玩转DragronBoard 410c系列之五：ARM交叉编译工具链介绍

交叉编译

交叉编译是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码，例如在x86 Windows上开发，运行在x86 Linux系统上，或者在x86 Linux上开发，运行在ARM Linux上。

工具链分类

从授权上，分为付费授权版和免费授权版，免费授权版目前有三大主流供应商提供
1、GNU（提供源码，自行编译制作）
2、Codesourcery
3、Linora (提供源码，和已经编译好的release binrary)
除了这三大主流供应商外，嵌入式板厂家也会提供自己的工具链，例如FriendlyARM、天嵌等。现在ARM平台上用的最广泛的工具链是Linaro发布的，所以就简单介绍下。
gcc 8之前的版本可以在linaro官网下载，gcc 8以后的版本只能在ARM官网下载，无论打开哪个网站，密密麻麻的那么多链接，不知道该如何选择，下面我来介绍下工具链的命名规则。

	工具链名称	适用范围	功能说明
1	arm-linux-gnueabihf arm-none-linux-gnueabihf	32-bit Armv7 Cortex-A, hard-float, little-endian	编译ARM架构的boot、kernel、Application等
2	armv8l-linux-gnueabihf	32-bit Armv8 Cortex-A, hard-float, little-endian
3	aarch64-linux-gnu aarch64-none-linux-gnu	64-bit Armv8 Cortex-A, little-endian
4	arm-eabi arm-none-eabi	32-bit Armv7 Cortex-A, soft-float, little-endian Cortex-R Cortex-M	编译ARM架构的裸机系统(包括boot、kernel, 不适用编译Application)
5	aarch64-elf aarch64-none-elf	64-bit Armv8 Cortex-A, little-endian	编译ARM架构的裸机系统(包括boot、kernel, 不适用编译Application)

这里对命名规则有个大致的概念，aarch64-linux-gnu是gcc 8之前版本的命名，aarch64-none-linux-gnu是gcc 8之后的命名，aarch64是针对64位的芯片，例如Cortex-A76。表格中还提到了Armv7和Armv8，这里指的是ARM芯片的架构，其中Armv8是2011年11月份推出来的，是目前最新的架构，接下来我们顺便介绍下ARM家族。

ARM公司简介

ARM公司在1991年成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。2016年7月被日本软银以约320亿美元收购，2020年9月份被美国英伟达公司收购（目前交易是否通过还不确定）。ARM公司只出售芯片技术的授权，不生产和销售芯片。华为、苹果、高通是它的客户，华为等厂商通过ARM的架构授权，设计芯片，然后交给台积电等制造商生产。举个例子，华为麒麟990芯片，是基于ARM Cortex-A76开发的，高通骁龙865是基于ARM Cortex-A77开发的，苹果的A14芯片虽然是自研的，未使用ARM公版的架构，但是仍然绕不开ARM，依然需要交专利费。

ARM芯片种类

ARM发展近30年，目前最新的架构是ARMv9。ARM为低功耗而生，过去30年，基于RISC指令集的ARM芯片在各个领域获得广泛的成功。尤其是移动设备领域，占据了95%的市场份额。但是ARM的野心不止于此，ARM芯片也已经悄悄渗透到PC领域和服务器领域，这些领域一直是Intel的天下。为了更精准的响应市场的需求，从ARMv7开始，ARM将其架构分为三个品类，分别是：

	说明	体系架构	家族
Cortex A系列	针对Application，适用于追求高性能的场景，比如移动领域（手机）或者企业领域（服务器）	Armv7-A	Cortex-A5、Cortex-A7、Cortex-A9、Cortex-A15、Cortex-A17
		Armv8-A	Cortex-A32、Cortex-A34、Cortex-A35、Cortex-A53、Cortex-A55、Cortex-A57、Cortex-A65、Cortex-A65AE、Cortex-A72、Cortex-A73、Cortex-A75、Cortex-A76
		Armv9-A
Cortex R系列	针对Real-time，适用于车用以及工业控制领域		Cortex-R4、Cortex-R5、Cortex-R7、 Cortex-R8、Cortex-R52
Cortex M系列	针对Microcontroller，适用于微控制器领取	Armv6-M	Cortex-M0、Cortex-M0+、Cortex-M1
		Armv7-M	Cortex-M3、Cortex-M4、Cortex-M7
		Armv8-M	Cortex-M23 、Cortex-M33、Cortex-M35P
		Armv8.1-M	Cortex-M55

AArch32和AArch64

ARMv7架构是32位的，一经问世，就大受欢迎。随着科技的进步，32位已经不能满足市场的需求了。2011年11月，ARM公司发布了新一代处理器架构ARMv8的部分技术细节，这是ARM公司的首款支持64位指令集的处理器架构。由于基于32位ARMv7架构的Cortex系列大受欢迎，因此新架构（指ARMv8）不能推倒重来另起炉灶，必须兼容ARMv7架构中的主要特性。为了兼容32位程序，新架构将运行状态分成AArch64和AArch32两种状态。AArch64就是64位指令集的运行态，而AArch32是兼容Arm-v7a的状态，所有Arm-v7a以及更早的软件都可以在这个状态上正常运行。对于应用程序来说，由于EL0没有权限进行AArch64和AArch32状态切换的，因此只能一条道走到黑地用一种态。这也是AArch64与AArch32使用各自独立指令集的原因，两种状态下的指令集保持着井水不犯河水的“克制”。