【树莓派系列】交叉编译工具、交叉编译链的安装使用

🕗 发布于 2024-10-05 09:25 linux arm开发树莓派

交叉编译工具、交叉编译链的安装使用

一、交叉编译

1.1什么是交叉编译

（1）编译：是在一个平台上生成在该平台上的可执行代码

（2）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。

玩过51单片机的应该都知道，我们是在Windows上面编译，生成.hex文件，烧录到单片机上面，在51单片机上面运行，这其实就是最早的交叉编译。那为什么不在单片机上面运行编译，要在Windows上面，因为单片机安装不下配置环境，内存很小。

现在我们要做的就是不在树莓派什么进行编译了，在ubantu（本篇文章在虚拟机下\宿主机，进行编译代码，然后跑到树莓派上面运行）

● 我们在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

1.2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；
树莓派作为一款强大的开发板，同样也需要用到交叉编译。树莓派有时因为目的平台还没有建立，暂无操作系统，所以根本不能运行编译器。
操作系统也是代码，也要编译！

1.3宿主机和目标机

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。

● 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（电脑X86）。
● 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（树莓派ARM）。

二、搭建交叉编译工作环境

2.1安装工具链

树莓派官方下载网址：https://github.com/raspberrypi/

交叉工具链下载链接：https://github.com/raspberrypi/tools.git

1.下载工具链

两种方法下载工具链：
    方法一：直接去官网下载，具体步骤看下图
    方法二：输入命令 git clone https://github.com/raspberrypi/tools.git

方法一：

搜索tools，找到tools工具

之后下载完成之后导入到ubantu系统之中即可

下载完之后，自己找一个文件夹，解压出来。

(如果是使用git命令下载下来的，默认就是一个tools文件，无需再解压)

unzip tools-master.zip

2.进入文件目录中，依次进入如下目录直到bin目录（64位计算机就如下选择）

进入bin目录里，找到 arm-linux-gnueabihf-gcc

cd tools-master/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin

3.ls -l 查看bin目录底下各文件权限，arm-linux-gnueabihf-gcc作为软连接，实际用到的可执行程序是它后面的arm-linux-gnueabihf-gcc-4.8.3

ls -l

2.2配置环境变量

临时：只在当前页面有效，风险性高，离开当前页面又需要重新配置；

永久：任何页面或路径下都有效，安全可靠

（1）Linux环境变量的作用和配置方法其实和Windows的环境变量一样，不一样的只有界面而已；

（2）在上面操作交叉编译工具链可以看到，要使用工具链就必须进入层层目录，繁琐且麻烦，降低开发效率；

（3）配置环境变量就能很好的解决这一问题；

● 配置临时环境变量

（1）echo $PATH :显示当前的环境变量；

（2）pwd ：找到tools-master/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin，并复制；

（3）export PATH=$PATH:自定义路径

（4）arm-linux-gnueabihf-gcc -v ：检查是否找到，如果不配置的话只能在工具链的目录找到，配置完之后在任何目录下都可找到

export PATH=$PATH:/home/a/tools/tools/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin

临时变量重启之后就没了。

● 配置永久环境变量

（1）修改工作目录下的.bashrc 隐藏文件，配置命令终端的vi /home/你的用户名/.bashrc 打开后在文本最后一行加入以下内容：

export PATH=$PATH:你的工具链存放的路径

（2）source /home/用户名/.bashrc 加载配置文件，马上生效配置。

export PATH=$PATH:/home/a/tools/tools/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin

指令arm-linux-gnueabihf-gcc -v 检查交叉工具链是否是4.8.3版本
arm-linux-gnueabihf-gcc -v

三、交叉编译宿主机和目标机

3.1交叉编译出可执行文件

检查交叉编译工具链：arm-linux-gnueabihf-gcc -v

在Ubuntu上编写一个简单的程序：程序的文件名为：hello.c

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("hello,world");
    return 0;
}

我们分别查看一下常规编译与交叉编译生成的可执行程序的区别。

常规编译（使用gcc编译器编译）：gcc hello.c -o a

交叉编译（使用树莓派的交叉编译器arm-linux-gnueabihf-gcc编译）：arm-linux-gnueabihf-gcc hello.c -o b

用file命令查看可程序a和b的属性：

● a在x86-64位计算机上面运行（宿主机-电脑），无法在ARM平台上运行

● b在ARM平台上运行（目标机-树莓派），无法在X86平台上运行(这是一个二进制文件)

3.2宿主机编译生成的可执行文件下载到目标机（开发板）

使用scp命令，可通过网络IP实现文件的互传。

scp b pi@192.168.x.xxx:/home/pi

指令 文件名 开发板用户名@开发板地址：开发板的绝对路径

此方法也可以将目标机文件传至宿主机

四、交叉编译带wiringPi库的程序

说明：在树莓派中编写带wiringPi库的程序时（比如IO口），直接在程序中加头文件#include <wiringPi.h>，在编译的时候-l链接wiringPi库即可，因为树莓派自带有wiringPi库，在/usr/lib目录下。在Ubuntu中或者宿主机中没有自带wiringPi的库，那么很明显无法顺利完成带wiringPi库程序的交叉编译。

git clone git://git.drogon.net/wiringPi

出现的问题：

1.现在写一个wiringPi.h的程序。

//demo.c
#include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>
#include <stdlib.h>

#define PIN 7  //#define宏定义控制引脚为GPIO.7

int main()
{
 int cmd;

 if(wiringPiSetup() == -1){  //初始化wiringPi库
     printf("init error\n");
     return -1;
 }

 pinMode(PIN,OUTPUT); //设置为输出io口
 digitalWrite(PIN,HIGH);//默认断电状态
 while(1){
     printf("please input 0 or 1:0-close,1-open\n");//输入0或1，0关闭，1打开
     scanf("%d",&cmd);

     if(cmd == 1){
         digitalWrite(PIN,LOW);//输入的是1，就给低电平，供电     
     }else if(cmd == 0){
         digitalWrite(PIN,HIGH);//输入的是0，就给高电平，断电 
     }else{
         printf("OUTPUT error\n");//如果输入的不是1或0
         digitalWrite(PIN,HIGH);//就自动断电
         exit(-1);            //并退出
     }
 }
 return 0;
}

2.交叉编译这个文件，我们发现找不到这个头文件

arm-linux-gnueabihf-gcc demo.c

3.OK好，那我去找到这个头文件，直接链接到目录下就可以了吧

我们找到他在目录：/home/a/raspberrypi/WiringPi/wiringPi下。

4.我们之间链接到头文件目录下，发现报错又变了

arm-linux-gnueabihf-gcc demo.c -I /home/a/raspberrypi/WiringPi/wiringPi

5.这个报错其实是跟树莓派一样的，如果不链接到库

//这个代码如果在树莓派底下运行同样会报相同的错误，gcc demo.c -lwiringPi 就可以解决
gcc demo.c

6.那我们再试一下，发现报错又变了，这个**-l**是去哪里链接了呢？他找不到这个库

arm-linux-gnueabihf-gcc demo.c -I /home/a/raspberrypi/WiringPi/wiringPi -lwiringPi

7.-l，一般都会跑到**/usr/local/lib**下面去链接库

ls /usr/local/lib

8.接下来我们怎么做？直接去树莓派主机上面，把他的wiringpi库拿来用。

● 将树莓派中自带的wiringPi库下载到Ubuntu或宿主机中
① cd /usr/lib :树莓派wiringPi库的文件路径；

② ls -l |grep wiringPi :过滤出只有wiringPi库的相关文件

->表示软链接的意思

③ 将软链接libwiringPi.so指向的libwiringPi.so.2.52下载到Ubuntu或宿主机中：

scp libwiringPi.so.2.52 a@192.168.x.x:/home/a/raspberrypi
指令 需要拷贝的文件名    目标用户名  ip     拷贝的目标路径
    scp libwiringPi.so.2.52 a@192.168.237.130:/home/a/raspberrypi

注意：这里要拷贝软连接指向的文件，如果直接拷贝软链接到Ubuntu，Ubuntu里并不会生成我们要的软链接。

需要我们自己生成软链接

五、软链接和硬链接

5.1 软链接

● 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；

● 在选定的位置上生成一个文件的镜像，不会占用磁盘空间。

生成方法：

还记得我们之前学的生成动态库的过程吗，就是以.so结尾的

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

5.2 硬链接

● 在选定的位置上生成一个和源文件大小相同的文件；

● 硬链接通过索引节点来进行链接；在Linux的文件系统中，保存在磁盘分区中的文件不管是什么类型都给它分配一个编号，称为索引节点号(Inode Index)。在Linux中，多个文件名指向同一索引节点是存在的。一般这种连接就是硬连接

● 允许一个文件拥有多个有效路径名，这样用户就可以建立硬链接到重要文件，以防止“误删”的功能。因为对应该目录的索引节点有一个以上的连接。只删除一个连接并不影响索引节点本身和其它的连接，只有当最后一个连接被删除后，文件的数据块及目录的连接才会被释放，也就是说，文件真正删除的条件是与之相关的所有硬连接文件均被删除。

生成方法：

ln libwiringPi.so.2.50 libwiringPi.so 
没有参数 -s

无论是软链接还是硬链接，文件都保持同步变化。

六、带有wiringPi库进行交叉编译

编译时通过-I -L来指定相关库的路径

● -I (注意是大写的i) 给gcc添加自定义的头文件的路径

● -L 给gcc添加额外的搜索库的路径

**说明：**demo.c是带有wiringPi.h的一个文件，是需要连接wiringPi库使用的程序；-I的wiringPi库的头文件是自行网上下载的wiringPi库的包；-L的wiringPi库是树莓拷贝到Ubuntu中的。

arm-linux-gnueabihf-gcc demo.c -I /home/a/raspberrypi/WiringPi/wiringPi -L. -lwiringPi -o test
交叉编译工具链     树莓关于IO口文件   -I wiringPi库头文件路径             -L .在当前目录下 wiringPi库

附录

检索目录下所有带有gcc的命令

grep gcc -nir

注意：踩坑1

查看一下工具链下的readme文档，安装了工具链

sudo apt-get install gcc-arm-linux-gnueabihf -y

sudo apt-get install gcc-arm-linux-gnueabihf -y，安装完之后已经无需再配置环境变量了，配置环境变量这一部分可以直接跳过，如果无法使用再跳回来配置。

最新补充：最新版的软链接指向变了

变成了9.4.0的版本，这个时候，交叉编译是可以通过的，但是在后面进行wiringPi库链接时，就会出现一大堆问题，报错代码如下。解决办法就是将下载的交叉工具编译链全部卸载，严格按照上面的步骤进行下来。

a@ubuntu:~/raspberrypi$ arm-linux-gnueabihf-gcc demo.c -I /home/a/raspberrypi/WiringPi/wiringPi -L. -lwiringPi -o test
    
/usr/lib/gcc-cross/arm-linux-gnueabihf/9/../../../../arm-linux-gnueabihf/bin/ld: warning: libcrypt.so.1, needed by ./libwiringPi.so, not found (try using -rpath or -rpath-link)
/usr/lib/gcc-cross/arm-linux-gnueabihf/9/../../../../arm-linux-gnueabihf/bin/ld: ./libwiringPi.so: undefined reference to `crypt@GLIBC_2.4'
collect2: error: ld returned 1 exit status

踩坑2：

报错：/libwiringPi.so: undefined reference to fcntl@GLlBC 2.28’交叉编译wiringPi库遇到了这个错误

因为要链接到动态库：-lwiringPi。

但是因为宿主机与目标机的glibc的版本不一样，你可以理解为gcc的编译版本不一致。

宿主机x86的为：2.31版本，而目标机ARM上面的为2.28版本

这个错误通常是由于交叉编译时使用的 gjlibc 版本与目标系统上的 glibc 版本不兼容导致的。GLIBC 2.28 是在较新的 glibc 版本中引入的函数，如果您的目标系统上的 glibc 版本低于 2.28，则会出现该错误。
解决这个问题的一种方法是更新目标系统上的 glibc 版本，以便与编译时使用的版本匹配。如果您无法更新目标系统上的 glibc 版本，可以尝试降低编译时使用的 glibc 版本。

博主做了哪些尝试呢？

第一个：在宿主机上面自己做一个wiringPi动态库，之前有讲过如何制作，找到官方的wiringPi库，进行制作。

但是后面由于不知道具体包含哪些源文件，所以制作出来的会报一些错误，用不了。

在这里我们要注意一下，-lwiringPi，链接的这个库libwiringPi.so必须是ARM架构的，也就是制作动态库时要用交叉编译arm-linux-gnueabihf-gcc，来编译这些文件

第二个：把官方wiringPi下载下来之后可以自己配置，但是他们默认是使用的gcc工具进行编译，编译完成之后这个.so文件是x86架构的，所以导致与目标机的架构不匹配，也无法运行。

解决办法：输入命令，我们发现好多都是gcc来编译的，在宿主机上面gcc编译出来的东西肯定是X86架构的，想要编译出来ARM架构的就需要arm-linux-gnueabihf-gcc来进行交叉编译。那么我们将gcc换成arm-linux-gnueabihf-gcc不就可以了吗

grep gcc -nir

你可以使用 sed 命令或文本编辑器来批量替换 Makefile 中的 gcc。以下是使用 sed 命令的示例

find . -name 'Makefile' -exec sed -i 's/gcc/arm-linux-gnueabihf-gcc/g' {} +

这个命令会在当前目录及其子目录下查找所有名为 Makefile 的文件，并将其中的 gcc 替换为 arm-linux-gnueabihf-gcc。

2.确保替换操作成功执行。你可以使用 grep 命令确认 gcc 是否已被替换：

grep -r 'arm-linux-gnueabihf-gcc' .

3.将所有gcc的换成arm-linux-gnueabihf-gcc之后，我们就可以回到wiringPi库底下重新进行安装。

./bulid

4.这时我们再查看这个.so文件时，已经变成ARM架构的了

5.交叉编译运行wiringPi库

已经可以编译成功了，比较纳闷的就是，指定在/usr/local/lib目录下去找wiringPi库找不到，我把他复制到当前目录下，并创建好软链接之后便可以生成可执行文件且可以运行了。不过好歹也是能够交叉编译wiringPi库了。

原文地址：https://blog.csdn.net/v13111329954/article/details/142673904

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