【OrangePi Zero2的系统移植】交叉编译工具链配置、wiringOP库、智能分类工程代码

一、交叉编译工具链配置
二、交叉编译wiringOP库
三、交叉编译智能分类工程代码
四、Makefile 用于编译 WiringPi 库

一、交叉编译工具链配置

1、关于编译

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。

2、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 -o hello hello.c

运行:

./hello

输出结果为：

Hello, world!

3、交叉编译

交叉编译是指在当前的编译平台上，生成能在体系结构不同的另一种目标平台上运行的可执行文件。例
如，在x86平台上，使用针对ARM平台的工具，开发针对ARM平台的可执行程序，这个编译过程称为交
叉编译。

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;
}

想要在x86平台上进行交叉编译，并在ARM平台上运行这个程序。首先需要在家目录下的.bashrc最后配
置添加交叉编译工具链：

test@test:~$ vi .bashrc

最后面添加

export PATH=$PATH:/home/$(whoami)/orangepi-build/toolchains/gcc-arm-9.2-2019.12-
x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin

然后断开重连桌重新登陆后, 执行export指令，即可看到最新导入的PATH环境变量

test@test:~$ export
declare -x DBUS_SESSION_BUS_ADDRESS="unix:path=/run/user/1000/bus"
declare -x DISPLAY="localhost:10.0"
declare -x HOME="/home/pg"
declare -x LANG="en_US.UTF-8"
declare -x LC_ADDRESS="zh_CN.UTF-8"
declare -x LC_IDENTIFICATION="zh_CN.UTF-8"
declare -x LC_MEASUREMENT="zh_CN.UTF-8"
declare -x LC_MONETARY="zh_CN.UTF-8"
declare -x LC_NAME="zh_CN.UTF-8"
declare -x LC_NUMERIC="zh_CN.UTF-8"
declare -x LC_PAPER="zh_CN.UTF-8"
declare -x LC_TELEPHONE="zh_CN.UTF-8"
declare -x LC_TIME="zh_CN.UTF-8"
declare -x LESSCLOSE="/usr/bin/lesspipe %s %s"
declare -x LESSOPEN="| /usr/bin/lesspipe %s"
declare -x LOGNAME="pg"
declare -x MOTD_SHOWN="pam"
declare -x OLDPWD="/home/pg/orangepi-build/toolchains/gcc-arm-9.2-2019.12-x86_64-
aarch64-none-linux-gnu/bin"
declare -x
PATH="/home/pg/.local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin
:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin:/home/pg/orangepibuild/toolchains/gcc-arm-9.2-2019.12-x86_64-aarch64-none-linuxgnu/bin:/home/pg/orangepi-build/toolchains/gcc-arm-9.2-2019.12-x86_64-aarch64-
none-linux-gnu/bin"

同时执行aarch64-none-linux-gnu-gcc --version 可以看到对应的版本号：

test@test:~$ aarch64-none-linux-gnu-gcc --version
aarch64-none-linux-gnu-gcc (GNU Toolchain for the A-profile Architecture 9.2-
2019.12 (arm-9.10)) 9.2.1 20191025
Copyright (C) 2019 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions. There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

在x86平台上进行交叉编译，可以使用以下命令：

aarch64-none-linux-gnu-gcc -o hello hello.c

利用file命令可以看到编译出来的程序是ARM aarch64的二进制程序

test@test:~/test$ file hello
hello: ELF 64-bit LSB executable, ARM aarch64, version 1 (SYSV), dynamically
linked, interpreter /lib/ld-linux-aarch64.so.1, for GNU/Linux 3.7.0, with
debug_info, not stripped

这时候需要将该文件拷贝到比如香橙派等ARM开发板上运行，在X86宿主机上是无法正常运行的。

scp hello orangepi@192.168.1.28:/home/orangepi

二、交叉编译wiringOP库

在之前《3.1 wiringPi外设SDK安装》里，我们是直接在香橙派里直接编译的wiringOP库，这一节讲解利
用《6.2交叉编译工具链配置》配置出来的交叉编译工具编译一直wiringOP库。

修改build.sh脚本，在echo “WiringPi Library” 之前添加：

mkdir $PWD/_INSTALL/usr/local/bin -p
mkdir $PWD/_INSTALL/usr/local/include -p
mkdir $PWD/_INSTALL/usr/local/lib -p

修改devLib/Makefile、gpio/Makefile、wiringPiD/Makefile

将所有Makefile中的CC := gcc 改成 CC := aarch64-none-linux-gnu-gcc

修改devLib/Makefile、gpio/Makefile、wiringPiD/Makefile 、wiringPi/Makefile

修改DESTDIR?=/usr 替换为DESTDIR?= $(shell pwd)/../_INSTALL/usr

修改wiringPi/Makefile

将$Q ln -sf $(DESTDIR)$(PREFIX)/lib/libwiringPi.so.$(VERSION)
$(DESTDIR)/lib/libwiringPi.so修改为：$Q ln -sf
$(DESTDIR)$(PREFIX)/lib/libwiringPi.so.$(VERSION)
$(DESTDIR)$(PREFIX)/lib/libwiringPi.so

修改devLib/Makefile

将$Q ln -sf $(DESTDIR)$(PREFIX)/lib/libwiringPiDev.so.$(VERSION)
$(DESTDIR)/lib/libwiringPiDev.so修改为：$Q ln -sf
$(DESTDIR)$(PREFIX)/lib/libwiringPiDev.so.$(VERSION)
$(DESTDIR)$(PREFIX)/lib/libwiringPiDev.so

devLib/Makefile

INCLUDE = -I. 修改为INCLUDE = -I. -I$(DESTDIR)$(PREFIX)/include

然后执行：

./build

然后输入26(选择板子为修改DESTDIR?=/usr 替换为orangepizero2)

这时候，就会wiringOP-master下生成_INSTALL目录，里面有完整编译出来的库文件和头文件

test@test:~/test/wiringOP-master/_INSTALL$ tree -a
.
└── usr└── local├── bin│ 	└── gpio├── include│ 	├── ads1115.h│ 	├── bmp180.h│ 	├── drcNet.h│ 	├── drcSerial.h│ 	├── ds1302.h│ 	├── ds18b20.h│ 	├── font.h│ 	├── gertboard.h│ 	├── htu21d.h│ 	├── lcd128x64.h│ 	├── lcd.h│ 	├── max31855.h│ 	├── max5322.h│ 	├── maxdetect.h│ 	├── mcp23008.h│ 	├── mcp23016.h│	├── mcp23016reg.h│ 	├── mcp23017.h│ 	├── mcp23s08.h│ 	├── mcp23s17.h│ 	├── mcp23x0817.h│ 	├── mcp23x08.h│ 	├── mcp3002.h│ 	├── mcp3004.h│ 	├── mcp3422.h│ 	├── mcp4802.h│ 	├── oled.h│ 	├── OrangePi.h│ 	├── pcf8574.h│ 	├── pcf8591.h│ 	├── piFace.h│ 	├── piGlow.h│ 	├── piNes.h│ 	├── pseudoPins.h│ 	├── rht03.h│ 	├── scrollPhat.h│ 	├── sn3218.h│ 	├── softPwm.h│ 	├── softServo.h│ 	├── softTone.h│ 	├── sr595.h│ 	├── w25q64.h│ 	├── wiringPi.h│ 	├── wiringPiI2C.h│ 	├── wiringPiSPI.h│ 	├── wiringSerial.h│ 	├── wiringShift.h│ 	└── wpiExtensions.h├── lib│ 	├── libwiringPiDev.so -> /home/pg/test/wiringOPmaster/devLib/../_INSTALL/usr/local/lib/libwiringPiDev.so.2.46│ 	├── libwiringPiDev.so.2.46│ 	├── libwiringPi.so -> /home/pg/test/wiringOPmaster/wiringPi/../_INSTALL/usr/local/lib/libwiringPi.so.2.46│ 	└── libwiringPi.so.2.46└── share└── man└── man1└── gpio.1

后面我们就可以把_INSTALL里的内容拷贝到香橙派的根目录下，然后执行

sudo ldconfig

就可以使用该库了，可以使用

sudo gpio readall

测试库是否链接正常。

三、交叉编译智能分类工程代码

原有项目的目录结构为：

test@test:~/garbage$ tree
.
├── garbage.c
├── garbage.h
├── garbage.py
├── main.c
├── myoled.c
├── myoled.h
├── pwm.c
├── pwm.h
├── socket.c
├── socket.h
├── uartTool.c
└── uartTool.h

调整目录结构:

test@test:~/garbage$ tree -a
.
├── inc
│ ├── garbage.h
│ ├── myoled.h
│ ├── pwm.h
│ ├── socket.h
│ └── uartTool.h
├── src
│ ├── garbage.c
│ ├── garbage.py
│ ├── main.c
│ ├── myoled.c
│ ├── pwm.c
│ ├── socket.c
│ └── uartTool.c

增加3rd目录，用于存放wiringOP和python3.10等第三方依赖库和头文件。需增加如下几个依赖库.

首先，从香橙派上利用apt download下载依赖包的头文件和库文件，并拷贝到宿主机里：

apt download zlib1g zlib1g-dev libpython3.10 libpython3.10-dev libexpat1
libexpat1-dev libcrypt1 libcrypt-dev
scp *.deb test@192.168.1.10:/home/test #test为宿主机用户名， 192.168.1.10为宿主机ip

然后，利用dpkg -x命令解压deb文件到garbage/3rd目录下：

dpkg -x libpython3.10_3.10.12-1~22.04.2_arm64.deb garbage/3rd
dpkg -x libpython3.10-dev_3.10.12-1~22.04.2_arm64.deb garbage/3rd/
dpkg -x libcrypt1_1%3a4.4.27-1_arm64.deb garbage/3rd/
dpkg -x libexpat1_2.4.7-1ubuntu0.2_arm64.deb garbage/3rd/
dpkg -x libpython3.10-dev_3.10.12-1~22.04.2_arm64.deb garbage/3rd/
dpkg -x libpython3.10_3.10.12-1~22.04.2_arm64.deb garbage/3rd
dpkg -x libexpat1_2.4.7-1ubuntu0.2_arm64.deb garbage/3rd/
dpkg -x libexpat1-dev_2.4.7-1ubuntu0.2_arm64.deb garbage/3rd/
dpkg -x libcrypt1_1%3a4.4.27-1_arm64.deb garbage/3rd/
dpkg -x zlib1g_1%3a1.2.11.dfsg-2ubuntu9.2_arm64.deb garbage/3rd/
dpkg -x libcrypt-dev_1%3a4.4.27-1_arm64.deb garbage/3rd/
dpkg -x zlib1g-dev_1%3a1.2.11.dfsg-2ubuntu9.2_arm64.deb garbage/3rd/

因为默认提供的aarch64-none-linux-gnu-gcc 9.2.0的版本编译是，如果去加载上面的依赖库是，会出
现库版本的依赖问题，因此。宿主机安装aarch64-linux-gnu-gc 11.2版本并使用该交叉编译工具：

sudo apt intall gcc-aarch64-linux-gnu

Makefile 文件内容如下：

CC := aarch64-linux-gnu-gcc
SRC := $(shell find src -name "*.c")
INC := ./inc \./3rd/usr/local/include \./3rd/usr/include \./3rd/usr/include/python3.10 \./3rd/usr/include/aarch64-linux-gnu/python3.10 \./3rd/usr/include/aarch64-linux-gnuOBJ := $(subst src/,obj/,$(SRC:.c=.o))TARGET=obj/garbageCFLAGS := $(foreach item, $(INC),-I$(item)) # -I./inc -I./3rd/usr/local/include
LIBS_PATH := ./3rd/usr/local/lib \./3rd/lib/aarch64-linux-gnu \./3rd/usr/lib/aarch64-linux-gnu \./3rd/usr/lib/python3.10LDFLAGS := $(foreach item, $(LIBS_PATH),-L$(item)) # -L./3rd/usr/local/libs
LIBS := -lwiringPi -lpython3.10 -pthread -lexpat -lz -lcrypt
obj/%.o:src/%.cmkdir -p obj$(CC) -o $@ -c $< $(CFLAGS)$(TARGET) :$(OBJ)$(CC) -o $@ $^ $(CFLAGS) $(LDFLAGS) $(LIBS)compile : $(TARGET)clean:rm $(TARGET) obj $(OBJ) -rfdebug:echo $(CC)echo $(SRC)echo $(INC)echo $(OBJ)echo $(TARGET)echo $(CFLAGS)echo $(LDFLAGS)echo $(LIBS).PHONY: clean compile debug

最后在工程里执行

make

就会在obj目录下生成garbage文件，将该文件拷贝到香橙派里即可执行。

四、Makefile 用于编译 WiringPi 库

在这里插入图片描述
这个 Makefile 主要用于编译 WiringPi 库。下面是对该 Makefile 的注释和一个简单的示例 Makefile 的解释：

# Makefile:
#   wiringPi - Wiring Compatible library for the Raspberry Pi
#
#   Copyright (c) 2012-2015 Gordon Henderson# 版本信息
VERSION=$(shell cat ../VERSION)
DESTDIR?=/usr
PREFIX?=/localLDCONFIG?=ldconfig# 如果没有设置 VERBOSE（$V），则默认关闭详细输出
ifneq ($V,1)
Q ?= @
endif# 静态库和动态库的文件名
STATIC=libwiringPi.a
DYNAMIC=libwiringPi.so.$(VERSION)# 调试选项（可以根据需要注释/取消注释）
# DEBUG = -g -O0  # 调试选项
DEBUG = -O2  # 优化选项# 编译器和选项
CC = gcc
INCLUDE = -I.
DEFS = -D_GNU_SOURCE
CFLAGS = $(DEBUG) $(DEFS) -Wformat=2 -Wextra -Winline $(INCLUDE) -pipe -fPIC
LIBS = -lm -lpthread -lrt -lcrypt# 板子类型设置，默认为 orangepioneplus-h6
BOARD = orangepioneplus-h6# 板子类型的额外编译选项
EXTRA_CFLAGS = -DCONFIG_ORANGEPI_LITE2# 源文件列表
SRC = wiringPi.c \wiringSerial.c wiringShift.c \piHiPri.c piThread.c \wiringPiSPI.c wiringPiI2C.c \softPwm.c softTone.c \mcp23008.c mcp23016.c mcp23017.c \mcp23s08.c mcp23s17.c \sr595.c \pcf8574.c pcf8591.c \mcp3002.c mcp3004.c mcp4802.c mcp3422.c \max31855.c max5322.c ads1115.c \sn3218.c \bmp180.c htu21d.c ds18b20.c rht03.c \drcSerial.c drcNet.c \pseudoPins.c \wpiExtensions.c \w25q64.c \oled.c OrangePi.c# 头文件列表
HEADERS = $(shell ls *.h)# 目标文件列表
OBJ = $(SRC:.c=.o)# 主要的目标，生成动态库
.PHONY: all
all: $(DYNAMIC)# 静态库的目标
.PHONY: static
static:@cat noMoreStatic# 生成动态库的规则
$(DYNAMIC): $(OBJ)@echo "[Link (Dynamic)]"$(CC) -shared -Wl,-soname,libwiringPi.so$(WIRINGPI_SONAME_SUFFIX) -o libwiringPi.so.$(VERSION) $(OBJ) $(LIBS)# 编译每个 .c 文件到 .o 文件的规则
.c.o:@echo [Compile] $<$(CC) -c $(EXTRA_CFLAGS) $(CFLAGS) $< -o $@# 清理生成的文件
.PHONY: clean
clean:@echo "[Clean]"rm -f $(OBJ) *~ core tags Makefile.bak libwiringPi.*# 生成 ctags
.PHONY: tags
tags: $(SRC)@echo [ctags]ctags $(SRC)# 安装头文件和动态库到指定位置
.PHONY: install
install: $(DYNAMIC)@echo "[Install Headers]"install -m 0755 -d $(DESTDIR)$(PREFIX)/includeinstall -m 0644 $(HEADERS) $(DESTDIR)$(PREFIX)/include@echo "[Install Dynamic Lib]"install -m 0755 -d $(DESTDIR)$(PREFIX)/libinstall -m 0755 libwiringPi.so.$(VERSION) $(DESTDIR)$(PREFIX)/lib/libwiringPi.so.$(VERSION)ln -sf $(DESTDIR)$(PREFIX)/lib/libwiringPi.so.$(VERSION) $(DESTDIR)/lib/libwiringPi.so$(LDCONFIG)# 卸载已安装的头文件和动态库
.PHONY: uninstall
uninstall:@echo "[UnInstall]"cd $(DESTDIR)$(PREFIX)/include/ && rm -f $(HEADERS)cd $(DESTDIR)$(PREFIX)/lib/ && rm -f libwiringPi.*$(LDCONFIG)# 生成依赖关系文件
.PHONY: depend
depend:makedepend -Y $(SRC)