Modern Embedded Recipes · 33/152

Make·CMake 크로스 컴파일 — Toolchain File·Sysroot 통합

2026년 4월 12일 · Hawk · 3분 읽기

recipes build cmake

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#한 줄 요약

“임베디드 빌드 시스템의 핵심은 toolchain 분리입니다.” CMake toolchain file 또는 Makefile 변수로 host와 target을 깔끔히 나눕니다.

#어떤 상황에서 쓰나

새 chip이나 보드를 위한 빌드 환경 구축
같은 코드를 두 chip(예: STM32F4와 H7)에 빌드
CI 서버에서 자동 빌드와 테스트
ESP-IDF, Zephyr, STM32CubeIDE와 통합

#핵심 개념

#1) Make로 단순 빌드

1
# Makefile — 간단한 ARM 빌드
2
TARGET    = app
3
CROSS     = arm-none-eabi-
4

5
CC        = $(CROSS)gcc
6
LD        = $(CROSS)gcc
7
OBJCOPY   = $(CROSS)objcopy
8
SIZE      = $(CROSS)size
9

10
CFLAGS    = -mcpu=cortex-m4 -mthumb \
11
            -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard \
12
            -Wall -Wextra -Os -g3 \
13
            -ffunction-sections -fdata-sections
14

15
LDFLAGS   = $(CFLAGS) \
16
            -T linker.ld \
17
            -Wl,--gc-sections \
18
            -Wl,-Map=$(TARGET).map \
19
            --specs=nano.specs
20

21
SRCS = $(wildcard src/*.c) startup.s
22
OBJS = $(SRCS:%.c=build/%.o)
23
OBJS := $(OBJS:%.s=build/%.o)
24

25
all: $(TARGET).bin $(TARGET).elf
26
  $(SIZE) $(TARGET).elf
27

28
$(TARGET).elf: $(OBJS)
29
  $(LD) $(LDFLAGS) $(OBJS) -o $@
30

31
$(TARGET).bin: $(TARGET).elf
32
  $(OBJCOPY) -O binary $< $@
33

34
build/%.o: %.c
35
  @mkdir -p $(dir $@)
36
  $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
37

38
build/%.o: %.s
39
  @mkdir -p $(dir $@)
40
  $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
41

42
clean:
43
  rm -rf build $(TARGET).elf $(TARGET).bin $(TARGET).map
44

45
.PHONY: all clean

작은 프로젝트에는 충분합니다.

#2) CMake toolchain file

1
set(CMAKE_SYSTEM_NAME Generic)
2
set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR arm)
3

4
set(CMAKE_C_COMPILER arm-none-eabi-gcc)
5
set(CMAKE_CXX_COMPILER arm-none-eabi-g++)
6
set(CMAKE_ASM_COMPILER arm-none-eabi-gcc)
7
set(CMAKE_AR arm-none-eabi-ar)
8
set(CMAKE_OBJCOPY arm-none-eabi-objcopy)
9
set(CMAKE_SIZE arm-none-eabi-size)
10

11
set(CMAKE_C_FLAGS_INIT "-mcpu=cortex-m4 -mthumb")
12
set(CMAKE_CXX_FLAGS_INIT "-mcpu=cortex-m4 -mthumb")
13

14
# CMake가 host compiler test를 시도하지 않게 함
15
set(CMAKE_TRY_COMPILE_TARGET_TYPE STATIC_LIBRARY)
16

17
# Cross-compile 시 search path 제한
18
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PROGRAM NEVER)
19
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_LIBRARY ONLY)
20
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_INCLUDE ONLY)
21
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PACKAGE ONLY)

CMAKE_SYSTEM_NAME Generic이 bare-metal의 signal입니다.

#3) CMakeLists.txt 작성

1
cmake_minimum_required(VERSION 3.20)
2
project(myapp LANGUAGES C CXX ASM)
3

4
# 컴파일 옵션
5
add_compile_options(
6
    -Wall -Wextra
7
    -Os -g3
8
    -ffunction-sections -fdata-sections
9
    -mcpu=cortex-m4 -mthumb
10
    -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard
11
)
12

13
add_link_options(
14
    -mcpu=cortex-m4 -mthumb
15
    -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard
16
    -T ${CMAKE_SOURCE_DIR}/linker.ld
17
    -Wl,--gc-sections
18
    -Wl,-Map=${CMAKE_PROJECT_NAME}.map
19
    --specs=nano.specs
20
)
21

22
# Source 파일
23
file(GLOB SRCS src/*.c)
24

25
# Executable
26
add_executable(${CMAKE_PROJECT_NAME}.elf
27
    ${SRCS}
28
    startup.s
29
)
30

31
# bin 변환과 size 출력
32
add_custom_command(TARGET ${CMAKE_PROJECT_NAME}.elf POST_BUILD
33
    COMMAND ${CMAKE_OBJCOPY} -O binary $<TARGET_FILE:${CMAKE_PROJECT_NAME}.elf>
34
            ${CMAKE_PROJECT_NAME}.bin
35
    COMMAND ${CMAKE_SIZE} $<TARGET_FILE:${CMAKE_PROJECT_NAME}.elf>
36
)

#4) 빌드 실행

1
# Make는 직접 호출
2
make
3

4
# CMake는 두 단계
5
mkdir build && cd build
6
cmake -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=../toolchain-arm-none-eabi.cmake ..
7
cmake --build .
8

9
# Ninja generator (빠른 빌드)
10
cmake -G Ninja -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=../toolchain.cmake ..
11
ninja
12

13
# Preset 사용 (CMake 3.19+)
14
cmake --preset=debug-arm
15
cmake --build --preset=debug-arm

#5) CMake preset

1
{
2
    "version": 3,
3
    "configurePresets": [
4
        {
5
            "name": "debug-arm",
6
            "generator": "Ninja",
7
            "binaryDir": "${sourceDir}/build/debug-arm",
8
            "toolchainFile": "${sourceDir}/toolchain-arm-none-eabi.cmake",
9
            "cacheVariables": {
10
                "CMAKE_BUILD_TYPE": "Debug"
11
            }
12
        },
13
        {
14
            "name": "release-arm",
15
            "inherits": "debug-arm",
16
            "binaryDir": "${sourceDir}/build/release-arm",
17
            "cacheVariables": {
18
                "CMAKE_BUILD_TYPE": "Release"
19
            }
20
        }
21
    ]
22
}

team이나 CI에서 빌드 환경을 통일하는 데 편합니다.

#코드 / 실제 사용 예

STM32CubeMX가 생성한 Makefile을 CMake로 마이그레이션할 때 흔한 구조:

1
# 다양한 chip 지원
2
set(MCU_TARGET "STM32F4" CACHE STRING "Target MCU")
3

4
if(MCU_TARGET STREQUAL "STM32F4")
5
    set(MCU_FLAGS "-mcpu=cortex-m4 -mthumb -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard")
6
    set(LD_SCRIPT "${CMAKE_SOURCE_DIR}/ld/stm32f4.ld")
7
elseif(MCU_TARGET STREQUAL "STM32H7")
8
    set(MCU_FLAGS "-mcpu=cortex-m7 -mthumb -mfpu=fpv5-d16 -mfloat-abi=hard")
9
    set(LD_SCRIPT "${CMAKE_SOURCE_DIR}/ld/stm32h7.ld")
10
endif()
11

12
add_compile_options(${MCU_FLAGS})
13
add_link_options(${MCU_FLAGS} -T ${LD_SCRIPT})
14

15
target_include_directories(${CMAKE_PROJECT_NAME}.elf PRIVATE
16
    inc
17
    Drivers/STM32${MCU_TARGET}_HAL_Driver/Inc
18
    Drivers/CMSIS/Include
19
)

CI 빌드 예:

1
jobs:
2
    build:
3
        runs-on: ubuntu-latest
4
        steps:
5
            - uses: actions/checkout@v3
6
            - name: Install toolchain
7
              run: |
8
                  wget https://.../arm-gnu-toolchain.tar.xz
9
                  tar xf arm-gnu-toolchain.tar.xz
10
                  echo "$PWD/arm-gnu-toolchain/bin" >> $GITHUB_PATH
11
            - name: Configure
12
              run: cmake --preset=release-arm
13
            - name: Build
14
              run: cmake --build --preset=release-arm
15
            - name: Size check
16
              run: arm-none-eabi-size build/release-arm/*.elf

#측정 / 비교

빌드 시스템	장점	단점
Make	단순, 어디서나	큰 프로젝트에서 변수 관리 어려움
CMake + Make	표준 generator	빌드 자체는 make 느림
CMake + Ninja	빠른 빌드	ninja 설치 필요
Meson	명확한 syntax	생태계 작음
Bazel	reproducible	학습 곡선
ESP-IDF	ESP 전용 통합	다른 chip 불가
West (Zephyr)	multi-repo 관리	Zephyr 전용

빌드 시간 (50 파일 임베디드 프로젝트)
Make (단일 thread)
Make -j8
Ninja
Bazel (cached)

#자주 보는 함정

⚠️ Host compiler test 시 fail

CMake가 cross-compile임을 모르면 host gcc로 test 빌드를 시도. CMAKE_SYSTEM_NAME Generic과 CMAKE_TRY_COMPILE_TARGET_TYPE STATIC_LIBRARY 필수.

⚠️ Linker script가 build 결과에 link 안 됨

add_link_options(-T linker.ld) 또는 target_link_options(target PRIVATE -T linker.ld)로 명시. 경로는 절대 경로 권장.

⚠️ Makefile에서 -mcpu만 CFLAGS에 있고 LDFLAGS에 없음

-mcpu, -mfpu, -mfloat-abi는 link 시에도 필요. libc 선택과 ABI 검사에 사용됩니다.

⚠️ Generated header가 dependency 추적 안 됨

CMake add_custom_command으로 만드는 header는 의존성을 명시해야 재빌드. DEPENDS나 OBJECT_DEPENDS.

⚠️ CI 빌드에서 toolchain 버전 불일치

GCC 버전에 따라 코드 크기가 다릅니다. CI에서 toolchain 버전을 고정.

#정리

Make는 단순 프로젝트, CMake는 multi-target/복잡 프로젝트에 적합합니다.
CMake toolchain file로 host와 target compiler를 분리합니다.
CMAKE_SYSTEM_NAME Generic이 bare-metal의 signal입니다.
Preset과 Ninja generator로 빌드 환경 통일과 속도를 얻습니다.
LDFLAGS에 -mcpu, -mfpu, -mfloat-abi를 빼먹는 게 가장 흔한 실수입니다.
ESP-IDF, Zephyr 같은 환경은 자체 빌드 시스템을 갖고 있어 그 위에서 작업합니다.

다음 편에서는 Bootloader 체인을 다룹니다. Cortex-A의 부팅 단계입니다.

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#한 줄 요약

#어떤 상황에서 쓰나

#핵심 개념

#1) Make로 단순 빌드

#2) CMake toolchain file

#3) CMakeLists.txt 작성

#4) 빌드 실행

#5) CMake preset

#코드 / 실제 사용 예

#측정 / 비교

#자주 보는 함정

#정리

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