一、交叉编译是什么？为什么要交叉编译？

1.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。

比如：
在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；
在ubuntu上面编写树莓派的代码，并编译成可执行代码，是在树莓派Linux上面运行，不是在ubuntu linux上面运行。

之前我们在学习C51、STM32的时候，并没有进行交叉编译，那是因为交叉编译发生在keil等（集成环境）里面，集成环境已经帮我们做好了，不需要我们关心。

2.为什么要交叉编译

平台上不允许或不能够安装我们所需要的编译器：
① 目的平台上的资源贫乏，无法运行我们所需要编译器，比如C51。
② 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)

所以即使是树莓派这样高配置的平台，也需要交叉编译工具，因为平台运行至少需要两样东西：bootloader（启动引导代码）以及操作系统核心。
因为要进行操作系统的安装，首先要进行编译，即在宿主机上利用交叉编译工具链进行编译，在移植到目标机上运行，这里引入了两个名词：
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。

二、(树莓派)交叉编译工具链的安装

这里介绍基于树莓派开发时交叉编译工具链的安装，其它平台上的安装类似。

首先在https://github.com/raspberrypi/下载树莓派交叉编译工具链：
在这里插入图片描述
将下载下来的交叉编译工具安装包传给宿主机Ubuntu，并进行后续的安装和配置：
首先将安装包解压，进入以下文件夹：tools-master/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin
其中arm-linux-gnueabihf-gcc就是我们需要的交叉编译工具链，注意到这是一个软链接。(文章后面会讲什么是软链接和硬链接)，接下来我们来配置一下交叉编译工具链。

1.临时有效

我们需要将交叉编译工具链的文件路径加到环境变量当中

echo $PATH查看系统环境变量：
在这里插入图片描述
pwd查看当前目录

使用export PATH命令将当前目录加到环境变量中去(环境变量最后一个冒号后加上当前路径)，即终端执行以下命令：
export PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/home/cai/lessonPi/tools-master/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin
配置完成后，我们回到用户目录，执行arm-linux-gnueabihf-gcc -v命令看是否配置成功
在这里插入图片描述
配置完成，但仅限于当前终端，重新打开一个终端，仍然不能使用交叉编译工具。
此种方法临时有效。

2.永久有效

修改工作目录下的 .bashrc 隐藏文件，配置命令终端。
打开.bashrc文件，在文件最后加上配置好的环境变量，保存退出。
在这里插入图片描述
执行source .bashrc命令，加载配置文件，使配置文件马上生效。
此时，交叉编译工具链永久生效了，即使我们打开新的终端，也能使用。
（注意：以上命令是在用户目录下执行）

三、带wiringPi库的交叉编译

配置好交叉编译工具链后，我们使用它在Ubuntu下编译好代码，然后拿到树莓派上面去运行。
之前我们树莓派外设开发中，通过树莓派对继电器进行控制，代码 demo0.c 如下：

#include <stdio.h>                                                                                                                                                                                           
#include "wiringPi.h"
#define SWITCHER 7

int main()
{
    
    
    int cmd = 0;
    if(wiringPiSetup() == -1) 
    {
    
       
        printf("硬件接口初始化失败\n");
        return -1; 
    }   
    pinMode(SWITCHER,OUTPUT);
    digitalWrite(SWITCHER,HIGH);

    while(1)
    {
    
       
        printf("请输入0/1：0-断开开关，1-导通开关\n");
        scanf("%d",&cmd);
        getchar();
        if(cmd == 1)
        {
    
    
            digitalWrite(SWITCHER,LOW);
        }else if(cmd == 0)
        {
    
    
            digitalWrite(SWITCHER,HIGH);
        }
        cmd = 10; 
    }   
    return 0;
}

由于使用了wiringPi库，我们在编译时需要链接该库：gcc demo0.c -lwiringPi
在这里插入图片描述
注：关于树莓派外设开发，参考文章：树莓派wiringPi库详解

现在我们假如树莓派上不能使用gcc工具进行编译，又要使编译的代码能够在树莓派上运行，这时就需要用到交叉编译了，在Ubuntu上使用交叉编译工具链编译好代码，拿到树莓派上运行。

注意：
1.正常情况下我们先要交叉编译wiringPi库，编译出适合树莓派的库，这时候交叉编译可执行程序，链接库的格式才是正确的。
2. 进行程序编译，交叉编译时通过-I -L来指定所需的头文件和库(已经交叉编译好的库)。

下面具体演示一下带wiringPi库的交叉编译：
由于wiringPi库的官网无法下载，我们在网上找到了一份wiringPi库文件，尝试一下能否正常使用。将wiringPi库文件传输给Ubuntu，先看一下INSTALL文件，即怎么安装的问题。赋予build文件可执行权限，wiringPi库目录下执行.build命令进行安装：
在这里插入图片描述
wiringPi库在 /usr/local/lib目录下

尝试使用一下这个wiringPi库：arm-linux-gnueabihf-gcc demo0.c -L /usr/local/lib/ -lwiringPi

发现缺少头文件wiringPi.h

头文件在上面这个目录下，我们链接上这个头文件再次进行编译：arm-linux-gnueabihf-gcc demo0.c -L /usr/local/lib/ -lwiringPi -I /home/cai/lessonPi/WiringPi/wiringPi
在这里插入图片描述

我们发现，编译还是不成功，实际上这是因为我们在网上下载的这个wiringPi库不是基于arm平台编译的，不妨看一下它的文件类型，很明显是基于x86架构的。
在这里插入图片描述
为了解决这个问题，我们只能将树莓派上现成的wiringPi库拿过来。树莓派下的wiringPi库如下：
注意：libwiringPi.so是 软链接，拿过去是不能用的，而应该把真正的库libwiringPi.so.2.50拿过去。
将树莓派上的库拿过去之后(chmod +x libwiringPi)，为了方便使用，需要重新生成软链接，生成软链接命令：ln -s libwiringPi.so.2.50 libwiringPi.so
在这里插入图片描述
再次交叉编译demo0.c，编译成功

但是无法执行，这是肯定的，因为我们编译的是在arm平台上运行的代码，不妨查一下文件类型

是在arm架构下运行的。我们把它拿到树莓派上看看是否运行成功

运行成功。