【Matter】基于Ubuntu 22.04 交叉编译chip-tool

编译工程之际，记录一下编译过程，免得后续遗忘，总结下来chip-tool 交叉编译涉及到的知识点：

• 需要了解如何支持交叉编译，基于GN编译框架
• 需要理解应用库如何交叉编译，理解pkg-config的使用
• meson 编译（主要是编译glib 用到）

工具链准备

应该知道，交叉编译用到的编译链接库、包含头文件路径都应该是工具链可以默认可以搜索到的路径。

可以利用下面命令查看

echo 'main(){}' | arm-buildroot-linux-gnueabi-gcc -E -v -

经过试验输出如下：

Using built-in specs.
COLLECT_GCC=/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/bin/arm-buildroot-linux-gnueabi-gcc.br_real
Target: arm-buildroot-linux-gnueabi
Configured with: ./configure --prefix=/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32 --sysconfdir=/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/etc --enable-static --target=arm-buildroot-linux-gnueabi --with-sysroot=/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/arm-buildroot-linux-gnueabi/sysroot --enable-__cxa_atexit --with-gnu-ld --disable-libssp --disable-multilib --disable-decimal-float --with-gmp=/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32 --with-mpc=/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32 --with-mpfr=/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32 --with-pkgversion='Buildroot 2019.11.1' --with-bugurl=http://bugs.buildroot.net/ --disable-libquadmath --enable-tls --enable-threads --with-isl=/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32 --with-float=soft --with-abi=aapcs-linux --with-cpu=cortex-a9 --with-float=soft --with-mode=arm --enable-languages=c,c++ --with-build-time-tools=/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/arm-buildroot-linux-gnueabi/bin --enable-shared --disable-libgomp
Thread model: posix
gcc version 9.2.0 (Buildroot 2019.11.1) 
COLLECT_GCC_OPTIONS='-Os' '-pipe' '-E' '-v' '-mcpu=cortex-a9' '-mfloat-abi=soft' '-mabi=aapcs-linux' '-marm' '-mtls-dialect=gnu' '-march=armv7-a+mp+sec'
 /opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/libexec/gcc/arm-buildroot-linux-gnueabi/9.2.0/cc1 -E -quiet -v -isysroot /opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/arm-buildroot-linux-gnueabi/sysroot - -mcpu=cortex-a9 -mfloat-abi=soft -mabi=aapcs-linux -marm -mtls-dialect=gnu -march=armv7-a+mp+sec -Os
ignoring nonexistent directory "/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/arm-buildroot-linux-gnueabi/sysroot/usr/local/include"
#include "..." search starts here:
#include <...> search starts here:
 /opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/lib/gcc/arm-buildroot-linux-gnueabi/9.2.0/include
 /opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/lib/gcc/arm-buildroot-linux-gnueabi/9.2.0/include-fixed
 /opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/lib/gcc/arm-buildroot-linux-gnueabi/9.2.0/../../../../arm-buildroot-linux-gnueabi/include
 /opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/arm-buildroot-linux-gnueabi/sysroot/usr/include
End of search list.
# 1 ""
# 1 ""
# 1 ""
# 31 ""
# 1 "/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/arm-buildroot-linux-gnueabi/sysroot/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 32 "" 2
# 1 ""
main(){}
COMPILER_PATH=/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/libexec/gcc/arm-buildroot-linux-gnueabi/9.2.0/:/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/libexec/gcc/arm-buildroot-linux-gnueabi/9.2.0/:/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/libexec/gcc/arm-buildroot-linux-gnueabi/:/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/lib/gcc/arm-buildroot-linux-gnueabi/9.2.0/:/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/lib/gcc/arm-buildroot-linux-gnueabi/:/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/lib/gcc/arm-buildroot-linux-gnueabi/9.2.0/../../../../arm-buildroot-linux-gnueabi/bin/
LIBRARY_PATH=/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/lib/gcc/arm-buildroot-linux-gnueabi/9.2.0/:/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/lib/gcc/arm-buildroot-linux-gnueabi/9.2.0/../../../../arm-buildroot-linux-gnueabi/lib/:/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/arm-buildroot-linux-gnueabi/sysroot/lib/:/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/arm-buildroot-linux-gnueabi/sysroot/usr/lib/
COLLECT_GCC_OPTIONS='-Os' '-pipe' '-E' '-v' '-mcpu=cortex-a9' '-mfloat-abi=soft' '-mabi=aapcs-linux' '-marm' '-mtls-dialect=gnu' '-march=armv7-a+mp+sec'

通过以上打印，可以看到

#include "..." search starts here:
#include <...> search starts here:

指向了默认头文件的搜索路径，这里貌似看不到链接库路径，（为此后需要设置链接库路径埋下伏笔）

交叉编译脚本

先说下结果，编译用的是32位工具链，使用的编译命令是

./scripts/examples/gn_build_example.sh examples/chip-tool/ out/bcm6756 'target_cpu="arm" target_os="linux"'

脚本里编译大概分俩类，标准编译以及自定义编译，

diff --git a/build/toolchain/linux/BUILD.gn b/build/toolchain/linux/BUILD.gn
index abc61ab2bf..7eb20fbbf6 100644
--- a/build/toolchain/linux/BUILD.gn
+++ b/build/toolchain/linux/BUILD.gn
@@ -49,7 +49,7 @@ gcc_toolchain("linux_x86_clang") {
 }
 
 gcc_toolchain("linux_arm_gcc") {
 1.  _toolprefix = "arm-linux-gnueabihf-"
 2.  _toolprefix = "/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/bin/arm-buildroot-linux-gnueabi-"
 
   cc = "${_toolprefix}gcc"
   cxx = "${_toolprefix}g++"

可以看到，这里直接修改了基于32位平台的工具链，最好的办好是自己增加一个custom 工具链，关于custom工具链支持，后续正式项目采用

交叉编译脚本解读

 ./scripts/examples/gn_build_example.sh examples/chip-tool/ out/bcm6756 'target_cpu="arm" target_os="linux"'

以connectedhomeip 作为主目录，编译的入口是 ./build/coinfig/BUILDCONFIG.gn，这个是GN编译框架规定的，可以参照最简单的GN编译理解，框架是一样的。

上图原文链接：https://pingzhou.site/notes/gn_101.html
比较清晰的展示目录结构，帮助理解。基本分析了下SDK的编译，因为matter协议可以理解为跨平台的应用，所以编译目录结构以及功能上进行了模块话处理，可以通过import 导入一个文件变量，类似于C语言中的include 函数，而且定义了template，类似于C语言中的函数，可以细化管理整个编译命令。

为了帮助理解编译，可以通过print() 函数打印变量值

依赖库编译

先说一下结论，主要是依赖openssl 和glib库，如果之前编译过glib库就会知道，glib库有自己的依赖，比如zlib库以及libffi库。
准备交叉编译，库安装目录：

/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/arm-buildroot-linux-gnueabi/sysroot/usr/

openssl 交叉编译

1.代码clone 使用的是openssl-1.1.1l.tar.gz
2.解压、编译

./config no-asm shared --prefix=/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/arm-buildroot-linux-gnueabi/sysroot/usr --cross-compile-prefix=arm-buildroot-linux-gnueabi-

–prefix 指定了编译安装目录 --cross-compile-prefix 指定工具链信息

3.修改Makefile
去掉m64相关
4.make
5.sudo make install

glib库交叉编译

代码中编译使用glib2.45.1版本的是不行的，会报函数G_SOURCE_FUNC找不到

因为交叉编译的库，都应该来自于自己编译的库文件，所以我搜索了下glib2.45.1源码中是没有该函数定义的，所以找不到，之后下载了glib2.76.0，搜索后发现能找到函数定义，于是重新编译了库，后面就没再报这个错误了。

glib库2.6以上就采用了meson编译，所以需要熟悉一下meson的编译，跑一下简单历程，熟悉下用法，glib2.76.0库，有一个好处是会自己下载依赖库，不用像glib2.45.1 需要手动安装依赖

需要注意的是meson install 安装时可能会报错，提示

Meson build error "ModuleNotFoundError: No module named 'mesonbuild'"

这里是meson安装出问题了，不能用普通用户权限，必须sudo 权限下安装，卸载掉超级用户权限安装meson即可
参考链接：https://askubuntu.com/questions/1225195/meson-build-error-modulenotfounderror-no-module-named-mesonbuild

glib2.76.0编译，在源码目录里新建一个脚本build.sh，执行，会自动编译，亲测可用。最后是手动安装的sudo meson install

#!/bin/bash
set -e
 
DEVEL=/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/arm-buildroot-linux-gnueabi/sysroot/usr/
 
if [ -d _build ];then
rm -r _build
fi
mkdir _build
 
arch='arm-buildroot-linux-gnueabi-'
sys_root='/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/arm-buildroot-linux-gnueabi/sysroot'
#创建交叉编译配置文件cross_file.txt
 
#还可设置c_args等等类似 CFLAGS
echo "[constants]" > cross_file.txt
echo "arch = '${arch}'" >> cross_file.txt
echo "[binaries]" >> cross_file.txt
echo "c = arch + 'gcc'" >> cross_file.txt
echo "cpp = arch + 'g++'" >> cross_file.txt
echo "ar = arch + 'ar'" >> cross_file.txt
echo "ld = arch + 'ld'" >> cross_file.txt
echo "srtip = arch + 'strip'" >> cross_file.txt
echo "sys_root = '${sys_root}'" >> cross_file.txt
echo "pkg_config_libdir = '${sys_root}/usr/lib/pkgconfig'" >> cross_file.txt
 
#编译结果可运行平台的架构
echo "[host_machine]" >> cross_file.txt
echo "system = 'linux'" >> cross_file.txt
echo "cpu_family = 'arm'" >> cross_file.txt
echo "cpu = 'armv7hl'" >> cross_file.txt
echo "endian = 'little'" >> cross_file.txt
 
#类似于configure功能 meson configure 获取到可配置项
echo "[project options]" >> cross_file.txt
echo "prefix = '/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/arm-buildroot-linux-gnueabi/sysroot/usr'" >> cross_file.txt
echo "selinux = 'disabled'" >> cross_file.txt
echo "libelf = 'disabled'" >> cross_file.txt
 
#类似于执行configure
meson setup _build --cross-file cross_file.txt
cd _build
#编译 类似于make
ninja
cd ../ 
#类似于make install DESTDIR=$DEVEL
DESTDIR=$DEVEL meson install

matter交叉编译

需要设置链接库路径环境变量，新建一个set_env.sh脚本，设置环境

xing@xing-virtual-machine:~/work$ cat set_env.sh 
#export PATH=$PATH::/opt/crosstools-aarch64-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/bin

export PATH=$PATH:/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/bin
export PKG_CONFIG_PATH=/opt/toolchains/crosstools-arm-gcc-9.2-linux-4.19-glibc-2.30-binutils-2.32/arm-buildroot-linux-gnueabi/sysroot/usr/lib/pkgconfig

这里必须要执行，否则系统会因为找不到合适的链接目录，链接到宿主机，比如x86版本glib库，报一些变量值溢出问题

编译成功

梳理一下过程，设置环境变量，执行上面的set_env.sh，交叉编译所需库，安装好，然后执行一条脚本即可编译成功，源码SDK不需要修改

编译完，竟然有170多MB，使用strip 后，17M。这应用够大的！