Kintex-7にMicroblazeを載せる の履歴(No.3)

SDK でエラーが出る†

プロジェクトを作成しようとすると、bsp 生成部分で "Couldn't figure out compiler's library directory" というエラーが出てしまう。

ERROR	: (XSDB Server)ERROR: [Hsi 55-1545] Problem running tcl command ::sw_cpu_v2_7::generate : Couldn't figure out compiler's library directory
    while executing "error "Couldn't figure out compiler's library directory" "" "hsi_error""
   (procedure "::sw_cpu_v2_7::generate" line 139) invoked from within "::sw_cpu_v2_7::generate microblaze_0"
ERROR	: (XSDB Server)si 55-1442] Error(s) while running TCL procedure generate()
ERROR	: (XSDB Server)ERROR: [Hsi 55-1450] Error: run
ERROR	: (XSDB Server)ning generate_bsp.
ERROR	: Error generating bsp sources: Failed in generating sources

SDK を使って MicroBlaze 開発をするには EDK のライセンスが必要ということらしい。

Windows 上の Vagrant で Ubuntu を立ち上げる†

gcc のビルドには Linux 環境が必要なので、お手軽な環境として Windows10 に VirtualBox を入れ、Vagrant から利用する。

ここではすでに VirtualBox と Vagrant は導入済みとして、 以下の手順で進める。

ただし、ビルドする開発ツール自体はローカルフォルダ (./work) にインストールすることになるため、必ずしもこれだけのために 仮想マシンが必要ではない。いくつかのパッケージを入れることをいとわなければ、 既存の Ubuntu 環境で作業しても問題ないはず。

https://qiita.com/watame/items/1c17aaf266f14abef13f を見ながら

LANG:console
$ cd \Users\osamu\Vagrant
$ mkdir microblaze-gcc
$ cd microblaze-gcc
$ vagrant init bento/ubuntu-16.04
$ vagrant up --provider virtualbox
$ vagrant ssh

これでコンソールが立ち上がる。

まずは日本語キーボードに変更し( https://blog.amedama.jp/entry/2017/03/10/210552 )、
タイムゾーンを日本にする( https://qiita.com/koara-local/items/32b004c0bf80fd70777c )。

LANG:console
$ sudo dpkg-reconfigure keyboard-configuration
 > Generic 105-key (Intel) PC
 > Japanese
 > Japanese
 > The default for the keyboard layout
 > No compose key
$ sudo timedatectl set-timezone Asia/Tokyo

共有フォルダの設定†

一旦 exit で抜けて、

LANG:console
$ vagrant halt

で仮想マシンも止める。

\Users\osamu\Vagrant\microblaze-gcc\Vagrantfile に

config.vm.synced_folder "./shared", "/home/vagrant/shared"

という行を追加した。

これはホストマシンの

\Users\osamu\Vagrant\microblaze-gcc\shared

の内容を仮想マシンの

/home/vagrant/shared

に接続するおまじない。

必要なパッケージを追加する†

もう一度、

LANG:console
$ vagrant up --provider virtualbox
$ vagrant ssh

としてシェルを立ち上げ、

LANG:console
$ sudo apt-get -y install build-essential m4 g++ texinfo

開発用ツールチェインのビルド†

https://qiita.com/watame/items/1c17aaf266f14abef13f を参考にしつつ、 以下の内容を \Users\osamu\Vagrant\microblaze-gcc\shared\build-gcc.sh として保存した。

LANG:sh
export MB_WORK=~/work

export MB_LINUX_DEP=${MB_WORK}/mb-linux-dep
export MB_LINUX_PREFIX=${MB_WORK}/mb-elf-toolchain-linux

export MB_BUILD=x86_64-linux-gnu
export MB_TARGET=microblaze-elf
export MB_PREFIX=mb-

export PATH=${MB_LINUX_PREFIX}/bin:$PATH

# prepare --------------------------------------------------
mkdir -p ${MB_WORK}/build-linux
mkdir -p ${MB_WORK}/source

# download sources...
cd ${MB_WORK}/source
wget http://ftp.gnu.org/gnu/gmp/gmp-6.1.1.tar.xz
wget http://ftp.gnu.org/gnu/mpfr/mpfr-3.1.4.tar.xz
wget http://ftp.gnu.org/gnu/mpc/mpc-1.0.3.tar.gz
wget http://isl.gforge.inria.fr/isl-0.17.tar.xz
wget http://ftp.gnu.org/gnu/binutils/binutils-2.26.1.tar.bz2
wget http://ftp.gnu.org/gnu/gcc/gcc-5.4.0/gcc-5.4.0.tar.bz2
wget ftp://sources.redhat.com/pub/newlib/newlib-2.4.0.20160527.tar.gz
tar xzf gmp-6.1.1.tar.xz
tar xzf mpfr-3.1.4.tar.xz
tar xzf mpc-1.0.3.tar.gz
tar xzf isl-0.17.tar.xz
tar xzf binutils-2.26.1.tar.bz2
tar xzf gcc-5.4.0.tar.bz2
tar xzf newlib-2.4.0.20160527.tar.gz

# linux ----------------------------------------------------
# gmp
cd ${MB_WORK}/build-linux
mkdir build-gmp
cd build-gmp
../../source/gmp-6.1.1/configure --prefix=${MB_LINUX_DEP}
make && make install && make check

# mpfr
cd ${MB_WORK}/build-linux
mkdir build-mpfr
cd build-mpfr
../../source/mpfr-3.1.4/configure \
  --enable-static --disable-shared \
  --with-gmp=${MB_LINUX_DEP} \
  --prefix=${MB_LINUX_DEP}
make && make install

# mpc
cd ${MB_WORK}/build-linux
mkdir build-mpc
cd build-mpc
../../source/mpc-1.0.3/configure \
  --enable-static --disable-shared \
  --with-gmp=${MB_LINUX_DEP} \
  --with-mpfr=${MB_LINUX_DEP} \
  --prefix=${MB_LINUX_DEP}
make && make install

# isl
cd ${MB_WORK}/build-linux
mkdir build-isl
cd build-isl
../../source/isl-0.17/configure \
  --without-piplib \
  --enable-static --disable-shared \
  --with-gmp-prefix=${MB_LINUX_DEP} \
  --prefix=${MB_LINUX_DEP}
make && make install

# binutils
cd ${MB_WORK}/build-linux
mkdir build-binutils
cd build-binutils
../../source/binutils-2.26.1/configure --target=${MB_TARGET} \
  --prefix=${MB_LINUX_PREFIX} \
  --program-prefix=${MB_PREFIX}
make && make install

# bootstrap gcc
cd ${MB_WORK}/build-linux
mkdir build-gcc1
cd build-gcc1
../../source/gcc-5.4.0/configure \
  --target=${MB_TARGET} \
  --program-prefix=${MB_PREFIX} \
  --with-gnu-as --with-gnu-ld \
  --enable-static --disable-shared \
  --with-gmp=${MB_LINUX_DEP} \
  --with-mpfr=${MB_LINUX_DEP} \
  --with-mpc=${MB_LINUX_DEP} \
  --with-isl=${MB_LINUX_DEP} \
  --with-newlib \
  --without-headers \
  --enable-languages="c,c++" --enable-interwork --enable-multilib \
  --disable-decimal-float --disable-libffi \
  --disable-libgomp --disable-libmudflap --disable-libquadmath --disable-libssp --disable-libstdcxx-pch \
  --disable-nls --disable-shared --disable-threads --disable-tls \
  --prefix=${MB_LINUX_PREFIX} \
  --with-system-zlib
make -j2 all-gcc
make install-gcc

# because newlib not support program-prefix, we need to create symbol link
cd ${MB_LINUX_PREFIX}/bin
ln -s mb-gcc mb-cc
ln -s mb-ar microblaze-elf-ar
ln -s mb-as microblaze-elf-as
ln -s mb-c++ microblaze-elf-c++
ln -s mb-gcc microblaze-elf-gcc
ln -s mb-gcc microblaze-elf-cc
ln -s mb-gcc-ar microblaze-elf-gcc-ar
ln -s mb-gcc-nm microblaze-elf-gcc-nm
ln -s mb-gcc-ranlib microblaze-elf-gcc-ranlib
ln -s mb-gcov microblaze-elf-gcov
ln -s mb-gcov-tool microblaze-elf-gcov-tool
ln -s mb-ld microblaze-elf-ld
ln -s mb-ld microblaze-elf-ld.bfd
ln -s mb-nm microblaze-elf-nm
ln -s mb-objcopy microblaze-elf-objcopy
ln -s mb-objdump microblaze-elf-objdump
ln -s mb-ranlib microblaze-elf-ranlib
ln -s mb-readelf microblaze-elf-readelf
ln -s mb-size microblaze-elf-size
ln -s mb-strings microblaze-elf-strings
ln -s mb-strip microblaze-elf-strip

# newlib
cd ${MB_WORK}/build-linux
mkdir build-newlib
cd build-newlib
../../source/newlib-2.4.0.20160527/configure \
  --target=${MB_TARGET} \
  --prefix=${MB_LINUX_PREFIX}
make && make install

# gcc
cd ${MB_WORK}/build-linux
mkdir build-gcc2
cd build-gcc2
../../source/gcc-5.4.0/configure \
  --target=${MB_TARGET} \
  --program-prefix=${MB_PREFIX} \
  --with-gnu-as --with-gnu-ld \
  --enable-static --disable-shared \
  --with-gmp=${MB_LINUX_DEP} \
  --with-mpfr=${MB_LINUX_DEP} \
  --with-mpc=${MB_LINUX_DEP} \
  --with-isl=${MB_LINUX_DEP} \
  --with-newlib \
  --enable-languages="c,c++" --enable-interwork --enable-multilib \
  --disable-decimal-float --disable-libffi \
  --disable-libgomp --disable-libmudflap --disable-libquadmath --disable-libssp --disable-libstdcxx-pch \
  --disable-nls --disable-shared --disable-threads --disable-tls \
  --prefix=${MB_LINUX_PREFIX} \
  --with-system-zlib
make -j 2
make install

cd ${MB_LINUX_PREFIX}

リンク先のままだと make -j4 all-gcc で、

checking dynamic linker characteristics... configure: error: Link tests are not allowed after GCC_NO_EXECUTABLES.
Makefile:8349: recipe for target 'configure-zlib' failed
make: *** [configure-zlib] Error 1
make: *** Waiting for unfinished jobs....

というエラーが出たので、https://stackoverflow.com/questions/29481325/arm-gcc-build-error-under-fedora-21 に従って configure に --with-system-zlib を追加してある。

あとは、

LANG:console
$ cd
$ source shared/build-gcc.sh 2>1 | tee shared/build-gcc.log

とすれば、かな～り時間はかかるもののビルドに成功するはず。

LANG:console
$ cd
$ ls work/mb-elf-toolchain-linux/bin
 mb-addr2line  mb-gcc-ar      mb-ranlib           microblaze-elf-gcc-5.4.0   microblaze-elf-objdump
 mb-ar         mb-gcc-nm      mb-readelf          microblaze-elf-gcc-ar      microblaze-elf-ranlib
 mb-as         mb-gcc-ranlib  mb-size             microblaze-elf-gcc-nm      microblaze-elf-readelf
 mb-c++        mb-gcov        mb-strings          microblaze-elf-gcc-ranlib  microblaze-elf-size
 mb-cc         mb-gcov-tool   mb-strip            microblaze-elf-gcov        microblaze-elf-strings
 mb-c++filt    mb-ld          microblaze-elf-ar   microblaze-elf-gcov-tool   microblaze-elf-strip
 mb-cpp        mb-ld.bfd      microblaze-elf-as   microblaze-elf-ld
 mb-elfedit    mb-nm          microblaze-elf-c++  microblaze-elf-ld.bfd
 mb-g++        mb-objcopy     microblaze-elf-cc   microblaze-elf-nm
 mb-gcc        mb-objdump     microblaze-elf-gcc  microblaze-elf-objcopy
$ microblaze-elf-gcc --version
 microblaze-elf-gcc (GCC) 5.4.0
 Copyright (C) 2015 Free Software Foundation, Inc.
 This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
 warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

パスに追加†

LANG:console
$ cat >> ~/.bashrc
 PATH=/home/vagrant/work/mb-elf-toolchain-linux/bin/:$PATH
 ^D

試しにコンパイルしてみる†

LANG:console
$ cd shared
$ mkdir hello
$ cd hello
$ cat > hello.c
 int main()
 {
   return 0;
 }
$ mb-gcc -c hello.c
$ ls
 hello.c  hello.o
$ mb-gcc hello.c -o hello.elf
 /home/vagrant/work/mb-elf-toolchain-linux/lib/gcc/microblaze-elf/5.4.0/../../../../microblaze-elf/bin/ld: cannot find -lxil
 collect2: error: ld returned 1 exit status

コンパイルはできるけれど、リンクで libxil というライブラリが見つからないといって失敗する。

標準ライブラリなしでリンクするには -nostdlib を付けると良いらしいのだけれど、

LANG:console
$ mb-gcc hello.c -nostdlib -o hello.elf
/home/vagrant/work/mb-elf-toolchain-linux/lib/gcc/microblaze-elf/5.4.0/../../../../microblaze-elf/bin/ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 0000000000000050

今度は _start が見つからないと言われてしまう。

Wikipedia:フリースタンディング環境 などで解説されているとおり、-nostdlib を付けた場合には始めから main ではなく _start をエントリポイントとすれば良いらしい。

LANG:console
$ cat > hello.c
 void _start()
 {
 }
$ mb-gcc hello.c -nostdlib -o hello.elf
$ ls
 hello.c  hello.elf

めでたくコンパイルが通る。

コンパイルオプション†

MicroBlaze を AXI バスと共に使う場合には

https://www.xilinx.com/support/documentation/sw_manuals/xilinx2018_1/ug984-vivado-microblaze-ref.pdf#page=11

にあるように Little Endian になるので、コンパイル時にもそうなるようにオプションを付ける必要がある。

LANG:console
$ mb-gcc -mlittle-endian -O2 hello.c -nostdlib -o hello.elf