot-2012.08/output/host/usr ~/arm-linux-gcc/

iii. 資料夾重新命名為 arm-linux-gcc

mv ~/arm-linux-gcc/usr ~/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc

iv. gcc, binutils, uclibc 等 source code 拉出來

cp -a buildroot-2012.08/output/toolchain/gcc-4.5.4 ~/arm-linux-gcc/
cp -a buildroot-2012.08/output/toolchain/uClibc-0.9.31.1/ ~/arm-linux-gcc/
tar -jxf buildroot-2012.08/dl/binutils-2.21.tar.bz2 -C ~/arm-linux-gcc

v. 建立 bulid-* 資料夾準備

cd ~/arm-linux-gcc
mkdir build-gcc
mkdir build-binutils

vi. 重新 build bintuils

cd build-binutils

vii. 開啟bintuils 的 config log 看一下怎麼下

vim ~/buildroot-2012.08/output/build/host-binutils-2.21/config.log

大約在第七行會有類似的東西

  $ ./configure --prefix=/home/kito/buildroot-2012.08/output/host/usr
--sysconfdir=/home/kito/buildroot-2012.08/output/host/etc
--enable-shared --disable-static --disable-multilib --disable-werror
--target=arm-unknown-linux-uclibc --disable-shared --enable-static
--with-sysroot=/home/kito/buildroot-2012.08/output/host/usr/arm-unknown-linux-uclibc/sysroot

viii. 產生新的 configure 參數

接著把 configure 中所有路徑更新一下, 然後 --sysconfdir 可以拿掉
note : 這邊路徑用我家示範，--prefix 跟 --with-sysroot 都要改

../binutils-2.21/configure
--prefix=/home/kito/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc --enable-shared
--disable-static --disable-multilib --disable-werror
--target=arm-unknown-linux-uclibc --disable-shared --enable-static
--with-sysroot=/home/kito/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc
/arm-unknown-linux-uclibc/sysroot

ix. 建置並安裝 buildroot

make -j8
make install

x. 重新 build gcc

cd build-gcc

xi. 偷看 buildroot config 怎麼下

~/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc/bin/arm-linux-gcc -v

應該會吐出下面訊息，看到 Configured with: 那一段，抄過來修改

Using built-in specs.
COLLECT_GCC=/home/kito/buildroots/buildroot-2012.08/output/host/usr/bin/arm-linux-gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/home/kito/buildroots/buildroot-2012.08/output/host/usr/libexec/gcc/arm-unknown-linux-uclibc/4.5.4/lto-wrapper
Target: arm-unknown-linux-uclibc
Configured with:
/home/kito/buildroots/buildroot-2012.08/output/toolchain/gcc-4.5.4/configure
--prefix=/home/kito/buildroots/buildroot-2012.08/output/host/usr
--build=x86_64-unknown-linux-gnu --host=x86_64-unknown-linux-gnu
--target=arm-unknown-linux-uclibc --enable-languages=c
--with-sysroot=/home/kito/buildroots/buildroot-2012.08/output/host/usr/arm-unknown-linux-uclibc/sysroot
--with-build-time-tools=/home/kito/buildroots/buildroot-2012.08/output/host/usr/arm-unknown-linux-uclibc/bin
--disable-__cxa_atexit --enable-target-optspace --disable-libquadmath
--disable-libgomp --with-gnu-ld --disable-libssp --disable-multilib
--disable-tls --enable-shared
--with-gmp=/home/kito/buildroots/buildroot-2012.08/output/host/usr
--with-mpfr=/home/kito/buildroots/buildroot-2012.08/output/host/usr
--with-mpc=/home/kito/buildroots/buildroot-2012.08/output/host/usr
--disable-nls --enable-threads --disable-decimal-float
--with-float=soft --with-abi=apcs-gnu --disable-largefile
--with-pkgversion='Buildroot 2012.08'
--with-bugurl=http://bugs.buildroot.net/
Thread model: posix
gcc version 4.5.4 (Buildroot 2012.08)

xii. 產生新的 gcc 的 configure 參數

接著把 configure 中所有路徑更新一下, 然後 --with-bugurl, --with-pkgversion 可以拿掉 build 跟 host 也可以拔掉，它會自己抓，這樣整串指令就不會太長
note1 : mpfr, gmp, mpc 如果你系統有裝的話可以使用系統的就好, 如果使用系統的話--with-gmp --with-mpfr --with-mpc 這三個可以拔掉
note2 : 這邊路徑用我家示範，--prefix --with-sysroot 跟 --with-build-time-tools= 都要改
note3 : 需要 g++ 的話，把--enable-languages=c 改成 --enable-languages=c,c++

../gcc-4.5.4/configure --prefix=/home/kito/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc
--target=arm-unknown-linux-uclibc --enable-languages=c
--with-sysroot=/home/kito/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc/arm-unknown-linux-uclibc/sysroot
--with-build-time-tools=/home/kito/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc/arm-unknown-linux-uclibc/bin
--disable-__cxa_atexit --enable-target-optspace --disable-libquadmath
--disable-libgomp --with-gnu-ld --disable-libssp --disable-multilib
--disable-tls --enable-shared --disable-nls --enable-threads
--disable-decimal-float --with-float=soft --with-abi=apcs-gnu
--disable-largefile

xiii. 建置 gcc !

make! 另外注意一下 gcc 4.4 不支援 make -jx 的功能

make -j8
make install

xiv. 檢查 gcc

~/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc/bin/arm-linux-gcc -v

輸出會跟第一次很像但 Configured with: 後面已經換成新的參數，這樣就代表有覆蓋掉舊的了

Using built-in specs.
COLLECT_GCC=/home/kito/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc/bin/arm-linux-gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/home/kito/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc/libexec/gcc/arm-unknown-linux-uclibc/4.5.4/lto-wrapper
Target: arm-unknown-linux-uclibc
Configured with: ../gcc-4.5.4/configure
--prefix=/home/kito/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc
--target=arm-unknown-linux-uclibc --enable-languages=c
--with-sysroot=/home/kito/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc/arm-unknown-linux-uclibc/sysroot
--with-build-time-tools=/home/kito/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc/arm-unknown-linux-uclibc/bin
--disable-__cxa_atexit --enable-target-optspace --disable-libquadmath
--disable-libgomp --with-gnu-ld --disable-libssp --disable-multilib
--disable-tls --enable-shared --disable-nls --enable-threads
--disable-decimal-float --with-float=soft --with-abi=apcs-gnu
--disable-largefile : (reconfigured) ../gcc-4.5.4/configure
--prefix=/home/kito/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc
--target=arm-unknown-linux-uclibc --enable-languages=c,c++
--with-sysroot=/home/kito/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc/arm-unknown-linux-uclibc/sysroot
--with-build-time-tools=/home/kito/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc/arm-unknown-linux-uclibc/bin
--disable-__cxa_atexit --enable-target-optspace --disable-libquadmath
--disable-libgomp --with-gnu-ld --disable-libssp --disable-multilib
--disable-tls --enable-shared --disable-nls --enable-threads
--disable-decimal-float --with-float=soft --with-abi=apcs-gnu
--disable-largefile
Thread model: posix
gcc version 4.5.4 (GCC)

xv. 重新 build uClibc

cd ~/arm-linux-gcc/uClibc-0.9.31.1

xvi. 將 buildroot 中 linux header 複製過來

cp -a ~/buildroot-2012.08/output/toolchain/linux/ .

xvii. 更新 uClibc 組態

vim .config

# 修改以下地方

KERNEL_HEADERS="/home/kito/buildroot-2012.08/output/toolchain/linux/include"
改成
KERNEL_HEADERS="/home/kito/arm-linux-gcc/uClibc-0.9.31.1/linux/include"

RUNTIME_PREFIX="/"
改成
RUNTIME_PREFIX="/home/kito/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc/"

DEVEL_PREFIX="/usr/"
改成
DEVEL_PREFIX="/home/kito/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc/"

CROSS_COMPILER_PREFIX="/home/kito/buildroots/buildroot-2012.08/output/host/usr/bin/arm-unknown-linux-uclibc-"
改成
CROSS_COMPILER_PREFIX="/home/kito/arm-linux-gcc/arm-linux-gcc/bin/arm-unknown-linux-uclibc-"

# 然後存檔離開

xviii. 重新 build uClibc !

make -j8
make install

xix. 往後更動 gcc 步驟

大功告成，往後如果有更動到 gcc
uClibc 必須清掉重新 build 一次

make clean
make -j8
make install

Kito's Lab

2012年11月3日星期六

使用 buildroot 建置可用於 SimpleScalar 的 ARM toolchain

0. 前言

1. 使用 buildroot 建置 ARM toolchain

i. 抓取 buildroot

ii. 解壓縮 buildroot

iii. 組態 buildroot

iii. 測試 buildroot

2. 將 GCC, Bintuils 及 uClibc 拉出來重新建置

i. 建立一個要放等一下所有東西的資料夾

ii. 把整串 toolchain 拉出來

iii. 資料夾重新命名為 arm-linux-gcc

iv. gcc, binutils, uclibc 等 source code 拉出來

v. 建立 bulid-* 資料夾準備

vi. 重新 build bintuils

vii. 開啟bintuils 的 config log 看一下怎麼下

viii. 產生新的 configure 參數

ix. 建置並安裝 buildroot

x. 重新 build gcc

xi. 偷看 buildroot config 怎麼下

xii. 產生新的 gcc 的 configure 參數

xiii. 建置 gcc !

xiv. 檢查 gcc

xv. 重新 build uClibc

xvi. 將 buildroot 中 linux header 複製過來

xvii. 更新 uClibc 組態

xviii. 重新 build uClibc !

xix. 往後更動 gcc 步驟

2012年11月3日 星期六

使用 buildroot 建置可用於 SimpleScalar 的 ARM toolchain

0. 前言

1. 使用 buildroot 建置 ARM toolchain

i. 抓取 buildroot

ii. 解壓縮 buildroot

iii. 組態 buildroot

iii. 測試 buildroot

2. 將 GCC, Bintuils 及 uClibc 拉出來重新建置

i. 建立一個要放等一下所有東西的資料夾

ii. 把整串 toolchain 拉出來

iii. 資料夾重新命名為 arm-linux-gcc

iv. gcc, binutils, uclibc 等 source code 拉出來

v. 建立 bulid-* 資料夾準備

vi. 重新 build bintuils

vii. 開啟bintuils 的 config log 看一下怎麼下

viii. 產生新的 configure 參數

ix. 建置並安裝 buildroot

x. 重新 build gcc

xi. 偷看 buildroot config 怎麼下

xii. 產生新的 gcc 的 configure 參數

xiii. 建置 gcc !

xiv. 檢查 gcc

xv. 重新 build uClibc

xvi. 將 buildroot 中 linux header 複製過來

xvii. 更新 uClibc 組態

xviii. 重新 build uClibc !

xix. 往後更動 gcc 步驟

2012年11月3日星期六