ARM을 활용한 임베디드 시스템 설계 14 - 소스 컴파일

임베디드 시스템 소프트웨어 개발

- 소스 편집 -> 컴파일 -> 실행의 반복

- 임베디드 시스템의 성능이나 리소스가 충분하지 않음

-> 개발 기간 단축을 위해 호스크 컴퓨터에서 컴파일 후 실행파일을 임베디드 시스템에 다운로드함

 

make 유틸리티 프로그램

- 반복되는 컴파일 명령어를 간단하게 실행할수 있는 도구

 

디버깅 프로그램 GDB

- 컴파일 과정 중 디버깅 작업을 도와줌

- 소프트웨어 개발 중 가장 많인 시간 필요

- 사양 받음 -> 시스템 모델링 -> 데이터 구조 정의 -> 알고리즘 설계 -> 프로그램 코딩

-> 이후 테스트 및 디버깅이 대부분 시간 차지

 

(1) 크로스 컴파일

1) 컴파일 절차

2) 컴파일 유형

3) 툴 체인

4) ARM용 크로스 컴파일 설치

 

1) 컴파일 절차

컴파일 과정

- 소스 프로그램으로부터 목적파일 만드는 과정

 

2) 컴파일 유형

프로그램 컴파일 방식

1. 네이티브 컴파일

 - 컴파일 프로세서와 실행 프로세서가 동일한 경우

2. 크로스 컴파일

 - 컴파일 프로세서와 실행 프로세서가 다른 경우

 

임베디드 시스템에서의 컴파일

- 임베디드 시스템에선 성능이 부족하여 범용 컴퓨터에서 컴파일 하여 타겟 보드에 다운로드함 -> 크로스 컴파일

 

3) 툴 체인

- 시스템 프로그램 및 응용프로그램 개발에 사용되는 개발도구 모음

- 구성품 : 문서 편집기, 컴파일러, 어셈블러, 링커, 유틸리티 프로그램, 라이브러리

 

대표적인 임베디드 시스템 툴체인

- vi 문서 편집기, gcc 컴파일리, as 어셈블러, ld 링커

- 유틸리티 - binutils 패키지(어셈블러, 링커, 목적코드 분석 프로그램), 표준 C 라이브러리 - glibc

 

ARM 용 툴 체인

- 바이너리 유틸리티 앞에는 arm 접미사가 붙음

- objdump는 목적 파일을 분석하는 명령어

 

4) ARM용 크로스 컴파일러 설치

 

설치방법

1. pre-compiled 툴 체인 설치 

 - 압축파일 해제

 - 저장된 디렉토리를 환경변수 PATH에 등록

 - 미리 컴파일된 툴체인 -> /usr/cross-tools로 설치 위치 고정

 - 실행 파일이 저장된 디렉토리를 쉘 프로파일에 저장해서 쓰는게 편리

  * vi ~/.bash_profile

  * export PATH=/usr/cross-tools/bin:$PATH

 

2. 크로스 컴파일러 소스를 직접 호스트 컴퓨터에 설치

 - GNU 크로스 컴파일러 소스를 다운받아 호스트 컴퓨터에서 컴파일 하여 툴체인 환경 구축

 - 호스트 컴퓨터에 C 컴파일러 사전 설치

 - 소스 설치

 

크로스 컴파일러 테스트

- 정상 설치 여부 확인함

- 네이티브 컴파일러와 크로스 컴파일러를 둘다 실행해서 잘 동작되는지 확인

- 테스트 프로그램 foo.c

#include <stdio.h>

int main(){
printf("Hello Embeded System World!\n");
return 0;
}

네이티브 컴파일

#gcc -o foo-x86 fool.c

크로스 컴파일

#arm-linux-gcc -o foo-arm foo.c

 

실행 파일 타입 확인

Host #file foo-x86

Host #file foo-arm

 

타겟 보드에 다운로드 후 타겟보드에서 실행

TB #./foo-arm

 

(2) Make와 GDB

1) make 유틸리티

2) GDB 디버거

 

1) make 유틸리티

make 유틸리티 개요

- 여러개 파일로 작성된 프로그램을 효율적으로 컴파일하는 유틸리티

- 프로그램 컴파일 과정 제어, 응용 프로그램 설치위치 관리, 메뉴얼 페이지 작성에 활용

=> 프로그램 개발 프로젝트에 유용하게 사용

 

makefile

- make 유틸리티의 컴파일 절차를 정의하는 파일

- make 유틸리티가 참조하는 파일, 소스 파일과 동일한 디렉토리에 저장

- 프로그래머는 소스파일과 함께 makefile 작성

 

makefile 문법

- 의존관계 : 하나의 타겟(실행파일), 타겟과 의존관계에 있는 소스파일들

- 규칙 : 의존 관계에 있는 소스파일들로부터 타겟을 생성하는 방법 정의

 

make 명령어

- 현재 디렉토리에 저장된 makefile이나 makefile을 순차적으로 찾아서 참조

make + 타겟 이름 => make myfoo -> 타겟 = myfoo

make (타겟 미지정시) => all이라는 타겟 정의하여 사용

 

의존 관계 dependency

- 타겟과 소스파일들과의 의존 관계 정의

- 의존관계 표현 방법 : "타겟 이름"+":"+" "+"필요한 파일 이름"

- 예시

foo: boo.o doo.o -> foo를 만들기위해 boo.o, doo.o가 필요

boo.o: boo.c boo.h -> boo.o를 만들기 위해 boo.c, boo.h가 필요

doo.o: doo.c doo.h -> doo.o를 만들기 위해 doo.o, doo.h 필요

 

가상 타겟

- 실제 타겟이 아니라 make에서 사용하는 타겟 ex-all, clean

- all : 타겟으로 여러 파일 만들경우 사용

 

규칙과 주석

- 규칙 : 의존 관계에 있는 파일들로부터 타겟을 만드는 방법

- makefile내 정의시 반드시 TAB 문자로 시작

foo.o:foo.c foo.h

      gcc -c foo.c

- 주석 : #라인으로 시작

 

매크로

- makefile에서 자주사용하는 용어 재정의

- 컴파일 명령이나 옵션등을 재정의해서 사용함

- 정의 : MACRONAME=value

- 사용 : $(MACRONAME), $MACRONAME

- command-line 매크로 : make CC=gcc or make "CC = GCC"

 

내부 정의 매크로

- 사용자가 정의하는 매크로로외 make 유틸리티에서 자체 정의해둔 매크로

- $? : 현재 타겟보다 최근에 변경된 의존파일 리스트

- $@ : 현재 타겟 이름

- $< : 현재 의존파일 이름들

- $* : 접미사를 제외한 현재 의존파일 이름들

- -(minus) : 명령어 앞에 "-" 붙이면 에러발생 무시

- @ : 명령어 실행하기전에 명령어 화면표시금지

 

예시

all:myapp

CC=gcc

INSTDIR=/usr/local/bin

CFLAGS=-g -Wall



myapp:main.o foo.o boo.o

      $(CC) -o myapp main.o foo.o boo.o



main.o:main.c myhead.h

      $(CC) $(CFLAGS) -c main.c



foo.o:foo.c foohead.h

      $(CC) $(CFLAGS) -c foo.c



boo.o:boo.c boohead.h

      $(CC) $(CFLAGS) -c boo.c



clean:

    rm main.o foo.o boo.o

 

2)GDB

GDB 개요

- 텍스트 기반 GNU 디버거

- 리눅스 시스템에서 사용하는 기본 디버거

- 프로그램 소스 컴파일 시 -g 옵션 추가 -> 디버깅에 필요한 정보 생성

- 실행 명령어 : gdb 목적파일이름

 

GDB 명령어

- run 프로그램 실행

- help 명령어 도움말

- backtrace 스택 트레이스, 이전호출함수 표시

- print 함수 파라미터, 지역변수, 전역 데이터 확인

- list 현재 실행위치 주변 코드 표시

- quit GDB 종료

- break n 브레이크 포인트 설정, n번쨰 라인에서 브레이크

- clear n 브레이크 포인트 해제

- display 브레이크 포인트 도착시, 보여줄 데이터 등록

- commands n : n번브레이크 도착시 실행하는 gdb 명령어 등록

- info display : 설정된 브레이크 포인트나 브레이크포인트 도착시 보여줄 등록된 데이터에 대한 정보 표시

- cont : 실행 계속