树莓派学习笔记——交叉编译工具链

0.前言

【1】为什么要使用交叉编译

    交叉编译工具较快开发的速度。树莓派中已经安装了gcc工具链，可在树莓派中直接编译源代码生成可执行文件。于此同时，PC机上也可使用gcc工具链生成可执行代码，但是和树莓派上的gcc工具不同，PC机上的gcc工具生成intel或amd芯片上可执行的代码，但树莓派却是arm系列的芯片，显然存在不小的差异。那么使用交叉工具链便可在PC机上开发树莓派中可执行程序。

    虽然树莓派的主频可达700MHz远高于一般的嵌入式系统，但相比于PC机其性能还是差些，使用交叉工具链可节约开发时间。在编译链接同等规模的代码时，PC机所用的时间应少于树莓派所用时间，通过交叉编译的方法提高效率。

【2】PC机环境 ubuntu 14.04 amd64

    请注意32位系统和64位系统存在差异，请注意博文中相关章节的描述。本文的程序在ubunut 14.04 amd64系统，lubuntu 14.04 i386系统中测试通过（硬盘安装，非虚拟机环境）。

1.设置交叉工具链

【1】下载必要的软件和工具

    sudo apt-get install build-essential git

【2】clone交叉工具链

    在home路径下建立一个文件夹取名为rpi

    mkdir rpi

    进入该目录并执行clone操作(更正一处错误)

    cd rpi

    git clone git://github.com/raspberrypi/tools.git

    请注意clone的时间较长请耐心等待。clone完成之后可进入以下目录查看工具链的具体内容。

    cd ~/rpi/tools/arm-bcm2708/

    【特别提醒】

    克隆完成之后可以通过pull更新tools

    cd ~/rpi/tools

    git pull origin

    该目录中存在4个文件夹，本例使用gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian 或 gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64。前者对应32位系统后者对应64位系统。

    arm-bcm2708hardfp-linux-gnueabi  

    gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian

    arm-bcm2708-linux-gnueabi        

    gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64

【3】加入环境环境变量

    在/.bashrc文件中加入gcc交叉工具链目录。

    sudo gedit ~/.bashrc

    在该文件最后加入交叉工具链所在目录。请注意~符号表示HOME路径，.bashrc为隐藏文件。

    【32位系统】

    export PATH=$PATH:$HOME/rpi/tools/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian/bin

    【64位系统】

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

    请注意PATH代表环境变量，:冒号代表追加。

    保存并退出文件，接着执行以下指令以便立即更新当前控制台所包含的环境变量。

    source .bashrc

【4】简单测试

    为了测试交叉工具链是否安装成功，可在控制台中输入

    arm-linux-gnueabihf-gcc -v

    控制台中输出内容如下，次步骤可证明交叉工具链安装完成且环境变量设置无误。

图1 arm-linux-gnueabihf-gcc版本信息

2.简单的例子

    编写一个测试文件，在PC机上完成编译然后通过FTP上传到树莓派中并执行。

    【测试代码】

    文件名为hello-world.c，该例子仅测试交叉编译是否成功并简单测试了浮点数功能。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    float pi = 3.14;    
    printf("Hello World\n");
    printf("%.2f\n",2*pi);
}

    【交叉编译——简单指令】

    cd进入hello-world.c所在目录，输入以下指令以生成可执行文件。请注意该可执行文件不能在PC机上运行。

    arm-linux-gnueabihf-gcc hello-world.c -o hello-world

    最终可在hello-world.c的同目录中生成hello-world可执行文件。

    【交叉编译——makefile】

    当然也可在该目录下建立makefile文件，简单的makefile文件如下

CC=arm-linux-gnueabihf-gcc
hello-world:hello-world.o
clean:
    rm -rf hello-world.o hello-world

    在makefile文件中使用了至少两条隐含规则，CC为默认工具链；*.o文件由同名的*.c文件生成。

    那么在控制台中输入make即可生成可执行文件。

    【FTP上传】

    可在ubuntu中安装filezilla软件，该软件具有ubuntu版本可通过ubuntu软件中心直接安装。ubuntu版本和windows使用方法相同。

图2 使用FileZilla上传文件

    【SSH登陆执行】

    假设raspberry的IP地址为192.168.1.107，可使用以下指令登陆raspberry

    ssh [email protected]

    登陆之后进入可执行文件所在目录，修改该文件的执行权限。

    sudo chmod 755 hello-world

    该文件的所有者为pi，所有者pi对于该可执行文件具有可写可读可执行权限（7），755中的后两个55为可读与可执行，本例中对于hello-world用处不大。

    输入以下指令便可运行该文件

    ./hello-world

    控制台输出结果，至此可完全证明交叉工具链工作正常。

图3 树莓派中执行结果

3.总结

    最近也时工作需要重新学习了交叉工具链的安装和使用。网上阅读了很多关于树莓派交叉工具链的资料，反复尝试总是出现问题，可能为树莓派版本和交叉工具链版本差异产生的问题。希望这篇博文可以帮助各位，如果存在问题请留言。

4.参考资料

【1】Development Environment for the Raspberry Pi using a Cross Compiling Toolchain and Eclipse