第八篇 交叉编译华为云Iot SDK到Orangepi3B

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一、交叉编译华为云Iot SDK依赖

🔖开发板： Orangepi 3B

🔖目标操作系统： Orangepi3b_1.0.0_ubuntu_jammy_desktop_xfce_linux6.6.0-rc5

🔖编译平台： ubuntu22.04_x86_64虚拟机

🔖交叉编译器： gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-aarch64-none-linux-gnu.tar.xz
（注意：这里要清楚开发板和编译平台/宿主机各自的操作系统架构，下面才能正确选择交叉编译器）

🔖说明： 这里参考了官方提供的文档，可能由于版本更迭，按照文档的步骤有报错，而且文档没有提供可参考的交叉编译的使用说明，出错的解决方法网上也比较少，个人感觉不太友好。在文档中，分别编译了openssl库、paho库、zlib库、华为安全函数boundscheck库、libssh库、libnopoll库。下面是交叉编译这6个库移植到OrangePi3B的步骤，其中带★的库可以省略跳过，如果需求只是连接到iot平台，上报数据、发布命令，实现远程控制的基本功能的话，只需要移植不带★的库即可，在官方论坛有看到仅编译openssl和paho即可，经过测试不适用，还需要zlib和boundscheck，可能sdk新旧版本的不同。

1.宿主机安装交叉编译工具链

（1）选择下载交叉编译工具链

交叉编译工具链官方下载地址(国外)
?交叉编译工具链清华开源镜像站下载地址(国内)

（2）解压、添加环境变量、重启

sudo tar -xvf arm-gnu-toolchain-13.2.rel1-x86_64-aarch64-none-linux-gnu.tar.xz -C /mnt

sudo vi /etc/environment  
# 添加路径:/mnt/arm-gnu-toolchain-13.2.Rel1-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin

sudo reboot		#重启永久生效，也可以使用命令source /etc/environment，仅在当前会话生效

输入aarch按tab键能补全aarch64-none-linux-gnu-就可以了，也可以使用aarch64-none-linux-gnu-gcc -v查看版本

2.交叉编译依赖库

（0） 准备工作

sudo mkdir ~/mqtt_sdk && cd mqtt_sdk	# 在根目录下新建目录，存放以下编译过程库的源码和过程文件

sudo git clone https://github.com/huaweicloud/huaweicloud-iot-device-sdk-c.git  # 下载SDK源码

下面开始交叉编译sdk所需要的库,所有的库源码都下载到~/mqtt_sdk下

（1） 交叉编译openssl

sudo wget https://www.openssl.org/source/openssl-3.2.0.tar.gz	# 下载源码

sudo tar -zxvf openssl-3.2.0.tar.gz && sudo rm openssl-3.2.0.tar.gz && cd openssl-3.2.0/ # 解压

sudo ./config no-asm --prefix=$(pwd)/_install --cross-compile-prefix=/mnt/gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin/aarch64-none-linux-gnu-  
#配置,没有生成Makefile需要检查这一步，注意 要使用绝对路径，no-asm表示不使用汇编代码

# 接着我们vi打开生成的Makefile，搜索-m64有的可能是-m32,将这些链接选项都删掉，下面编译才不会报错

sudo make depend && sudo make -j20	#添加依赖并开始编译

sudo make install -j20	# 安装

编译完成后已经在顶层目录生成交叉编译的库文件，个人感觉也可以不用安装，直接拷贝这些文件。安装完成后，在源码目录下的_install/openssl/lib64生成的库文件，我们可以通过file libssl.so.3查看是否是交叉编译生成的目标平台文件

# 最后，直接把_install/目录下我们需要的库文件和头文件拷贝到SDK源码里
sudo cp _install/lib64/lib* ../huaweicloud-iot-device-sdk-c/lib/	# 库文件
sudo cp -r _install/include/openssl/ ../huaweicloud-iot-device-sdk-c/include/	# 头文件

（2） 交叉编译paho

sudo git clone https://github.com/eclipse/paho.mqtt.c.git	# 获取源码

编译paho库需要使用到openssl库以及头文件，这里需要在Makefile中先指定好

cd paho.mqtt.c/ && sudo vi Makefile #打开Makefile，搜索DOXYGEN_COMMAND这个字段，在下面加入链接openssl的路径，再指定编译器

LDFLAGS += -L/home/$(shell logname)/mqtt_sdk/openssl-3.2.0/_install/lib64 -lrt
CFLAGS += -I/home/$(shell logname)/mqtt_sdk/openssl-3.2.0/_install/include

CC ::= /mnt/gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin/aarch64-none-linux-gnu-gcc	# 如图所示

sudo make clean && sudo make -j20	# 开始编译，这里没有配置安装路径就不安装了

#编译完成后，可以在build/output/目录下看到生成的库和头文件，和前面一样，我们直接拷贝到桌面lib目录；
sudo cp build/output/libpaho-mqtt3* ../huaweicloud-iot-device-sdk-c/lib/	#拷贝库文件
sudo cp src/*.h ../huaweicloud-iot-device-sdk-c/include/base/  #头文件需要拷贝的sdk目录下include/base

（3） 交叉编译zlib

sudo wget https://github.com/madler/zlib/archive/v1.2.11.zip	# 下载源码

sudo unzip v1.2.11.zip	&& sudo rm v1.2.11.zip && cd zlib-1.2.11/	# 解压源码并删除压缩包

sudo CC=/mnt/gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin/aarch64-none-linux-gnu-gcc ./configure --prefix=$(pwd)/_install --libdir=$(pwd)/_install/lib --includedir=$(pwd)/_install/include	#配置交叉编译工具、安装路径等

sudo make -j20 && sudo make install	# 编译、安装

sudo cp _install/lib/libz.* ../huaweicloud-iot-device-sdk-c/lib/    # 拷贝库

sudo cp -r _install/include/ ../huaweicloud-iot-device-sdk-c/include/zlib    # 拷贝头文件

（4） 交叉编译华为安全函数库

sudo git clone https://gitee.com/openeuler/libboundscheck.git && cd libboundscheck/  # 获取源码

# vi打开Makefile，直接将CC?=gcc改成下面这样，sudo make在lib目录下生成libboundscheck.so即可
CC::=/mnt/gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin/aarch64-none-linux-gnu-gcc 

sudo make -j20	#编译
sudo cp lib/libboundscheck.so ../huaweicloud-iot-device-sdk-c/lib/       # 拷贝库文件

到这里就完成sdk依赖库的编译（对于只需要设备接入、上报数据和下发命令就足够了），以下是官方文档提到其它依赖库交叉编译

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（★5）交叉编译libssh

sudo wget https://www.libssh.org/files/0.10/libssh-0.10.6.tar.xz	# 下载源码

sudo tar -xvf libssh-0.10.6.tar.xz && sudo rm libssh-0.10.6.tar.xz && cd libssh-0.10.6/	# 解压

libssh使用cmake构建项目，这里我们直接打开源码顶层目录的CMakeList.txt，在前面增加以下内容即可

# 指定交叉编译器
set(CROSS_COMPILE /mnt/gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin/aarch64-none-linux-gnu-)
set(CMAKE_C_COMPILER ${CROSS_COMPILE}gcc)
set(CMAKE_CXX_COMPILER ${CROSS_COMPILE}g++)

# 指定INSTALL、README提到的几个选项
set(ZLIB_LIBRARY /home/zzk/mqtt_sdk/zlib-1.2.11/_install/lib)
set(ZLIB_INCLUDE_DIR /home/zzk/mqtt_sdk/zlib-1.2.11/_install/include)
set(OPENSSL_ROOT_DIR /home/zzk/mqtt_sdk/openssl-3.2.0)

# 指定最后链接ld库的选项
link_libraries("-L /home/zzk/mqtt_sdk/openssl-3.2.0/_install/lib64 -lcrypto")
link_libraries("-L /home/zzk/mqtt_sdk/zlib-1.2.11/_install/lib -lz")

sudo mkdir build && cd build	# 新建build目录用于构建项目，源码中INSTALL和README有讲到

sudo cmake ..
sudo make -j20	# 编译，完成后再build/lib生成libssh.so.4.9.6；这里如果按照官方手册install就安装到了系统

sudo cp lib/libssh.so* ../../huaweicloud-iot-device-sdk-c/lib/  #拷贝库文件
sudo cp -r include/libssh/ ../../huaweicloud-iot-device-sdk-c/include/  #拷贝 头文件

（★6）交叉编译libnopoll

这个库的INSTALL和README只有一个官网地址，报错解决方法很难找。如果在编译过程中，遇到./nopoll_decl.h:539:1: error： empty enum is invalid.优先排查openssl链接路径，再考虑openssl编译过程是否正确

sudo wget http://www.aspl.es/nopoll/downloads/nopoll-0.4.8.b429.tar.gz	# 下载源码

sudo tar -xvf nopoll-0.4.8.b429.tar.gz && sudo rm nopoll-0.4.8.b429.tar.gz  # 解压

cd nopoll-0.4.8.b429/ 

sudo ./configure --prefix=$(pwd)/_install --host=aarch64-none-linux-gnu CC=/mnt/gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin/aarch64-none-linux-gnu-gcc CFLAGS=-I/home/zzk/mqtt_sdk/openssl-3.2.0/_install/include LDFLAGS=-L/home/zzk/mqtt_sdk/openssl-3.2.0/_install/lib64 LIBS="-lssl -lcrypto"	# 缺少LIBS会编译报错

sudo make -j20

# 在顶层目录_install下生成include和lib,同上，拷贝到SDK
sudo cp  _install/lib/libnopoll.* ../huaweicloud-iot-device-sdk-c/lib/
sudo cp _install/include/nopoll/*.h ../huaweicloud-iot-device-sdk-c/include/nopoll/

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二、移植SDK测试用例到OrangePi 3B运行

（1）配置交叉编译华为云Iot SDK

cd huaweicloud-iot-device-sdk-c/	#切换到sdk目录
sudo vi Makefile	#打开顶层目录的Makefile

打开SDK顶层的Makefile，第一行就是编译器路径，修改为交叉编译工具链，如下

暂时还不编译，我们到华为云创建iot服务，再修改sdk目录下src/device_demo/device_demo.c，连接到平台进行测试
注意：目前sdk默认使用的是mqtt3.1.1，本版本也支持mqtt5.0，不过需要在顶层目录找到/include/util/mqttv5_util.h，搜索找到#define MQTTV5，并把注释取消；在Makefile中找到MQTTV5 := 1，把注释删掉即可完成编译。

（2）在华为云上创建"设备接入ioTDA"服务

大致步骤：开通服务->控制台创建产品->创建设备（详细步骤可见SDK源码中的README），之后会得到如下的MQTT连接参数(三元组)

sudo vi src/device_demo/device_demo.c	# 打开这个程序，填入连接参数

注意：按照sdk文档，理论上到这里编译出的示例程序在开发板运行是不会出错的，实际上运行效果却是连接不上服务器，程序也不会异常退出，一直卡在---- start test -----，这是比较坑的地方，如果遇到了这种异常，优先排查nopoll和openssl库的编译过程，因为在宿主机上编译，如果链接路径和头文件路径没有指定清楚，可能会被系统自带的x86 openssl库影响

sudo make -j20	# 编译程序，得到如下的可执行程序MQTT_Demo

file MQTT_Demo		# 查看该程序运行的平台

readelf -d MQTT_Demo | grep NEEDED		# 查看该程序运行时需要链接的库

除了可执行程序MQTT_Demo外，还需要将这些动态库拷贝到开发板，为了方便这里就直接拷贝sdk里的lib/目录

（3）在Orangepi 3B上运行测试用例

根据上面的信息，将可执行程序和链接库（包括其软链接）一起打包，上传到目标主机OrangePi 3B

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$(pwd)/lib/		#导入链接库环境变量
./MQTT_Demo	#运行，成功结果如下：

三、在cmake项目中使用SDK

到这里，我们已经完成SDK及其依赖库的交叉编译，为了方便可以将SDK目录下编译好的lib/目录和include拷贝到项目中，接着在cmake或者Makefile中引入SDK相关依赖库和头文件，就可以更方便地使用SDK了，并且像CLion、VScode等IDE也有代码提示，方便代码编写

cmake_minimum_required(VERSION 3.22.1)

# 交叉编译器
set(CROSS_COMPILE /mnt/gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin/aarch64-none-linux-gnu-)
set(CMAKE_C_COMPILER ${CROSS_COMPILE}gcc)
project(smartHome_v2.0_rebuild C)

# 包含SDK头文件
set(SDK_INCLUDE_PATH ${CMAKE_SOURCE_DIR}/include)
include_directories(${SDK_INCLUDE_PATH})
include_directories(${SDK_INCLUDE_PATH}/protocol)
include_directories(${SDK_INCLUDE_PATH}/util)
include_directories(${SDK_INCLUDE_PATH}/base)
include_directories(${SDK_INCLUDE_PATH}/agentlite)
include_directories(${SDK_INCLUDE_PATH}/service)
# SDK依赖库链接路径
set(SDK_LIBS_PATH ${CMAKE_SOURCE_DIR}/lib)
link_libraries("-L ${SDK_LIBS_PATH} -lpaho-mqtt3as")
link_libraries("-L ${SDK_LIBS_PATH} -lssl")
link_libraries("-L ${SDK_LIBS_PATH} -lcrypto")
link_libraries("-L ${SDK_LIBS_PATH} -lboundscheck")
link_libraries("-L ${SDK_LIBS_PATH} -lz")


# 包含系统头文件和系统库
include_directories(/usr/include/cjson)
include_directories(/usr/include)
include_directories(/usr/local/include)

# 本项目头文件
include_directories(src/device)

# 源文件
set(OBJS src/light.c src/voice_ctl.c src/main.c  src/device/device.c)
set(CMAKE_C_STANDARD 11)
add_executable(main ${OBJS})