树莓派交叉编译和Linux内核编译

一.什么是交叉编译：

        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。 我们再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

编译：是在一个平台上生成在该平台上的可执行代码。

二.为什么要交叉编译：
        1.因为目的平台上的资源贫乏，无法运行我们所需要编译器
        2.树莓派是不是就不需要交叉编译？
            错。也要  树莓派有时又是因为目的平台还没有建立，连操作系统都没有，根本谈不上运行什么编译器，操作系统也是代码，也要编译。

3.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。
        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。

三.交叉编译工具链的安装

        1.下载地址：https://github.com/raspberrypi/

        2.从共享文件夹拷贝到工作目录：cp /mnt/hgfs/share/tools-master.zip .
        3.解压：unzip tools-master.zip

        4.进入目标文件夹： cd /home/wkk/lessonPI/tools-master/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin
        5.pwd获得路径；echo $PATH 获得当前环境变量的值

        6.临时有效，配置环境变量
        PATH 环境变量 export PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/home/CLC/lessonPI/tools-master/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin
        7.永久有效，配置环境变量

                7.1.修改工作目录下的.bashrc 隐藏文件，配置命令终端的：vi /home/CLC/.bashrc 
                7.2在文件最后一行加入export PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/home/CLC/lessonPI/tools-master/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin
                7.3.source /home/CLC/.bashrc 加载配置文件，马上生效配置。

四.交叉编译文件：

        1.检查下交叉编译工具对不对：arm-linux-gnueabihf-gcc -v4.8.3

        2.编译文件：arm-linux-gnueabihf-gcc  xxx.c -o xxx

        3.如何把编译生成的可执行文件下载到开发板：
                scp clientInPi pi@192.168.43.30:/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

五. 带wiringPi库的交叉编译如何进行
        1. 正常我们先要交叉编译wiringPi库，编译出的库适合树莓派，这时候交叉编译可执行程序的试试，链接库的格式也是正确的。
        2. 通过-I -L来指定：

                -I（大写i）表示将路径 /home/CLC/lessonPI/WiringPi/wiringPi作为第一个寻找头文件的目录，寻找的顺序是：/home/CLC/lessonPI/WiringPi/wiringPi-->/usr/include-->/usr/local/include 。

                -L 表示先以指定的路径作为第一个寻找库文件的目录，寻找的顺序是：指定路径-->/lib-->/usr/lib-->/usr/local/lib

                -l(小写L) 参数就是用来指定程序要在-L指定的路径中链接的库，-l参数紧接着就是库名。
         
                 因为链接的库的格式不对，是宿主机的平台，出现以下错误
        arm-linux-gnueabihf-gcc demo2.c -I /home/CLC/lessonPI/WiringPi/wiringPi -lwiringPi
        /home/CLC/lessonPI/tools-master/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin/../lib/gcc/arm-linux-gnueabihf/4.8.3/../../../../arm-linux-gnueabihf/bin/ld: cannot find -lwiringPi
        collect2: error: ld returned 1 exit status

        3. 把树莓派的wringPI库拿上来用

               3.1 软链接：
                参考文章： https://www.cnblogs.com/zhangna1998517/p/11347364.html
                概念：
                     1. 软链接文件有类似于Windows的快捷方式。
                     2. 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。
                     3. 你选定的位置上生成一个文件的镜像，不会占用磁盘空间
                如何生成：
                                ln -s libwiringPi.so.2.50 libwiringPi.so 
                                指令 参数   要被链接的文件    软链接文件名字

                3.2硬链接：ln libwiringPi.so.2.50 libwiringPi.so 
                         它会在你选定的位置上生成一个和源文件大小相同的文件

六.树莓派Linux源码目录树分析

        1.参考资料：https://www.cnblogs.com/senior-engineer/p/4929703.html
        2.大约1.3w个C文件  1100w行代码，Linux是开源，免费，LInux开源社区工作者共同维护，爱好，Linux是一个开源的，支持多架构多平台代码，可以执行非常高，但是Linux内核编译出来一般就几M.   4M，因为支持多平台，多架构，所以编译之前要配置，配置成适合的目标平台来用

   ARM: 海思 友善之臂 RK 树莓派 nanoPi
    X86:           PowerPC   MIPS

七.树莓派Linux源码配置

        1.驱动代码的编写
                1.1驱动代码的编译需要一个提前编译好的内核，编译内核就必须配置，配置的最终目标会生成 .config文件，该文件指导Makefile去把有用东西组织成内核
               1.2 厂家配linux内核源码，比如说买了树莓派，树莓派linux内核源码
                    第一种方式：
                        cp 厂家.config .config
                    第二种方式：
                        make menuconfig 一项项配置，通常是基于厂家的config来配置
                    第三种方式：
                        完全自己来
       2.如何配置树莓派的Linux内核

                    驱动两种加载方式：
                            1. 编译进内核  zImage包含了驱动
                            2. M 模块方式生成驱动文件xxx.ko  系统启动后，通过命令inmosd xxx.ko 加载
                   内核配置：
            ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make bcm2709_defconfig
            指定ARM架构   指定编译器                      树莓派          主要核心指令

八.树莓派Linux内核编译  

                8.1编译：
            ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make -j4 zImage modules dtbs
                                                                            make指定用多少电脑资源进行编译
                                                                            zImage生成内核镜像
                                                                            modules要生成驱动模块
                                                                            dtbs生成配置文件

               8.2 编译成功后，看到源码树目录多了vmlinux,失败则无此文件，成功后，目标zImage镜像arch/arm/boot底下

               8.3 打包zImage成树莓派可用的xxx.img
                    ./scripts/mkknlimg arch/arm/boot/zImage ./kernel_new.img

               8.4 数据拷贝
                        8.4.1mkdir data1 data2（注意权限要为可读可写）
                        8.4.2 挂载U盘
                              ​​​​​​​  sudo mount /dev/sdb1 data1   一个fat分区，是boot相关的内容，kernel的img
                                sudo mount /dev/sdb2 data2   一个是ext4分区，也就是系统的根目录分区。

              8.5安装modules, 设备驱动文件：（支持 hdmi usb wifi io ...）
                       sudo ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- KERNEL=kernel7 make INSTALL_MOD_PATH=/home/chenlc/data2 modules_install

             8.6 安装更新 kernel.img 文件，注意镜像名字是kernel7.img
                       8.6.1 先备份
                                    cd /home/chenlc/data1
                                    cp kernel7.img kernel7OLD.img
                      8.6.2 再把编译新生成的拷贝到data1，起名kernel7.img
                                   cp kernel_new.img /home/chenlc/data1/kernel7.img
            8.7 拷贝配置文件
                        cp arch/arm/boot/dts/.*dtb* /home/chenlc/data1