LLVM Embedded Toolchain für Arm

Dieses Repository enthält Build-Skripte und Hilfsmaterial zum Erstellen einer Bare-Metal-LLVM-basierten Toolchain für Arm, basierend auf:

clang + llvm
lld
libc++abi
libc++
Compiler-rt
picolibc oder optional newlib oder LLVMs libc

Ziel

Das Ziel besteht darin, eine LLVM-basierte Bare-Metal-Toolchain bereitzustellen, die auf die Arm-Architekturfamilie ab Armv6-M und neuer abzielen kann. Die Toolchain folgt dem ABI für die Arm-Architektur und versucht, typische Funktionen bereitzustellen, die für eingebettete und Echtzeit-Betriebssysteme benötigt werden.

Unterstützte Architekturen

Armv6-M
Armv7-M
Armv7E-M
Armv8-M Mainline und Baseline
Armv8.1-M Mainline und Baseline
Armv4T (experimentell)
Armv5TE (experimentell)
Armv6 (experimentell, unter Verwendung der Armv5TE-Bibliotheksvariante)
Armv7-A
Armv7-R
AArch32 Armv8-A
AArch32 Armv8-R
AArch64 Armv8-A

C++-Unterstützung

C++ wird teilweise durch die Verwendung von libc++ und libc++abi von LLVM unterstützt. Zu den nicht unterstützten Funktionen gehören:

Multithreading

LLVM Embedded Toolchain for Arm verwendet die instabile libc++ ABI-Version. Dieses ABI verwendet alle neuesten libc++-Verbesserungen und Bugfixes, kann jedoch zu Linkfehlern führen, wenn es mit Objekten verknüpft wird, die mit älteren Versionen des ABI kompiliert wurden. Weitere Informationen finden Sie unter https://libcxx.llvm.org/DesignDocs/ABIVersioning.html.

Komponenten

Die LLVM Embedded Toolchain für Arm basiert auf den folgenden Upstream-Komponenten

Komponente	Link
LLVM	https://github.com/llvm/llvm-project
picolibc	https://github.com/picolibc/picolibc

Lizenz

Der Inhalt dieses Repositorys ist unter Apache-2.0 lizenziert. Siehe LICENSE.txt.

Die resultierenden Binärdateien unterliegen ihren jeweiligen Open-Source-Lizenzen, siehe Komponentenlinks oben.

Beim Testen einiger Ziele werden die frei verfügbaren, aber nicht Open-Source-Arm-FVP-Modelle verwendet, die über eigene Lizenzen verfügen. Diese werden nicht standardmäßig verwendet. Weitere Informationen finden Sie unter Erstellen aus der Quelle.

Host-Plattformen

LLVM Embedded Toolchain for Arm wurde auf Ubuntu 18.04 LTS erstellt und getestet.

Die Windows-Version basiert auf Windows Server 2019 und wurde leicht unter Windows 10 getestet.

Der Aufbau auf macOS funktioniert für x86_64 und Apple Silicon.

Binärpakete werden für Hauptversionen von LLVM für Linux und Windows bereitgestellt.

Erste Schritte

Laden Sie eine Version der Toolchain für Ihre Plattform von Github Releases herunter und extrahieren Sie das Archiv in ein beliebiges Verzeichnis.

Voraussetzung für die Nutzung der Toolchain unter Windows

Installieren Sie das entsprechende neueste unterstützte Microsoft Visual C++ Redistributable-Paket, z. B. von den neuesten unterstützten Downloads von Microsoft Visual C++ Redistributable.

Nutzung der Toolchain

Hinweis: Wenn Sie die Toolchain in einer gemeinsamen Umgebung mit nicht vertrauenswürdigen Eingaben verwenden, stellen Sie sicher, dass sie über eine ausreichende Sandbox verfügt.

Um die Toolchain verwenden zu können, müssen Sie in der Befehlszeile die folgenden Optionen angeben:

Das angestrebte Triple.
Die zu verwendende FPU.
Deaktivieren/Aktivieren von C++-Ausnahmen und RTTI.
Die C-Laufzeitbibliothek: entweder crt0 oder crt0-semihost . crt0 wird automatisch verknüpft, dies kann jedoch mit der Option -nostartfiles unterdrückt werden, sodass crt0-semihost verwendet werden kann.
Die Semihosting-Bibliothek, wenn crt0-semihost verwendet wird.
Ein mit -T angegebenes Linker-Skript. Die Standardskripts picolibcpp.ld und picolibc.ld werden bereitgestellt und können direkt verwendet oder über ein benutzerdefiniertes Linkerskript eingebunden werden.

Zum Beispiel:

 $ PATH=/LLVMEmbeddedToolchainForArm-/bin:$PATH
$ clang 
--target=armv6m-none-eabi 
-mfpu=none 
-fno-exceptions 
-fno-rtti 
-nostartfiles 
-lcrt0-semihost 
-lsemihost 
-T picolibc.ld 
-o example example.c

Das Multilib-System von clang wählt basierend auf Ihren Kompilierungsflags automatisch einen geeigneten Satz von Bibliotheken aus. clang gibt eine Warnung aus, wenn keine geeigneten Bibliotheken gefunden werden können.

Um das vom Multilib-System ausgewählte Verzeichnis anzuzeigen, fügen Sie das Flag -print-multi-directory zu Ihren clang Befehlszeilenoptionen hinzu.

Um alle verfügbaren Multilibs anzuzeigen, führen Sie clang mit dem Flag -print-multi-lib und einem Zieltripel wie --target=aarch64-none-elf oder --target=arm-none-eabi aus.

Es ist möglich, dass clang eine Reihe von Bibliotheken auswählt, die Sie nicht verwenden möchten. In diesem Fall können Sie das Multilib-System umgehen, indem Sie die Option --sysroot angeben, die das Verzeichnis angibt, das die include und lib -Verzeichnisse der Bibliotheken enthält, die Sie verwenden möchten. Zum Beispiel:

 $ clang 
--sysroot=/LLVMEmbeddedToolchainForArm-/lib/clang-runtimes/arm-none-eabi/armv6m_soft_nofp 
--target=armv6m-none-eabi 
-mfpu=none 
-fno-exceptions 
-fno-rtti 
-nostartfiles 
-lcrt0-semihost 
-lsemihost 
-T picolibc.ld 
-o example example.c

Die FPU-Auswahl kann übersprungen werden, dies wird jedoch nicht empfohlen, da sich die Standardeinstellungen von denen von GCC unterscheiden.

Die Builds der Toolchain werden mit zwei Konfigurationsdateien geliefert, Omax.cfg und OmaxLTO.cfg. Bei Verwendung ermöglichen diese Konfigurationsdateien mehrere Build-Optimierungsflags, um bei typischen eingebetteten Benchmarks die höchste Leistung zu erzielen. OmaxLTO.cfg aktiviert Link-Time-Optimierung (LTO)-spezifische Flags. Diese Konfigurationen können optional mit dem Flag --config übergeben werden. Zum Beispiel:

 $ clang 
example.c 
...
--config=Omax.cfg 
--config=OmaxLTO.cfg 
-o example

Benutzer sollten gewarnt werden, dass Omax.cfg -ffast-math aktiviert, was gegen die IEEE-Konformität verstößt und mathematische Optimierungen ermöglicht, die sich auf die Codekorrektheit auswirken können. LTOs werden in OmaxLTO.cfg separat aufbewahrt, da Benutzer LTOs aufgrund einer möglichen Verlängerung der Verbindungszeit und/oder einer erhöhten Speichernutzung während der Verbindung möglicherweise nicht wünschen. Einige der Optionen in den Konfigurationsdateien sind undokumentierte interne LLVM-Optionen. Weitere Informationen zu diesen undokumentierten Optionen finden Sie im Quellcode der entsprechenden Optimierungsdurchläufe im LLVM-Projekt. Benutzer werden außerdem dazu ermutigt, ihre eigenen Konfigurationen zu erstellen und ihre eigenen Flag-Parameter abzustimmen. Informationen zur LLVM Embedded Toolchain für Arm-spezifische Optimierungsflags finden Sie unter Optimierungsflags

Binäre Versionen der LLVM Embedded Toolchain for Arm basieren auf Release-Zweigen des Upstream-LLVM-Projekts und können daher sicher mit allen Tools verwendet werden, die von LLVM-Releases der entsprechenden Version bereitgestellt werden.

Ratschläge zur Verwendung der LLVM Embedded Toolchain für Arm mit vorhandenen Projekten, die auf der Arm GNU Toolchain basieren, finden Sie unter „Migration von der Arm GNU Toolchain“ und „Experimentelle Newlib-Unterstützung“.

Hinweis: picolibc bietet hervorragende Unterstützung für die Arm GNU Toolchain, sodass Projekte, die sowohl die Arm GNU Toolchain als auch die LLVM Embedded Toolchain für Arm verwenden müssen, entweder picolibc oder newlib wählen können.

Bauen aus der Quelle

LLVM Embedded Toolchain for Arm ist ein Open-Source-Projekt und kann daher aus dem Quellcode erstellt werden. Ausführliche Anweisungen finden Sie im Leitfaden „Building from Source“.