第27讲：ARM-GCC与交叉编译

# 在 x86_64 PC 上编译 ARM 架构的可执行程序
arm-linux-gnueabihf-gcc hello.c -o hello_arm

# 查看 x86_64 本地编译的可执行文件
file hello_x86
# 输出示例：
# hello_x86: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV),
# dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, ...

# 查看 ARM 交叉编译的可执行文件
file hello_arm
# 输出示例：
# hello_arm: ELF 32-bit LSB executable, ARM, EABI5 version 1 (SYSV),
# dynamically linked, interpreter /lib/ld-linux-armhf.so.3, ...

which gcc                    # /usr/bin/gcc
ls -l /usr/bin/gcc           # 链接 → gcc-7
ls -l /usr/bin/gcc-7         # 链接 → x86_64-linux-gnu-gcc-7

which gcc                    # /usr/bin/gcc
ls -l /usr/bin/gcc           # 链接 → arm-linux-gnueabihf-gcc-8

# Ubuntu 上安装 ARM GCC 交叉编译工具链
sudo apt update
sudo apt install gcc-arm-linux-gnueabihf

# 验证安装 — 查看版本
arm-linux-gnueabihf-gcc --version
# 输出示例：
# arm-linux-gnueabihf-gcc (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04) 9.3.0

# 验证安装 — 查看编译器所在路径
which arm-linux-gnueabihf-gcc
# 输出：/usr/bin/arm-linux-gnueabihf-gcc

# 验证安装 — 查看编译器支持的目标架构
arm-linux-gnueabihf-gcc -dumpmachine
# 输出：arm-linux-gnueabihf

# AArch64 (64位ARM) 交叉编译器
sudo apt install gcc-aarch64-linux-gnu

# ARM 裸机交叉编译器（STM32等MCU开发）
sudo apt install gcc-arm-none-eabi

# 示例：下载并解压 Linaro 工具链
wget https://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/latest-7/arm-linux-gnueabihf/gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz

# 解压到 /opt 目录（需要 sudo）
sudo tar -xJf gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz -C /opt/

# 验证
/opt/gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin/arm-linux-gnueabihf-gcc --version

# 临时添加（当前终端有效）
export PATH=/opt/gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin:${PATH}

# 永久添加（写入 ~/.bashrc）
echo 'export PATH=/opt/gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin:${PATH}' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

# PC上编译的 x86 程序
gcc hello.c -o hello

# 查看文件类型（确认是 x86_64）
file hello
# 输出：hello: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, ...

# 复制到开发板
sudo cp hello /mnt/ubuntushare/

# 开发板上运行 — 出错
./hello
# 错误：Exec format error（可执行格式错误）

# 1. PC上编写hello程序（hello_arm.c）
#include <stdio.h>
int main() {
    printf("hello arm\n");
    return 0;
}

# 2. 用ARM交叉编译器编译
arm-linux-gnueabihf-gcc hello_arm.c -o hello_arm

# 3. 查看编译产物类型
file hello_arm
# 输出：hello_arm: ELF 32-bit LSB executable, ARM, ...

# 4. 复制到共享文件夹
sudo cp hello_arm /mnt/ubuntushare/

# 5. 开发板上执行
./hello_arm
# 输出：hello arm

# 6. 再次确认开发板上运行的文件确实是 ARM 格式
# 在开发板上执行：
file hello_arm
# 输出：hello_arm: ELF 32-bit LSB executable, ARM, ...

# 查看 x86_64 程序的 ELF 头
readelf -h hello
# Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64
# Class:                             ELF64
# Entry point address:               0x1050

# 查看 ARM 程序的 ELF 头
readelf -h hello_arm
# Machine:                           ARM
# Class:                             ELF32
# Entry point address:               0x3f9

# 反汇编 x86_64 程序（只看 main 函数）
objdump -d hello | grep -A 20 '<main>:'
# 输出示例（x86_64 AT&T 语法）：
# 0000000000001149 <main>:
#   1149:   55             push   %rbp
#   114a:   48 89 e5       mov    %rsp,%rbp
#   114d:   48 8d 3d b0 0e lea    0xeb0(%rip),%rdi
#   1154:   e8 e7 fe ff ff call   1040 <puts@plt>
#   1159:   b8 00 00 00 00 mov    $0x0,%eax
#   115e:   5d             pop    %rbp
#   115f:   c3             ret

# 反汇编 ARM 程序（只看 main 函数）
arm-linux-gnueabihf-objdump -d hello_arm | grep -A 20 '<main>:'
# 输出示例（ARM 32位指令）：
# 000003f9 <main>:
#    3f9:   b580          push   {r7, lr}
#    3fb:   af00          add    r7, sp, #0
#    3fd:   f240 0400     movw   r4, #0
#    401:   f2c0 0400     movt   r4, #0
#    405:   4620          mov    r0, r4
#    407:   f7ff ef7e     blx    308 <puts@plt>
#    40b:   2300          movs   r3, #0
#    40d:   4618          mov    r0, r3
#    40f:   bd80          pop    {r7, pc}

# -v 选项输出编译器的详细工作过程
arm-linux-gnueabihf-gcc -v hello_arm.c -o hello_arm
# 输出包括：
# 1. COLLECT_GCC_OPTIONS：编译器选项
# 2. cc1：预处理器和编译器（C → 汇编）
# 3. as：汇编器（汇编 → 目标文件）
# 4. collect2：链接器（目标文件 → 可执行文件）
# 5. 使用的库路径和链接的库文件

# 1. 安装 NFS 服务器
sudo apt update
sudo apt install nfs-kernel-server

# 2. 创建共享目录
sudo mkdir -p /nfs_share
sudo chmod 777 /nfs_share

# 3. 配置 NFS 导出（编辑 /etc/exports）
# 添加以下行（* 表示允许所有客户端，可根据需要限制 IP）
# /nfs_share *(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)

# 更安全的配置（仅允许特定网段）：
# /nfs_share 192.168.1.0/24(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)

# 4. 重新加载 NFS 配置
sudo exportfs -arv

# 5. 启动 NFS 服务
sudo systemctl restart nfs-kernel-server
sudo systemctl enable nfs-kernel-server

# 在开发板上查看 Ubuntu 导出（共享）的 NFS 目录
showmount -e 192.168.1.179
# 输出示例：
# Export list for 192.168.1.179:
# /nfs_share 192.168.1.0/24

# 开发板上执行挂载
mount -t nfs -o nolock 192.168.1.179:/nfs_share /mnt/ubuntu

# 开发板上
mount -t nfs -o nolock,nfsvers=3,proto=tcp 192.168.1.179:/nfs_share /mnt/ubuntu

# 验证挂载
df -h | grep nfs
# 输出示例：
# 192.168.1.179:/nfs_share   50G   20G   30G  40% /mnt/ubuntu

ls /mnt/ubuntu
# 应能看到 Ubuntu 共享目录中的文件

# 开发板上卸载 NFS
umount /mnt/ubuntu

# 简单的交叉编译 Makefile 示例（预告）
CC = arm-linux-gnueabihf-gcc
CFLAGS = -Wall -O2

hello_arm: hello_arm.c
	$(CC) $(CFLAGS) hello_arm.c -o hello_arm

clean:
	rm -f hello_arm