【嵌入式Linux开发】如何在Windows上开发Linux ARM版本QT程序

如何在Windows上开发Linux ARM版本QT程序

背景

当我们谈及Linux ARM的嵌入式开发时，通常都是在Windows上安装Linux虚拟机，然后在虚拟机上安装QT开发环境和交叉编译链，但是这样做的缺点是虚拟机的性能通常不是很好，开发效率也不高，而且还会占用比较多的系统资源。

解决思路

为了解决这个问题，我们可以在Windows上直接安装QT开发环境和交叉编译链，然后在Windows上直接编译ARM版本的QT程序。

难点分析

1. 如何在Windows上编译arm linux程序
2. 如何在Windows上编译arm linux版本QT
3. 如何解决复杂的linux依赖库问题

解决方法

下载交叉编译器

1. 我们可以从Linaro官网下载适用于Windows的交叉编译链，地址为：https://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/
2. 根据目标板上的glibc版本和c++版本，选择对应版本的编译链，可以比目标板上的版本低一点，但是不要比目标板上的版本高，比如对于glibc 2.17和c++ 4.9，我们可以下载4.9.4版本的编译链。
3. 根据目标板的处理器架构，选择对应的架构分支，比如：针对ARM v7架构的目标板，我们可以选择arm-linux-gnueabihf分支。
4. 最后，根据开发的环境，选择对应的编译链二进制文件，因为我们是在Windows上开发，所以需要选择"gcc-linaro-4.9.4-2017.01-i686-mingw32_arm-linux-gnueabihf.tar.xz"下载

怎么理解这个编译链的名字

gcc-linaro-4.9.4-2017.01-i686-mingw32_arm-linux-gnueabihf.tar.xz

---

1. gcc

• 含义： GNU Compiler Collection，即 GNU 编译器套件。这是该压缩包的核心内容，包含了 C、C++ 等语言的编译器。

2. linaro

• 含义： 提供该工具链的组织名称。Linaro 是一个非营利性工程组织，由多家 ARM 领域的公司（如 ARM、Qualcomm、Samsung 等）联合创立，专门负责优化和开发 ARM 架构上的开源软件。以 "linaro" 开头的工具链通常对 ARM 处理器有良好的支持和优化。

3. 4.9.4

• 含义： GCC 编译器的版本号。这里是 4.9.4 版本。这是一个相对较旧的稳定版本。

4. 2017.01

• 含义 ： Linaro 工具链的发布版本号。这通常以 年.月 的格式表示，意味着这个工具链是在 2017 年 1 月由 Linaro 发布或构建的。

5. i686

• 含义 ： 宿主系统架构 。这指明了这个交叉编译器运行在 什么样的计算机上。
  • i686 指的是 Intel/AMD 的 32 位 x86 架构，大致对应 Pentium Pro 及以上的 CPU。所以这个编译器需要在 32 位的 Windows 上运行。

6. mingw32

• 含义 ： 宿主系统环境 。这指明了这个交叉编译器是构建给哪个操作系统使用的。
  • mingw32 是一个让 GNU 工具链（如 GCC）在 32 位 Windows 系统上原生运行的环境，而无需 Cygwin。所以，这个工具链本身是一个 Windows 上的可执行程序。

小结 (i686-mingw32) ： 这两个字段合起来定义了 "在什么机器上运行" 。即：在一个 32 位的 Windows 操作系统上运行。

7. arm-linux-gnueabihf

• 含义 ： 目标系统架构和ABI 。这指明了这个编译器生成的代码是给什么设备运行的 。这是交叉编译的精髓。
  • arm： 目标 CPU 架构是 ARM。
  • linux： 目标设备运行的操作系统是 Linux。
  • gnueabihf： 定义了使用的 ABI 。
    • gnu： 使用 GNU libc（glibc）作为 C 库。
    • eabi： 嵌入式应用二进制接口，规定了函数调用约定、文件格式等。
    • hf： 硬浮点。这非常重要，它表示编译器会使用 ARM 芯片内置的硬件浮点运算单元来生成代码，而不是用效率低下的软件模拟。这要求目标 ARM 设备必须支持硬件浮点运算（通常是有 VFP 或 NEON 单元的 Cortex-A 系列处理器）。

小结 (arm-linux-gnueabihf) ： 这两个字段合起来定义了 "编译出来的程序跑在什么机器上" 。即：编译出的程序是给运行 Linux 系统、带有硬件浮点单元的 ARM 设备使用的。

总结

这个文件名完整地描述了：

这是一个由 Linaro 于 2017 年 1 月发布的，基于 GCC 4.9.4 版本构建的交叉编译工具链。它本身是一个 32 位的 Windows 程序，用于在 Windows 电脑上编译出能在运行 Linux 的、带有硬件浮点单元的 ARM 设备上执行的程序。

通俗比喻 ： 这是一个在 "Windows 工厂" 里使用的 "ARM-Linux 产品制造工具"。

安装交叉编译链

1. 选择一个支持linux符号链接的解压工具，比如7-Zip，然后开启Windows的开发者模式。
2. 解压下载的压缩包到一个目录，比如C:\arm-linux-gnueabihf。
3. 将解压后的目录添加到系统环境变量PATH中，比如C:\arm-linux-gnueabihf\bin。
4. 打开一个新的命令提示符窗口，输入arm-linux-gnueabihf-gcc -v，如果能看到版本信息，说明安装成功。

编译测试

使用arm交叉编译器编译简单的helloWorld验证功能

1. 创建一个新的文本文件，命名为helloWorld.c，并在其中输入以下内容：

#include <stdio.h>
int main() {
    printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}

2. 打开一个新的命令提示符窗口，切换到helloWorld.c所在的目录。
3. 输入以下命令编译helloWorld.c：

arm-linux-gnueabihf-gcc -o helloWorld helloWorld.c

4. 如果编译成功，会在当前目录生成一个名为helloWorld的可执行文件。
5. 将helloWorld文件复制到运行 Linux 的 ARM 设备上。
6. 在 ARM 设备上运行helloWorld，如果能看到输出Hello, World!，说明交叉编译成功。

如何编译QT

下载QT源码

这里以QT5.X为例

1. 在这里可以下载QT5.X的源码

   https://download.qt.io/new_archive/qt/

2. 注意：更新的QT可能需要更新的编译链，如何在上面的步骤中选择的是"gcc-linaro-4.9.4-2017.01-i686-mingw32_arm-linux-gnueabihf.tar.xz"，那么，建议选择Qt5.7及以下的版本。

3. 解压下载的QT源码到一个目录，比如C:\qt5。

4. 打开一个新的命令提示符窗口，切换到C:\qt5目录。

5. 新建build目录

mkdir build
cd build

6. 打开一个新的PowerShell窗口，切换到C:\qt5\build目录。
7. 在PowerShell窗口中输入以下命令配置编译：

. ..\source\configure.bat -release -opensource -prefix "E:\windows_qt_cross_compilers\qt5.7_arm_linux_imx6" -extprefix "E:\windows_qt_cross_compilers\qt5.7_arm_linux_imx6" -nomake tests -nomake examples -no-opengl -skip qtvirtualkeyboard -xplatform linux-arm-gnueabihf-g++ -c++std c++11

解释一下这个配置命令

命令结构

• ..\source\configure.bat
  执行位于上一级目录的 source 文件夹中的 Qt 配置脚本。

---

主要参数解析

1. -release

   编译 Release 版本 的 Qt 库（去除了调试信息，优化性能）。

2. -opensource

   选择 开源版本 的 Qt（对应 GPL/LGPL 许可证）。

3. -prefix 与 -extprefix

   • -prefix "E:\windows_qt_cross_compilers\qt5.7_arm_linux_imx6"
     指定 Qt 在 目标设备（ARM Linux） 上的安装路径。
   • -extprefix "E:\windows_qt_cross_compilers\qt5.7_arm_linux_imx6"
     指定 Qt 编译结果在 主机（Windows） 上的存放路径，便于后续部署到目标设备。

4. -nomake tests 与 -nomake examples

   不编译测试程序和示例代码，加快编译速度。

5. -no-opengl

   禁用 OpenGL 支持（可能是目标平台不支持或不需要）。

6. -skip qtvirtualkeyboard

   跳过编译虚拟键盘模块（减少编译时间和库体积）。

7. -xplatform linux-arm-gnueabihf-g++

   • 指定交叉编译的目标平台为 ARM Linux（硬浮点版本）。
   • 使用对应的工具链 arm-linux-gnueabihf-g++。

错误排除

报错C++11相关

`-c++std c++11`

启用 C++11 标准支持。

报错找不到 "rm、cp、mkdir"等命令

安装MSYS2，并在MSYS2中安装必要的工具，比如rm、cp、mkdir等，然后把这些工具的路径添加到系统环境变量PATH中。

如果需要支持QML以及openssl等功能

需要添加opengl以支持QML，需要指定ssl库以支持ssl

1. 指定sysroot，这里我使用yocto的编译链

-sysroot "E:\windows_qt_cross_compilers\fsl-imx-x11\4.1.15-2.1.0\sysroots\cortexa7hf-neon-poky-linux-gnueabi"

然后添加如下选项启用opengl和ssl的支持

-opengl es2
-openssl-linked OPENSSL_LIBS="-lssl -lcrypto"

注意：如果你没有开发板的sysroot或者sysroot中缺少opengl和ssl的库，有以下解决方法

1. 尝试从其他途径获取opengl和ssl的库，比如从源码编译或者联系供应商。

2. 升级到更新版本的QT，可能支持软件opengl。

3. 完整的配置命令

. ..\source\configure.bat -release -opensource -prefix "E:\windows_qt_cross_compilers\qt5.7_arm_linux_imx6" -extprefix "E:\windows_qt_cross_compilers\qt5.7_arm_linux_imx6" -nomake tests -nomake examples -opengl es2 -skip qtvirtualkeyboard -xplatform linux-arm-gnueabihf-g++ -sysroot "E:\windows_qt_cross_compilers\fsl-imx-x11\4.1.15-2.1.0\sysroots\cortexa7hf-neon-poky-linux-gnueabi" -c++std c++11 -openssl-linked OPENSSL_LIBS="-lssl -lcrypto"

11. 等待配置完成后，如果没有报错，说明配置成功。（如果有报错，根据报错信息进行排查）

12. 编译QT

mingw32-make -j4

13. 安装QT

mingw32-make install

测试QT

查看编译出来的QT版本

1. 打开一个新的命令提示符窗口，切换到E:\windows_qt_cross_compilers\qt5.7_arm_linux_imx6\bin目录。
2. 输入以下命令查看QT版本：

qmake -v

3. 如果能看到输出类似以下内容，说明QT编译成功：

   QMake version 3.1
   Using Qt version 5.7.0 in E:\windows_qt_cross_compilers\qt5.7_arm_linux_imx6\lib\cmake\Qt5

测试QML

1. 新建一个QT项目，选择"Qt Quick Application"模板。
2. 查看默认的代码上面是否有IntelliSense报错，如果提示无法找到QtQuick2相关的文件，多半是QtQuick没有被编译，可能是上面的编译过程中没有添加-opengl es2选项。
3. 尝试编译qml程序，如果有报错，要根据报错信息进行排查。