[Tutoriel] Compiler sous Linux avec un cross-compilateur gcc
Posté le 31/05/2014 17:02
Qui dit Linux implique son puissant compilateur gcc, et de nombreux outils permettant de développer plus librement, plus efficacement. Dans ce tutoriel, je vous propose de compiler GCC et sa suite pour développer des programmes pour les calculatrices Casio.
Pour pouvoir bien suivre, vous devez savoir vous servir d'un terminal et des commandes de base. Ouvrez-en un pour commencer, et essayez de ne pas le fermer par erreur, ça pourrait gêner. Accrochez-vous bien !
Sommaire
1.
Installation des dépendances
2.
Considérations sur l'architecture cible
3.
Préparation de l'environnement de compilation
4.
Compilation de binutils
5.
Compilation de gcc et de libgcc
6.
Compilation de newlib (experts)
7.
Choisir un environnement de développement
1. Installation des dépendances
Dans ce tutoriel, on va compiler plusieurs programmes : d'abord
binutils, une suite d'outils qui gère les programmes en assembleur, l'édition des liens, les fichiers exécutables et tout ce qui n'est pas du C ; ensuite le compilateur
gcc qui compile le code C en assembleur ; et si vous êtes aventureux, peut-être même une version expérimentale de
newlib, une bibliothèque standard qui fournit les fonctions fondamentales du C.
Le
gcc qui compile vers la calculatrice produit du code en assembleur SuperH, ce n'est
pas celui de votre système qui compile probablement en assembleur x86_64. Il ne s'appelle
pas gcc mais quelque chose de plus long comme
sh-elf-gcc. Vous devez faire très attention à ne pas confondre les deux !
À l'heure où j'écris cette version du tutoriel (12 Septembre 2019), les dernières versions disponibles sont
binutils-2.32 et
gcc-9.2.0. N'hésitez pas à prendre des versions plus récentes, tant que vous les prenez proches dans le temps. Attention, la dernière version n'est pas toujours en bas de la liste ! La communauté d'OSDev (qui compile
gcc à tour de bras) a un tableau où elle indique les combinaisons qui ont marché. Si vous en réusissez une nouvelle, allez leur dire.
La manipulation peut échouer à cause d'erreurs de compilation imprévisibles et que vous ne saurez souvent pas résoudre ; en général soit il vous manque des dépendances soit vous êtes tombé sur des versions qui ne veulent pas marcher chez vous, vous pouvez alors essayer avec d'autres.
Téléchargement de binutils
Téléchargement de gcc
Compilations réussies par la communauté d'OSDev
Bien sûr
gcc est un logiciel complexe qui s'appuie sur différentes bibliothèques pour faire son boulot : il y a donc un certain nombre de dépendances à installer. Les noms de paquets ci-dessous sont pour Debian et ses dérivés (Ubuntu, Mint, ElementaryOS...), à utiliser avec
apt. Si vous avez une autre distribution vous saurez vous débrouiller.
mpfr (libmpfr-dev) : flottants à précision variable
mpc (libmpc-dev) : complexes à précision variable
gmp (libgmp-dev) : arithmétique à multi-précision
png (libpng-dev) : manipulation d'images
ppl (libppl-dev) : polyèdres Parma (optimisation magique)
flex (flex) : générateur d'analyseurs lexicaux
g++ (g++) : compilateur C++
git (git) : gestionnaire de versions
2. Considérations sur l'architecture cible
Les processeurs des calculatrices Casio font partie de la lignée des SuperH, et vous savez peut-être qu'il y en a deux versions en circulation : les vieilles machines d'avant 2012 utilisent des processeurs SuperH-3, et les autres des SuperH-4A. Un certain nombre de membres anciens et respectés utilisent toujours des SH3, donc il est important de pouvoir créer des programmes pour les deux.
Dans ce tutoriel, on va compiler un GCC qu'on appellera
sh-elf-gcc qui sera capable de cibler deux architectures : SuperH-3 et SuperH-4 sans FPU.
La méthode proposée dans les anciennes versions du tutoriel ne permettait que de cibler une seule architecture à la fois. Les compilateurs s'appelaient alors
sh3eb-elf-gcc et
sh4eb-nofpu-elf-gcc. Vous pouvez toujours utiliser le premier, mais cela n'a plus vraiment d'intérêt puis qu'on peut avoir les deux ensemble. Le deuxième n'est pas
véritablement sans FPU et pose des problèmes sérieux : ne l'utilisez pas.
Passons aux choses sérieuses maintenant !
3. Préparation de l'environnement de compilation
Tout ce qu'on va créer aujourd'hui ira dans un dossier de votre ordinateur. Le compilateur sera installé là, et les bibliothèques pour programmer sur la calculatrice seront là aussi. Je vous conseille vivement de choisir un dossier dans votre répertoire personnel. Pour moi, ce sera dans
$HOME/opt avec le numéro de version car j'en compile souvent. Vous pouvez choisir ce que vous voulez, par exemple
$HOME/Documents/Casio/gcc (ça ne changera rien à la suite).
% export PREFIX="$HOME/opt/sh-elf-2.32-9.2.0"
% mkdir -p $PREFIX
% cd $PREFIX
Si vous fermez votre terminal au milieu du tutoriel, et en ouvrez un autre ensuite, retapez ces trois commandes, retapez le
export PATH plus bas, puis reprenez le tutoriel là où vous étiez arrêté.
Extrayez le contenu des archives que vous avez téléchargées dans ce dossier, et créez deux répertoires
build-binutils et
build-gcc. Si par exemple les archives sont au format
.tar.xz dans le dossier que vous venez de choisir, vous pouvez les extraire avec
tar. Pour créer les sous-dossiers, utilisez
mkdir comme d'habitude.
% tar -xJf binutils-2.31.1.tar.xz
% tar -xJf gcc-8.2.0.tar.xz
% mkdir build-binutils build-gcc
Après cela, votre dossier doit ressembler ceci quand vous exécutez la commande "
tree -L 1" :
% tree -L 1
.
├── binutils-2.32
├── binutils-2.32.tar.xz
├── build-binutils
├── build-gcc
├── gcc-9.2.0
└── gcc-9.2.0.tar.xz
Le compilateur et tous les outils de sa suite vont arriver dans un sous-dossier
bin. Pour pouvoir les utiliser sur la ligne de commande, vous devez les ajouter au
PATH. (Le
PATH est l'ensemble des dossiers dans lesquels le terminal cherche les commandes.) Utilisez la commande ci-dessous pour modifier temporairement le
PATH.
% export PATH="$PATH:$PREFIX/bin"
La modification sera perdue quand le terminal sera fermé. Pour que ce changement soit permanent, il faut ajouter la commande à la fin du fichier
$HOME/.profile. La commande suivante le fait pour vous.
% echo "export PATH=\$PATH:$PREFIX/bin" >> $HOME/.profile
4. Compilation de binutils
La compilation de
binutils est très classique : d'abord on configure nos options avec
./configure, ensuite on compile avec
make, puis on installe avec
make install. C'est comme ça pour un nombre incalculable de logiciels.
Notez (ça marche jusqu'à la fin du tutoriel) que
make possède une option
-j pour compiler avec plusieurs processus en même temps, pour aller plus vite. Utilisez toujours
-j suivi d'un nombre, typiquement votre nombre de coeurs. Pour moi,
-j4.
Choisir le bon nombre de threads pour -j (pour ceux que ça intéresse)
% cd build-binutils
% ../binutils-2.32/configure --prefix=$PREFIX --target=sh3eb-elf --with-multilib-list=m3,m4-nofpu --disable-nls --program-prefix=sh-elf-
Ici, l'option
--prefix indique où on va installer le compilateur.
--target avec
--with-multilib-list permet de spécifier à la fois SuperH-3 et SuperH-4 sans FPU comme cibles. Enfin,
--program-prefix permet de donner un nom personnalisé au compilateur, ici
sh-elf-gcc.
(experts) La liste complète des options de compilation est donnée par
configure --help, en voici quelques-unes suscesptibles de vous intéresser :
--disable-nls pour forcer les diagnostics en anglais
--disable-werror pour supprimer l'option
-Werror
--enable-libssp pour compiler
libssp (protection de pile)
--enable-lto pour activer le support des optimisations au linkage (puissant)
Une fois que tout est configuré, il n'y a plus qu'à compiler et à installer. Normalement ça va assez vite, comptez quelques minutes. Si vous avez une erreur de compilation, vérifiez les dépendances et les en-têtes possiblement manquants. Sinon, changez de version de
binutils et éventuellement de
gcc.
% make -j4
% make install
Les exécutables de
binutils ont dû apparaître dans
$PREFIX/bin. Essayez de taper
$PREFIX/bin/sh-elf-as --version pour vérifier que ça marche !
5. Compilation de gcc et de libgcc
Maintenant, on recommence pareil, mais cette fois on compile un morceau beaucoup plus gros :
gcc. L'option
--enable-languages vous permet de choisir les langages que vous voulez pouvoir compiler, notamment C, C++, Ada, Go ou Fortran. Attention au temps de compilation qui va vite monter !
% cd $PREFIX/build-gcc
% ../gcc-9.2.0/configure --prefix=$PREFIX --target=sh3eb-elf --with-multilib-list=m3,m4-nofpu --enable-languages=c,c++ --without-headers --with-newlib --disable-nls --program-prefix=sh-elf-
(experts) Les options
--disable-werror,
--enable-libssp et
--enable-lto doivent être passées ici aussi si vous les avez passées à
binutils.
Et c'est parti pour compiler ! Comptez entre 10 et 30 minutes (pour
c,c++) selon la puissance de votre ordinateur, 5 à 6 heures sur un vieux Raspberry Pi !
% make -j4 all-gcc
% make install-gcc
GCC fournit également une bibliothèque appelée
libgcc qui contient des fonctions indispensables. Tout le code compilé avec
gcc doit être linké avec
libgcc. On compile donc cette bibliothèque, ce qui se passe très vite et sans la moindre difficulté.
% make -j4 all-target-libgcc
% make install-target-libgcc
Vous pouvez désormais taper
sh-elf-gcc -m3 et
sh-elf-gcc -m4-nofpu et vous devez avoir juste une erreur fatale indiquant que vous n'avez pas donné de fichier à compiler. Si on prend une autre cible, par exemple avec
sh-elf-gcc -m4, GCC doit se plaindre que
-m4 n'est pas supporté parce que ne l'a pas demandé.
Si tout s'est bien passé, alors vous avez terminé ce tutoriel ! La partie 7 vous guidera vers un SDK pour créer vos add-ins
6. Compilation de newlib (experts)
Memallox a construit un
port de newlib (en anglais) pour supporter une libc avec
gcc. Pour l'instant c'est au stade expérimental ; vous pouvez sauter cette section jusqu'à ce que ce soit bien étudié. Si vous savez de quoi vous parlez, vous pouvez le compiler maintenant.
Clônez le
dépôt de Memallox dans le répertoire de travail ou créez un lien symbolique. Ensuite, configurez de la même façon :
% git clone https://git.planet-casio.com/Memallox/libc
% mkdir build-newlib
% cd build-newlib
% ../libc/configure --prefix=$PREFIX --target=sh3eb-elf --enable-target-optspace
% make -j4
% make install
Là aussi les options de configuration
--enable-libssp et
--enable-lto peuvent vous intéresser. Ensuite, recompilez
gcc (avec les mêmes options, en particulier
--without-headers et
--with-newlib) :
% cd build-gcc
% ../gcc-9.2.0/configure --prefix=$PREFIX --target=sh3eb-elf --with-multilib-list=m3,m4-nofpu --enable-languages=c,c++ --without-headers --with-newlib --disable-nls --program-prefix=sh-elf-
% make -j4 all-gcc
% make install-gcc
% make -j4 all-target-libgcc
% make install-target-libgcc
Je ne suis pas sûr qu'il soit nécessaire de recompiler
libgcc mais ça ne coûte rien !
7. Choisir un environnement de développement
Maintenant que vous avez le compilateur, vous pouvez écrire des add-ins ! Enfin... presque. Il vous manque encore de quoi écrire à l'écran, récupérer les touches pressées sur le clavier, et convertir vos images.
Pour ça, vous avez (à l'heure où j'écris cette version du tutoriel), deux choix : utiliser fxlib porté pour GCC, ou bien utiliser
le fxSDK.
Jusqu'ici le tutoriel pour développer des add-ins avec fxlib était sur cette page, mais je vais le déplacer dans un topic à part. Je l'ai temporairement laissé dans le spoiler ci-dessous.
Pour le fxSDK, la page du projet détaille son installation et son utilisation. C'est plus facile que GCC donc vous avez déjà quasiment tout fait !
Ancien tutoriel d'utilisation de fxlib (commence à être très vieux)
Cliquez pour recouvrir
Installation du g1a-wrapper
Votre
binutils produit des fichiers au format ELF. Il y a encore un peu de travail à faire avant d'obtenir un
g1a. Le
g1a-wrapper est un petit programme qui va nous y aider. Clônez-le depuis un dépôt git et installez-le dans le dossier des binaires du compilateur.
% cd $PREFIX
% git clone "https://Lephenixnoir""@""bitbucket.org/Lephenixnoir/add-in-wrapper.git"
% cd add-in-wrapper
% make
% cp build/g1a-wrapper $PREFIX/bin
Environnement de projet
On va créer un modèle de projet que vous pourrez réutiliser. Tout ça se passe en-dehors de la compilation de gcc, je vous conseille donc de changer de dossier.
~/my-awesome-project pourrait être sympa. Dans tous les cas, vous pouvez fermer le terminal pour l'instant. Si vous avez de l'expérience dans la programmation C, je ne vais pas vous apprendre à organiser un projet... il vous faudra juste quelques fichiers donnés plus bas.
Voilà par exemple comment on pourrait organiser un projet:
- un dossier
include contenant les 6 headers de fxlib (
dispbios.h,
endian.h,
filebios.h,
fxlib.h,
keybios.h,
timer.h)
- la bibliothèque
libfx.a
- les fichiers
addin.ld et
crt0.s
- une icône, par exemple
icon.bmp
- les sources (dans un dossier
src par exemple)
Le code de base est un peu plus simple qu'avec le SDK (toutes les choses bourrines ayant été mises dans
crt0.s) :[/justify]
#include <fxlib.h>
int main(void)
{
unsigned int key;
locate(1, 1);
Print((unsigned char *)"gcc add-in");
while(1) GetKey(&key);
return 1;
}
Tous ces fichiers sont prêts à utiliser dans l'archive suivante.
Télécharger le projet d'exemple
Voilà sans plus attendre la commande à utiliser pour compiler ce nouveau projet. Y'a plein d'options, mais rien de bien méchant, vous allez voir...
$ sh3eb-elf-gcc -m3 -mb -mrenesas -ffreestanding -nostdlib -T addin.ld crt0.s addin.c -o addin.elf -I include -lgcc -L . -lfx -O2
- Les options -m3 et -mb indiquent qu'on veut du code pour SH3 (même si on utilise déjà le sh3eb-elf, il y a plusieurs variantes) utilisant le big-endian (cela concerne l'ordre des octets en mémoire dans des variables de plusieurs octets)
- L'option -mrenesas demande à GCC de produire du code compatible avec fxlib
- L'option -ffreestanding signale que le programme compilé tient « tout seul », sans s'appuyer sur un système d'exploitation (gcc fournit alors deux-trois choses en plus)
- L'option -I include indique que certains de nos fichiers d'en-tête sont dans le dossier include
- L'option -nostdlib indique que l'on n'a pas de bibliothèque standard (elle est dans fxlib)
- L'option -O2 active l'optimisation du code (facultatif, mais utile)
Ça c'est les options de compilation proprement dites. Ici, on compile tout d'un coup et on effectue l'édition des liens (génération du fichier exécutable) dans la foulée, donc les options se mélangent. Si vous avez un gros projet, vous allez compiler les fichiers un par un avec -c et tout linker ensuite. Les options que j'ai citées pour l'instant sont celles qu'on utilisera à la compilation. Les options suivantes sont spécifiques au linkage :
- L'option -T addin.ld indique au compilateur que les règles qu'on l'on veut voir respecter lors de l'édition des liens sont dans le fichier addin.ld
- Les options -L . et -lfx indiquent qu'on veut utiliser fxlib, et que le fichier libfx.a se trouve dans le dossier courant
- L'option -lgcc spécifie l'utilisation de libgcc (il faut toujours utiliser libgcc !)
- Bien sûr, -o addin.elf indique le nom du fichier de sortie
Notez que le fichier crt0.s est un autre fichier source qui contient du code indispensable. Pensez à le compiler aussi, ici en même temps que le programme addin.c. Le fichier de sortie est au format ELF (le format classique sous Linux), ce qu'on avait prévu en compilant un gcc pour l'architecture sh3eb-elf.
Génération du g1a
Le format ELF a plein d'avantages, mais on ne veut que du binaire pur. Pour cela, on va utiliser un programme de binutils, objcopy, qui va nous permettre de changer le format. En deux mots, supprimer l'ELF et ne garder que le binaire pur (ce qui est dit par -O binary). On supprime aussi deux-trois sections au passage (.comment et .bss), n'oubliez pas de le faire sinon vous aurez un fichier énormissime en sortie.
$ sh3eb-elf-objcopy -R .comment -R .bss -O binary addin.elf addin.bin
On n'a plus maintenant qu'à ajouter les informations de l'application add-in pour obtenir un fichier g1a. C'est le boulot du g1a-wrapper. Il y a des options pour pas mal de champs (que vous pouvez obtenir en exécutant g1a-wrapper --help), mais faisons simple et mettons juste une icône :
$ g1a-wrapper addin.bin -o addin.g1a -i icon.bmp
Terminé ! Vous n'avez plus qu'à transférer votre nouvel add-in... pour ça, seul un bon vieux terminal et des programmes en ligne de commande sont désormais dignes de vous. On en a quelques-uns :
- Le grand
P7 de Cakeisalie5
-
CasioUsb de Nessotrin
Merci d'avoir suivi ce tuto ! N'hésitez pas à laisser vos impressions, idées d'amélioration, messages de réussite ou même messages d'erreur dans les commentaires !
Fichier joint
Citer : Posté le 27/06/2014 14:13 | #
Oui, c'est vrai que DS a eu du mal
Non mais c'est pratique.
Citer : Posté le 27/06/2014 14:14 | #
Oui, c'est vrai que DS a eu du mal
Non mais c'est pratique.
Quoi ? Forcément, quand on change de session en cours de route, qu'on fait la manip en deux étapes, etc., ça aide pas non plus
Páranÿe quetë Quendya
Citer : Posté le 28/06/2014 14:44 | #
Au fait, est-ce que vous pensez que le SH4-CT peut fonctionner avec un addin compilé avec gcc ?
Coïncidence ? Je ne pense pas.
Citer : Posté le 28/06/2014 14:51 | #
Bien évidemment. Mais inutile de s'embêter, toutes les bibliothèques fournies pour la compilation avec gcc seront compatibles SH4. Juste le Temps que Ziqumu mette à jour le code de détection du modèle, et on mettra IsKeyDown(), IsKeyUp(), etc... à jour.
Citer : Posté le 28/06/2014 15:02 | #
Juste, le lien pour télécharger crt0.s et addin.ld pointe maintenant vers une page sourceForge d'un projet d'outils au développement pour G85 venant visiblement d'Andreas B.
Coïncidence ? Je ne pense pas.
Citer : Posté le 28/06/2014 15:04 | #
Ben oui, c'est normal. Tu es descendu dans la page ?
Ajouté le 28/06/2014 à 15:05 :
Arf, il a encore été modifié !
Citer : Posté le 28/06/2014 15:06 | #
Eh oui !
Coïncidence ? Je ne pense pas.
Citer : Posté le 28/06/2014 15:11 | #
Mis à jour. J'ai mis les fichiers dans un zip en PJ, comme ça on est tranquille.
Citer : Posté le 28/06/2014 15:15 | #
D'ailleurs, il faut que je me replonge dans la libc personnellement, je l'avais un peu mise de côté pour me forcer à bosser pour l'oral de français, une fois passé je m'y consacrerai bien :).
Citer : Posté le 28/06/2014 15:17 | #
De même, je passe lundi donc je pourrai m'y remettre ensuite, pendant environ trois semaines...
Ajouté le 04/07/2014 à 08:46 :
La fin du tutoriel avait mystérieusement disparu (?), donc je l'ai réécrite (génération du g1a avec sh3eb-elf-objcopy et le g1aWrapper).
Ajouté le 10/07/2014 à 18:55 :
Mauvaise nouvelle.
Le IsKeyDown(), compilé sous Linux, génère une erreur sur SH4, SH4 CT ou pas.
System ERROR à l'adresse 0x55555555.
Citer : Posté le 31/07/2014 21:01 | #
C'est un problème effectivement...
Il n'y a pas moyen de voir ce qui cloche ?
(il faudrait déjà savoir la différence qui fait que cette fonction pose problème avec les sh4...)
As-tu essayé avec l'en-tête ?
(sinon, est-ce qu'il existe une syscall IsKeyDown() qu'on pourrait utiliser à la place ?)
Coïncidence ? Je ne pense pas.
Citer : Posté le 31/07/2014 21:29 | #
Il existe un syscall non appelé par la fonction IsKeyDown() et qui remplit le même rôle.
Citer : Posté le 01/08/2014 13:42 | #
ben dans ce cas, il suffit d'initialiser le syscall et de faire un define !
#ifdef SH4
//définition du syscall (inclusion du syscalls.h, le syscall étant défini dans un fichier asm)
#define IsKeyDown(param); leSyscall(param);
#endif
Coïncidence ? Je ne pense pas.
Citer : Posté le 01/08/2014 13:43 | #
Oui mais ton define est "incorrect" :
N'oublie pas ce genre de cas :
Ensuite le syscall utilise très probablement la keymatrix, à voir.
Citer : Posté le 24/08/2014 15:46 | #
j'ai remarqué que le PSDK utilise sh3eb-elf-gcc.exe, serait-il possible de le rendre compatible avec les G75 en suivant le tuto à partir de l'étape 6?
Edit pour les versions windows
Citer : Posté le 24/08/2014 15:49 | #
Il est possible de compiler un add in avec GCC depuis Windows avec ces binaires en effet. Après je pense qu'il faudra peut être changer quelques trucs par rapport au tuto mais globalement c'est envisageable ;). J'avais compilé l'addin de base et ça fonctionnait.
Citer : Posté le 24/08/2014 15:52 | #
Ben, il faut minGW du coup non ?
Citer : Posté le 24/08/2014 16:14 | #
ben, je pense qu'il faut minGW pour compiler le C-G1a-Wrapper-Master
Citer : Posté le 24/08/2014 16:22 | #
Oui, ou alors utiliser un IDE...
Mais je pense surtout que les exécutables du PSDK ne sont sans doute pas compatibles avec tous les windows de XP à 8
Citer : Posté le 24/08/2014 16:28 | #
en tout cas, ils sont compatibles vista
Citer : Posté le 24/08/2014 16:30 | #
Et sans doute pas avec XP... je suis convaincu que tu auras des problèmes avec ça.
Regarde quand même la date de sortie du PSDK et compare avec les windows existant à cette époque ; soit tu risques d'avoir des soucis avec des version trop anciennes, soit avec celles qui n'existaient pas encore...