交叉编译器 arm-linux-gnueabi，arm-linux-gnueabihf，arm-none-linux等的区别

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-09-09 13:55 352阅读 0赞

### 目录 ###

*  一、ABI 和 EABI
 *   *  1) ABI
     *  2) EABI
 *  二、 gnueabi 相关的两个交叉编译器：gnueabi 和 gnueabihf
 *  三. 拓展阅读
 *  四、arm工具的具体介绍
 *   *  1）arm-none-eabi-gcc
     *  2）arm-none-linux-gnueabi-gcc
     *  3）arm-eabi-gcc
     *  4）armcc
     *  5）arm-none-uclinuxeabi-gcc 和 arm-none-symbianelf-gcc

https://www.cnblogs.com/wybliw/p/11437191.html  
http://www.vjiot.net/typecho/index.php/archives/75/

# 一、ABI 和 EABI #

## 1) ABI ##

**ABI 是二进制应用程序接口 (Application Binary Interface (ABI) for the ARM Architecture)** 在计算机中，应用二进制接口描述了应用程序（或者其他类型）和操作系统之间或其他应用程序的低级接口。

ABI涵盖了各种细节，如：

*  数据类型的大小、布局和对齐；
 *  调用约定（控制着函数的参数如何传送以及如何接受返回值）；

例如，是所有的参数都通过栈传递，还是部分参数通过寄存器传递；哪个寄存器用于哪个函数参数；通过栈传递的第一个函数参数是最先push到栈上还是最后；

系统调用的编码和一个应用如何向操作系统进行系统调用；以及在一个完整的操作系统ABI中，目标文件的二进制格式、程序库等等。

一个完整的ABI，像Intel二进制兼容标准 (iBCS) ，允许支持它的操作系统上的程序不经修改在其他支持此ABI的操作体统上运行。ABI不同于应用程序接口（API），API定义了源代码和库之间的接口，因此同样的代码可以在支持这个API的任何系统中编译，ABI允许编译好的目标代码在使用兼容ABI的系统中无需改动就能运行。

## 2) EABI ##

**嵌入式ABI**，嵌入式应用二进制接口指定了文件格式、数据类型、寄存器使用、堆积组织优化和在一个嵌入式软件中的参数的标准约定。

开发者使用自己的汇编语言也可以使用EABI作为与兼容的编译器生成的汇编语言的接口。

支持EABI的编译器创建的目标文件可以和使用类似编译器产生的代码兼容，这样允许开发者链接一个由不同编译器产生的库。

EABI与关于通用计算机的ABI的主要区别是应用程序代码中允许使用特权指令，不需要动态链接（有时是禁止的），和更紧凑的堆栈帧组织用来节省内存。广泛使用EABI的有Power PC和ARM。

**两者主要区别是，ABI是计算机上的，EABI是嵌入式平台上（如ARM，MIPS等）。**

# 二、 gnueabi 相关的两个交叉编译器：gnueabi 和 gnueabihf #

在debian源里这两个交叉编译器的定义如下:

> gcc-arm-linux-gnueabi – The GNU C compiler for armel architecture  
> gcc-arm-linux-gnueabihf – The GNU C compiler for armhf architecture

可见这两个交叉编译器适用于 armel 和 armhf 两个不同的架构, armel 和 armhf 这两种架构在对待浮点运算采取了不同的策略(有fpu的arm才能支持这两种浮点运算策略)

其实这两个交叉编译器只不过是gcc的选项-mfloat-abi的默认值不同. gcc的选项-mfloat-abi有三种值soft,softfp,hard(其中后两者都要求arm里有fpu浮点运算单元,soft与后两者是兼容的，但softfp和hard两种模式互不兼容)：

*  **soft** : 不用fpu进行浮点计算，即使有fpu浮点运算单元也不用,而是使用软件模式。
 *  **softfp** : armel架构(对应的编译器为gcc-arm-linux-gnueabi)采用的默认值，用fpu计算，但是传参数用普通寄存器传，这样中断的时候，只需要保存普通寄存器，中断负荷小，但是参数需要转换成浮点的再计算。
 *  **hard** : armhf架构(对应的编译器gcc-arm-linux-gnueabihf)采用的默认值，用fpu计算，传参数也用fpu中的浮点寄存器传，省去了转换, 性能最好，但是中断负荷高。
 *  **arm64**：64位的arm默认就是hard float的，因此不需要hf的后缀。

把以下测试使用的C文件内容保存成 mfloat.c：

#include <stdio.h>
    int main(void)
    { 
         double a,b,c;
         a = 23.543;
         b = 323.234;
         c = b/a;
         printf(“the 13/2 = %f\n”, c);
         printf(“hello world !\n”);
         return 0;
    }

使用 arm-linux-gnueabihf-gcc 编译，使用“-v”选项以获取更详细的信息：

# arm-linux-gnueabihf-gcc -v mfloat.c
    COLLECT_GCC_OPTIONS=’-v’ ‘-march=armv7-a’ ‘-mfloat-abi=hard’ ‘-mfpu=vfpv3-d16′ ‘-mthumb’ -mfloat-abi=hard

可看出使用hard硬件浮点模式。

**使用 arm-linux-gnueabi-gcc 编译**：

# arm-linux-gnueabi-gcc -v mfloat.c
    COLLECT_GCC_OPTIONS=’-v’ ‘-march=armv7-a’ ‘-mfloat-abi=softfp’ ‘-mfpu=vfpv3-d16′ ‘-mthumb’ -mfloat-abi=softfp

可看出使用softfp模式。

# 三. 拓展阅读 #

下文阐述了ARM代码编译时的软浮点(soft-float)和硬浮点(hard-float)的编译以及链接实现时的不同。从VFP浮点单元的引入到软浮点(soft-float)和硬浮点(hard-float)的概念。

**VFP (vector floating-point)**  
 从ARMv5开始，就有可选的 Vector Floating Point (VFP) 模块，当然最新的如 Cortex-A8, Cortex-A9 和 Cortex-A5 可以配置成不带VFP的模式供芯片厂商选择。  
VFP经过若干年的发展，有VFPv2 (一些 ARM9 / ARM11)、 VFPv3-D16（只使用16个浮点寄存器，默认为32个）和VFPv3+NEON (如大多数的Cortex-A8芯片) 。对于包含NEON的ARM芯片，NEON一般和VFP公用寄存器。

**硬浮点Hard-float**  
 编译器将代码直接编译成发射给硬件浮点协处理器（浮点运算单元FPU）去执行。FPU通常有一套额外的寄存器来完成浮点参数传递和运算。  
使用实际的硬件浮点运算单元FPU当然会带来性能的提升。因为往往一个浮点的函数调用需要几个或者几十个时钟周期。

**软浮点 Soft-float**  
 编译器把浮点运算转换成浮点运算的函数调用和库函数调用，没有FPU的指令调用，也没有浮点寄存器的参数传递。浮点参数的传递也是通过ARM寄存器或者堆栈完成。  
现在的Linux系统默认编译选择使用hard-float，即使系统没有任何浮点处理器单元，这就会产生非法指令和异常。因而一般的系统镜像都采用软浮点以兼容没有VFP的处理器。

**armel ABI和armhf ABI**  
 在armel中，关于浮点数计算的约定有三种。以gcc为例，对应的-mfloat-abi参数值有三个：soft,softfp,hard。  
soft是指所有浮点运算全部在软件层实现，效率当然不高，会存在不必要的浮点到整数、整数到浮点的转换，只适合于早期没有浮点计算单元的ARM处理器；  
 softfp是目前armel的默认设置，它将浮点计算交给FPU处理，但函数参数的传递使用通用的整型寄存器而不是FPU寄存器；  
 hard则使用FPU浮点寄存器将函数参数传递给FPU处理。需要注意的是，在兼容性上，soft与后两者是兼容的，但softfp和hard两种模式不兼容。  
 默认情况下，armel使用softfp，因此将hard模式的armel单独作为一个abi，称之为armhf。  
 而使用hard模式，在每次浮点相关函数调用时，平均能节省20个CPU周期。对ARM这样每个周期都很重要的体系结构来说，这样的提升无疑是巨大的。  
在完全不改变源码和配置的情况下，在一些应用程序上，使用armhf能得到20%——25%的性能提升。对一些严重依赖于浮点运算的程序，更是可以达到300%的性能提升。

**Soft-float和hard-float的编译选项**  
 在CodeSourcery gcc的编译参数上，使用-mfloat-abi=name来指定浮点运算处理方式。-mfpu=name来指定浮点协处理的类型。  
可选类型如fpa，fpe2，fpe3，maverick，vfp，vfpv3，vfpv3-fp16，vfpv3-d16，vfpv3-d16-fp16，vfpv3xd，vfpv3xd-fp16，neon，neon-fp16，vfpv4，vfpv4-d16，fpv4-sp-d16，neon-vfpv4等。  
使用-mfloat-abi=hard (等价于-mhard-float) -mfpu=vfp来选择编译成硬浮点。使用-mfloat-abi=softfp就能兼容带VFP的硬件以及soft-float的软件实现，运行时的连接器ld.so会在执行浮点运算时对于运算单元的选择，  
是直接的硬件调用还是库函数调用，是执行/lib还是/lib/vfp下的libm。-mfloat-abi=soft （等价于-msoft-float）直接调用软浮点实现库。

在ARM RVCT工具链下，定义fpu模式：

*  –fpu softvfp
 *  –fpu softvfp+vfpv2
 *  –fpu softvfp+vfpv3
 *  –fpu softvfp+vfpv\_fp16
 *  –fpu softvfp+vfpv\_d16
 *  –fpu softvfp+vfpv\_d16\_fp16.

定义浮点运算类型

*  –fpmode ieee\_full : 所有单精度float和双精度double的精度都要和IEEE标准一致，具体的模式可以在运行时动态指定；
 *  –fpmode ieee\_fixed ： 舍入到最接近的实现的IEEE标准，不带不精确的异常；
 *  –fpmode ieee\_no\_fenv ：舍入到最接近的实现的IEEE标准，不带异常；
 *  –fpmode std ：非规格数flush到0、舍入到最接近的实现的IEEE标准，不带异常；
 *  –fpmode fast ： 更积极的优化，可能会有一点精度损失。

# 四、arm工具的具体介绍 #

## 1）arm-none-eabi-gcc ##

**arm-none-eabi-gcc （ARM architecture，no vendor，not target an operating system，complies with the ARM EABI）**

Arm官方用于编译 ARM 架构的裸机系统（包括 ARM Linux 的 boot、kernel，不适用编译 Linux应用），一般适合 ARM7、Cortex-M 和 Cortex-R 内核的芯片使用，

所以不支持那些跟操作系统关系密切的函数，比如fork(2)，他使用的是 newlib 这个专用于嵌入式系统的C库。

下载地址

## 2）arm-none-linux-gnueabi-gcc ##

**arm-none-linux-gnueabi-gcc (ARM architecture, no vendor, creates binaries that run on the Linux operating system, and uses the GNU EABI)**

主要用于基于ARM架构的Linux系统，可用于编译 ARM 架构的 u-boot、Linux内核、Linux应用等。arm-none-linux-gnueabi基于GCC，

使用Glibc库，经过 Codesourcery 公司优化过推出的编译器。arm-none-linux-gnueabi-xxx 交叉编译工具的浮点运算非常优秀。一般ARM9、ARM11、Cortex-A 内核，带有 Linux 操作系统的会用到。

下载地址

## 3）arm-eabi-gcc ##