树莓派交叉编译

一、交叉编译的认知

1.1 本地编译：

1.2 交叉编译是什么：

1.3 为什么要交叉编译：

1.4 什么是宿主机？什么是目标机？

1.5 如何进行交叉编译：

二、交叉编译工具链的安装

2.1 下载交叉编译工具：

2.2 将交叉编译工具链添加到环境变量：

2.2.1 临时有效的添加环境变量：

2.2.2 永久有效的添加环境变量：

三、交叉编译实战

3.1 交叉编译实战（一）：

3.2 交叉编译实战（二）：

四、带WiringPi库的交叉编译实战

4.1 交叉编译WiringPi库：

4.2 把树莓派的WiringPi库拿来

4.2.1 将树莓派的libwiringPi.so.2.52上传到虚拟机：

4.2.2 创建软链接：

4.2.3 交叉编译：

一、交叉编译的认知

编译是指将源代码文件（如C/C++文件）经过预处理、编译、汇编和链接等步骤，转换为可执行文件的过程。将源代码转换成机器代码的过程称为编译（Compile），编译的工作需要编译器（Complier）来完成。

1.1 本地编译：

本地编译是指在当前的编译平台上，生成能在当前平台上运行的可执行文件。

例如，在x86平台上，使用 x86平台上的工具，开发针对x86平台本身的可执行程序，这个编译过程称为本地编译。以一个简单的例子来说明本地编译，假设有一个hello.c文件，它包含以下内容：

#include <stdio.h>

int main()
{
	printf("Hello World\n");
	return 0;
}

我们想要在x86平台上进行本地编译，并在x86平台上运行这个程序。可以使用以下命令：

gcc hello.c -o hello

1.2 交叉编译是什么：

交叉编译是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码。例如：

我们再windows上面编写C51代码，并编译成可执行代码，如xx.hex，是在c51上面运行，不是在windows上面运行
我们在ubuntu上面编写树莓派的代码，并编译成可执行代码，如a.out，是在树莓派上面运行，不是在ubuntu linux上面运行

1.3 为什么要交叉编译：

平台上不允许或不能够安装我们所需要的编译器，比如C51，因为目的平台上的资源贫乏，无法运行我们所需要编译器
树莓派比C51内存大的多，是不是就不需要交叉编译了？错，也要！树莓派有时又是因为目的平台还没有建立，连操作系统都没有，根本谈不上运行什么编译器。操作系统也是代码，也要编译！因为平台运行需要两样至少东西：bootloader（启动引导代码）以及操作系统核心

1.4 什么是宿主机？什么是目标机？

宿主机（host）：编辑和编译程序的平台，一般是基于X86的PC机，通常也被称为主机。
目标机（target）：用户开发的系统，通常都是非X86平台。host编译得到的可执行代码在target上运行。

1.5 如何进行交叉编译：

交叉编译需要用到工具，一般称作为：交叉编译器或者交叉编译工具链。

二、交叉编译工具链的安装

2.1 下载交叉编译工具：

我们交叉编译工具链的安装应该是在宿主机上，也就是我们的Linux虚拟机，在宿主机上编译出能在树莓派ARM平台上运行的程序
树莓派交叉编译工具链下载地址：[GitHub - raspberrypi/tools](https://github.com/raspberrypi/tools)

https://github.com/raspberrypi/tools

然后把我们下载下来的压缩文件通过FileZilla上传到我们的虚拟机上面：

然后使用下面指令解压：

unzip tools-master.zip

解压之后我们进入下面这个路径下：

进入到该路径后我们可以看到：arm-linux-gnueabihf-gcc这个软链接是指向arm-linux-gnueabihf-gcc-4.8.3的，软链接是不占内存的，作用就是指向真正的可执行程序，在使用中就可以使用软链接的名字来调用真正的可执行程序。

所以arm-linux-gnueabihf-gcc就是我们树莓派的交叉编译工具链，使用和gcc是一样的，比如：XXX.c,编译的语句是：

./arm-linux-gnueabihf-gcc XXX.c 	//只不过把“gcc”替换成了“./arm-linux-gnueabihf-gcc”

2.2 将交叉编译工具链添加到环境变量：

现在我们已经拥有了交叉编译工具链，我们知道我们的交叉编译工具链在下面这个路径下：

/home/shiyahao/lessonPi/tools-master/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin

我们在编译的时候还要将这么长的路径加到我们交叉编译之前，就会让我们的编译变得非常的繁琐和麻烦，我希望我们在使用这个交叉编译工具链的时候可以像gcc那样，不管在什么路径下都可以编译，这样就得配置环境变量了

2.2.1 临时有效的添加环境变量：

临时的添加环境变量，其实在前几节学习动态库的制作时就有提到过，那就是使用export，临时的意思就是“仅在添加完环境变量后的当前窗口有效”，也就是说如果再开一个窗口就又识别不到新添加的环境变量了。

使用下面指令查看当前的环境变量：

echo $PATH

这一长串中：前面的/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games: 是不变的，然后使用下面指令来添加我们新的环境变量：

export PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:想要添加的路径

export PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/home/shiyahao/lessonPi/tools-master/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin

运行之后我们退回到根目录下，也就是/home/shiyahao下，然后输入下面指令：

arm-linux-gnueabihf-gcc-4.8.3 -v		//-v查看编译信息

我们可以看到在其他路径下我们可以暂时使用交叉编译器了，此时我们新开一个终端窗口，再次输入arm-linux-gnueabihf-gcc -v就无法识别了，所以这个环境变量只能临时有效。

2.2.2 永久有效的添加环境变量：

临时有效虽然一句命令就能搞定，但是有风险，因为终端随时可能关闭，然后添加的临时环境变量就失效了，所以还是学习一下如何一劳永逸的修改环境变量：

修改工作目录下的 .bashrc 隐藏文件（该文件用于配置命令终端的）

vi /home/shiyahao/.bashrc

然后在文件的末尾添加我们的交叉编译工具链的路径：

其实，bashrc隐藏文件 就是一个脚本，永久有效的核心思路就是通过脚本自动运行export，和动态库写脚本写export的思路是一样的。

然后运行下面指令，用于加载配置文件，生效配置：

source /home/shiyahao/.bashrc

此时我们再开一个新的终端，并运行arm-linux-gnueabihf-gcc-4.8.3 -v：

可见，这样就永久有效的将交叉编译器的目录添加到了环境变量中去了！

三、交叉编译实战

3.1 交叉编译实战（一）：

现在在我们的宿主机的根目录下有一个hello.c文件，我们通过gcc编译器编译出可以在本机X86平台上运行的程序，我们可以通过下面指令查看：

file 程序名

我们可以看到这个程序只能在X86-64平台上运行，是不能在我们的树莓派ARM平台上运行的，我们想要在我们的树莓派ARM平台上运行，我们就得用基于树莓派ARM平台的交叉编译器来编译（arm-linux-gnueabihf-gcc-4.8.3）

我们看到编译出来的程序是在ARM平台上运行的，我们把它拷贝到树莓派上，指令如下：

scp hello_2 pi@192.168.31.123:/home/pi

可以看到我们交叉编译的程序成功在树莓派上运行

3.2 交叉编译实战（二）：

现在我们尝试把我们之前的FTP云盘项目中的客户端交叉编译到我们的树莓派上运行，我们的虚拟机运行服务器程序，让宿主机和树莓派实现FTP通信。
这是我们之前的FTP云盘的项目：

[Linux系统编程项目——FTP网盘](https://blog.csdn.net/weixin_54859557/article/details/139939604?spm=1001.2014.3001.5502)

arm-linux-gnueabihf-gcc-4.8.3 clientFTP.c -o RaspberryclientFTP		//交叉编译FTP客户端代码
file RaspberryclientFTP												//产看文件属性
scp RaspberryclientFTP pi@192.168.31.123:/home/pi					//将我们交叉编译出来的程序上传到树莓派

可以看到我们成功的交叉编译了FTP的客户端程序，并成功在树莓派上运行，实现了宿主机和树莓派之间的FTP通信

四、带WiringPi库的交叉编译实战

在之前的交叉编译实战中，成功的将Ubuntu虚拟机上面的代码交叉编译成了能够在树莓派上运行的程序，但是之前的交叉编译代码不需要链接库，如果代码包含了WiringPi库或者线程库，那么在gcc编译时就需要链接库，对于这种需要链库的C代码进行交叉编译不能直接无脑的在“arm-linux-gnueabihf-gcc XXX.c”后加上“-lwiringPi”，其原因是库文件也是当前平台下的文件，并不能被树莓派平台所识别！

首先先将我们的WiringPi库上传或者下载到我们的根目录（home/CLC）下：

然后进入这个文件夹后，运行build安装：

在/usr/local/lib/路径下就可以看到这个wiringPi的动态库：

通过file指令查看文件属性：

可以看到这个动态库只能在当前平台（X86-64）上运行，是不能在我们的ARM树莓派平台上运行的，所以我们这里有两种方法：

4.1 交叉编译WiringPi库：

既然这个库文件无法被树莓派平台识别，那就先交叉编译库文件，再链库并交叉编译代码，但是对于动态库的交叉编译和之前的方法可能不同，所以这种方法暂时不展开。

4.2 把树莓派的WiringPi库拿来

4.2.1 将树莓派的libwiringPi.so.2.52上传到虚拟机：

直接把树莓派上面使用的WiringPi拿过来也可以解决我们的问题：

cd /usr/lib		//进入树莓派/usr/lib目录下
ls				//查看当前目录下的文件

然后通过file指令查看该文件的属性：

然后通过下面指令发送到我们的虚拟机上面：

scp /usr/lib/libwiringPi.so.2.52 CLC@192.168.31.90:/home/CLC/lessonPi

4.2.2 创建软链接：

参考文章：Linux创建连接命令 ln -s创建软连接 - 张娜nana - 博客园 (cnblogs.com)

软链接的概念：

软链接文件有类似于Windows的快捷方式。
在符号连接中，文件实际上是一个文本文件，其中包含的有另一文件的位置信息。
你选定的位置上生成一个文件的镜像，不会占用磁盘空间

硬链接的概念：

它会在你选定的位置上生成一个和源文件大小相同的文件

硬链接如何生成：

ln libwiringPi.so.2.52 libwiringPi.so

软链接如何生成：

ln -s libwiringPi.so.2.52 libwiringPi.so 
指令 参数   要被链接的文件    软链接文件名字

然后再通过file命令查看一下虚拟机的libwiringPi.so.2.52的文件属性：

确实是树莓派ARM平台上的WiringPi动态库

4.2.3 交叉编译：

现在有了树莓派ARM平台上的WiringPi库，可以尝试交叉编译带有WiringPi库的C代码了，比如下面这个代码：

#include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>
 
#define BEEP 7
 
int main (void)
{
 
	wiringPiSetup () ; //初始化wiringPi库
 
	pinMode (BEEP, OUTPUT); //配置输入输出模式
 
	while(1){
		digitalWrite (BEEP, LOW) ;	//蜂鸣器响
		delay (1000) ;		// mS
 
		digitalWrite (BEEP, HIGH) ;	//蜂鸣器不响
		delay (1000) ;
	}
 
	return 0;
}

然后使用下面指令进行交叉编译：

arm-linux-gnueabihf-gcc beep.c -L ./ -lwiringPi -I /home/CLC/WiringPi/wiringPi -o BEEP

使用“-L ”：指定动态库的优先查找目录为当前目录
使用“-I”（大写i）：指定头文件的优先查找目录为/home/mjm/WiringPi/wiringPi

我们在编译的时候出错了，然后重新向虚拟机导入版本2.50的wiringPi动态库，然后重新生成软链接，然后在编译就OK了

使用下面指令将交叉编译出来的BEEP程序上传到树莓派：

scp BEEP pi@192.168.31.123:/home/pi/waishe

然后在树莓派上成功运行，蜂鸣器开始了滴滴声