嵌入式Lua开发环境的搭建

• 背景

作为一个嵌入式软件从业者，近几年的工作经历渐渐感觉到了从事嵌入式软件开发，工作投入高而产出低。提高工作效率的方法，笔者认为其之一是尽量避免使用C/C++语言进行嵌入式系统层面的开发，而是根据开发的具体系统功能，选择适合语言来开发。通常而言，C/C++的运行效率高而开发效率低，大多数脚本语言则运行效率不及使用C/C++开发的应用，而开发效率要高很多。

近来半载在“高人”的带领下，接触到了基于开源项目openwrt的嵌入式系统开发，而巧合的是openwrt系统的几个核心组件自带了Lua脚本编程接口；在接触openwrt之前我也浅略地学过Lua语言，并在工作实际中运用了Lua语言脚本。Openwrt开源项目中的ubus/uloop，是一个进程间通信的组件，可以很大程度上加速多进程项目的开发；此外openwrt还可以为我们编译zeromq及其Lua接口，这几点促使笔者使用openwrt编译了嵌入式Lua开发环境，并测试在安卓手机可以正常运行：这样就可以通过SSH连接到手机上进行一些简单的Lua脚本开发了。

该Lua开发环境也可以运行在常见的嵌入式ARM/Linux系统上，虽然笔者未曾测试过。除了openwrt的几个核心组件（ubus/uloop/uci等）它还集成了以下Lua库，基于笔者的经验，基于这些Lua库可以完成绝大多数的嵌入式系统服务的开发工作：

Lua-cjson/luabitop/lua-openssl/luasocket/luaposix/luasql/lzmq。

 

• 使用openwrt编译

笔者使用的openwrt 版本为19.07。作为一个通常用于开发路由器、网关的开源项目，它通常会禁用交叉编译器的软浮点支持，需要修改两处使能ARM平台的硬浮点支持，首先，为bcm53xx平台添加浮点计算的配置：

之后，修改交叉工具链的后缀名：

然后，执行make menuconfig选中bcm53xx芯片平台，并清除大部分不需要编译的软件包，仅保留我们需要的与Lua相关的软件包：

最后，确认生成的.config文件中，软浮点支持是被禁用了的（CONFIG_SOFT_FLOAT is not set）：

这样就可以编译openwrt了。注意到我们清除了太多的我们不需要的软件包（包括openwrt默认选译的一些软件包），最终编译openwrt失败，仅管我们所需要的，与Lua相关的软件包都编译成功了：

编译完成后，我们对根文件系统root-bcm53xx建立一个Git仓库，下面的工作就是需要对这个仓库进行修改，以将其制作成我们想要的Lua开发环境：

• 对二进制文件的修改

由于我们只选择了Lua相关的软件包，编译得到的根文件系统中的文件是比较少的，当然也与根文件系统很多文件夹是空文件夹相关：

除了删除一些不需要的文件外（如openwrt编译出来的内核驱动模块等），笔者编写了三个简单的shell脚本（这三个脚本均可以在压缩包中找到；暂时未上传至服务器），记录了对ELF可执行文件及一些动态库的修改，主要目的是为了让该Lua开发环境能在任意设备上正常运行。

首先，修改可执行文件的动态链接器，修改为/lia目录下的ld-linux-armhf.yejq：

其次，修改/usr目录为/usa目录，以避免在ARM/Linux系统上与现有的文件系统上的/usr目录冲突：

最后，修改动态链接器ld-2.27.so，将环境变量解析时的LD_更改为LA_；同时将/lib目录修改成为/lia，这样动态链接器不会受以LD_为前缀的环境变量的影响，也不会从/lib:/usr/lib目录下寻找动态库文件（而会从/lia:/usa/lia目录下寻找动态库）：

至此，Lua开发环境的二进制文件修改就结束了。这三点应当能够保证它能在很多嵌入式ARM/Linux上正常运行。由于64位ARM处理器也能够加载32位的ARM应用，它也应该能够在64位ARM平台上运行。需要注意的有两点，一个是时间相关的，Lua应用在获取系统时间时，会访问/etc/localtime时区数据文件，这个在开发环境中是没有的，需要使用者自己去解决；另一个是与网络解析相关的，需要访问/etc/resolv.conf文件，这个文件也是没有的，可以手动添加。笔者后继会完善这个Lua开发环境（暂时不上传），但不会更新此博客。如果有需要的可以发邮件至[email protected]，笔者会将安装的压缩包发过去（不需积分^_^）。

 

• 在安卓手机上安装

笔者没有编写的安装脚本，下图是笔者在安卓手机上的安装过程：

安装完成后，可以试着运行一下，Lua解析器可以正常加载一些模块，如lzmq等：

至此，我们就可以在安卓手机或非openwrt-based的嵌入式ARM/Linux设备上开发简单的Lua系统服务了。