不需要依賴笨重的虛擬機(jī)，也不需要安裝雙系統(tǒng)。拋開繁瑣的環(huán)境準(zhǔn)備，在Windows上輕松搭建交叉編譯環(huán)境。本文將介紹如何在Windows上搭建交叉編譯環(huán)境，不借助Linux系統(tǒng)，直接進(jìn)行交叉編譯。

?前言

嵌入式Linux系統(tǒng)，由于系統(tǒng)資源的匱乏，通常無法安裝本地編譯器進(jìn)行本地開發(fā)，而需要在借助一臺主機(jī)進(jìn)行交叉開發(fā)。一般情況下，在主機(jī)安裝相應(yīng)的交叉編譯器，將在主機(jī)編輯好的程序交叉編譯后，通過一定方式如以太網(wǎng)或者串口將程序下載到目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行，或者進(jìn)行調(diào)試。一般的交叉開發(fā)流程如圖1所示。

圖1 嵌入式Linux交叉開發(fā)一般流程

ZMC600E/900E開發(fā)的一般模型如圖2所示。通常需要一臺PC主機(jī)，在其中安裝好各種進(jìn)行交叉編譯所需要的軟件，通過串口和以太網(wǎng)和目標(biāo)板相連。在主機(jī)上進(jìn)行程序編輯和編譯，得到的可執(zhí)行文件通過串口或者以太網(wǎng)下載到ZMC600E/900E中運(yùn)行或者進(jìn)行調(diào)試。

圖2 嵌入式Linux交叉開發(fā)一般流程通常

常見的交叉編譯環(huán)境中，主機(jī)會選用Linux系統(tǒng)。如果主機(jī)是Windows系統(tǒng)，通常會采用虛擬機(jī)的方式運(yùn)行Linux系統(tǒng)來搭建環(huán)境。其實(shí)Windows系統(tǒng)中同樣也可以搭建交叉編譯環(huán)境，在Windows上就可以開發(fā)ZMC600E/900E的程序，接下來將介紹如何實(shí)現(xiàn)。
?測試環(huán)境

1. 遠(yuǎn)程設(shè)備：ZMC900E主站控制器2. 主機(jī)：Win103. IDE: VS Code4. 所需軟件環(huán)境：

• cmake版本3.xx，推薦3.20及以上版本
• mingw64（主要需要mingw32-make.exe）獲取最新版本s
• aarch64-linux-gnu(windows)交叉編譯鏈，包括：① 編譯器aarch64-linux-gnu-gcc.exe aarch64-linux-gnu-g++.exe等；② aarch64-linux-gnu.cmake 交叉編譯工具鏈配置文件；③ 可以聯(lián)系我們技術(shù)支持獲取。

5. VSCode需要的插件：

• C/C++
• C/C++ Extension Pack
• CMake
• CMake Integration
• CMake Tools

圖3 VSCode中需要的插件6. 環(huán)境變量：

• 將交叉編譯鏈解壓到D:/aarch64-linux-gnu（或其他容易找到的地方），將D:/aarch64-linux-gnu/bin 加入環(huán)境變量。
• 將CMake和mingw64也加入到環(huán)境變量。
• 重啟使其生效。

圖4 Windows環(huán)境變量配置
?搭建交叉編譯鏈

本節(jié)以hello_world和ecat_io為例子，介紹如何搭建交叉編譯工具鏈，并通過powershell命令行進(jìn)行交叉編譯。

1. 安裝軟件環(huán)境&設(shè)置環(huán)境變量

根據(jù)第1節(jié)介紹，在本節(jié)需要準(zhǔn)備cmake、mingw64、aarch64-linux-gnu(windows)三個(gè)工具軟件，并配置環(huán)境變量。

2. 準(zhǔn)備交叉編譯工具鏈說明文件CMAKE_TOOLCHAIN_FILE

在前述交叉編譯鏈解壓路徑 D:/aarch64-linux-gnu/bin 路徑下新建文件arm-linux-toolchain.cmake，并添加以下內(nèi)容：

# arm-linux-toolchain.cmakeset(CMAKE_SYSTEM_NAME Linux)set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR arm)
# 設(shè)置編譯器路徑set(CROSS_CHAIN_PATH${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR})# 根據(jù)你的安裝路徑調(diào)整交叉編譯工具鏈的位set(CMAKE_C_COMPILER${CROSS_CHAIN_PATH}/aarch64-linux-gnu-gcc.exe)set(CMAKE_CXX_COMPILER${CROSS_CHAIN_PATH}/aarch64-linux-gnu-g++.exe)set(CMAKE_LINKER${CROSS_CHAIN_PATH}/aarch64-linux-gnu-ld.exe)set(CMAKE_AR${CROSS_CHAIN_PATH}/aarch64-linux-gnu-ar.exe)set(CMAKE_RANLIB${CROSS_CHAIN_PATH}/aarch64-linux-gnu-ranlib.exe)

3. hello_world示例

新建文件夾，在文件夾下創(chuàng)建CMakeLists.txt文件，以及main.c源代碼文件。在CMakeLists.txt中寫入以下內(nèi)容。

cmake_minimum_required(VERSION3.20)project(hello)add_executable(hello main.c)

在main.c中寫入以下內(nèi)容：

#include
intmain(intargc,char**argv){ printf("Hello world!\n"); return0;}

然后打開powershell，cd至當(dāng)前目錄，并新建build文件夾，此時(shí)當(dāng)前目錄下會有以下文件：

zmc├── build├── CMakeLists.txt└──main.

接下來在powershell下執(zhí)行以下指令，進(jìn)行交叉編譯

cdbuildcmake -G"MinGW Makefiles"-DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE="D:\aarch64-linux\bin\aarch64-linux-gnu.cmake"..mingw32-make.exe

其中：

• cmake的-G “MinGW Makefiles”參數(shù)用于指定生成的工程類型，此處指定為MinGW工程。
• -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=”D:\aarch64-linux\bin\aarch64-linux-gnu.cmake”，-D參數(shù)聲明了一個(gè)變量CMAKE_TOOLCHAIN_FILE，該變量用于指定通過cmake生成交叉編譯工程時(shí)，交叉編譯工具鏈的配置文件。
• cmake ..，目前位于build文件夾下，..表示指定上層目錄中../CMakeLists.txt作為cmake生成的參考文件。

完成后將在build目錄下生成一個(gè)hello文件，該文件為Linux arm格式的可執(zhí)行文件，需要上傳到ZMC900E運(yùn)行，運(yùn)行效果如下。

圖5 測試hello_world

4. ecat_io示例

從“【ZMC900E】在線資料包 examples\zmc.zip”中獲取demo程序，其結(jié)構(gòu)如下：

zmc├── demo│ ├── ecat_io│ │ ├── Makefile│ │ ├── test.c│ │ └── test.xml│ ├── ecat_redundance│ ├── ecat_servo│ ├── esi_update│ ├── foe│ └── master├──include│ └── ecat│ ├── zecm_ex.h│ └── zecm_zh.h└── lib└── libzecm.so

打開demo/ecat_io示例，新建CMakeLists.txt文件，寫入以下內(nèi)容：

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(ecat_io)
include_directories("../../include")link_directories("../../lib")
add_executable(testtest.c)
target_link_options(testPRIVATE -lpthread -lrt -ldl -lstdc++ -lm)target_link_libraries(testzecm)

根據(jù)實(shí)際測試從站對主站程序test.c做相應(yīng)修改，具體請參考倍福I/O端子操作示例：https://manual.zlg.cn/web/#/211/11214接下來在powershell下執(zhí)行以下指令，進(jìn)行交叉編譯。

cdbuildcmake -G"MinGW Makefiles"-DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE="D:\aarch64-linux\bin\aarch64-linux-gnu.cmake"..mingw32-make.exe

完成后將在build目錄下生成一個(gè)test文件，該文件為Linux arm格式的可執(zhí)行文件。需要將test、test.xml、libzecm.so都上傳到ZMC900E運(yùn)行。
?VSCode搭建圖形化交叉編譯環(huán)境

1. VSCode配置CMakeTool

此步驟用到的工具鏈：CMake + make（來自mingw64里包含的mingw32-make.exe） + aarch64-linux-gnu + VS Code&插件CMake等。如果失敗需要檢查工具鏈上每一環(huán)節(jié)是否工作正常。首先，需要先自己寫一個(gè)給CMake用的交叉編譯工具鏈配置文件?？梢詤⒄盏?.2節(jié)內(nèi)容。用VSCode打開項(xiàng)目文件夾，例如前面測試的ecat_io示例。然后按ctrl+shift+P，彈出菜單，輸入CMAKE查找到CMAKE: QUICK START選項(xiàng):

圖6 CMakeTool工具配置Quick Start點(diǎn)擊Add a new preset，然后選擇Toolchain File，然后輸入aarch64（或其他任意）作為配置項(xiàng)名稱。完成后會生成一個(gè)CMakePresets.json配置文件。修改其中配置，令其關(guān)聯(lián)到 mingw32-make.exe + aarch64-linux-gnu。

圖7 配置CMakePresets.json

完成后，保存配置文件，點(diǎn)擊左側(cè)工具欄的CMake一欄，找到Delete Cache and Reconfigure，重新生成CMake工程。

圖8 生成CMake工程查看下側(cè)Output輸出，若無報(bào)錯(cuò)，則表示CMake配置成功。

圖9 VSCode Output無報(bào)錯(cuò)輸出

2. VSCode + CMakeTool圖形化編譯

在右側(cè)工具欄點(diǎn)擊CMAKE項(xiàng)，切換到圖形化編譯頁面：

圖10 圖形化編譯界面

是cmake生成Makfile，是編譯，底部工具欄的也是編譯。先生成cmake工程，后編譯程序。根據(jù)CMakePresets.json配置，輸出路徑為out文件夾，可以找到完成編譯的程序test。此時(shí)如果通過linux的file工具查看該程序的格式可以驗(yàn)證其是arm程序且有debug信息。

圖11 工程目錄結(jié)構(gòu)

cdbuildcmake -G"MinGW Makefiles"-DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE="D:\aarch64-linux\bin\aarch64-linux-gnu.cmake"..mingw32-make.ex

將test程序、動(dòng)態(tài)庫libzecm.so、ENI文件上傳到ZMC900E同一目錄下，并給test程序加上x權(quán)限。然后就可以執(zhí)行主站程序了。

#ZMC900E$chmod+xtest$lstest ENI.xml libzecm.so

?ZMC900E高性能EtherCAT主站控制器

圖12ZMC900E高性能EtherCAT主站控制器

ZMC900E是ZLG致遠(yuǎn)電子開發(fā)的最新一代EtherCAT主站控制器，其核心采用多核異構(gòu)的應(yīng)用處理器，內(nèi)核包括4+1個(gè)64位的ArmCortex-A55核，主頻2GHz；3個(gè)Cortex-R5F內(nèi)核，主頻800MHz。同時(shí)板載4GB LPDDR4、8GB eMMC以及32KB FRAM。

ZMC900E EtherCAT主站控制器為了滿足不同的自動(dòng)化應(yīng)用需求，集成1路專用EtherCAT口、3路通用以太網(wǎng)、1路CANFD、1路RS485、1路TF卡、1路USB3.0 Host、1路HDMI接口、16路Dl數(shù)字輸入、16路DO數(shù)字輸出等接口，靈活滿足自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用需求。

ZMC900E 示意圖及接口圖如下所示：

圖13ZMC900E接口