《DFZU2EG_4EV MPSoC开发板之嵌入式Linux 驱动开发指南》 第十章 Petalinux构建Qt和OpenCV交叉编译开发环境（下）

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第十章 Petalinux构建Qt和OpenCV交叉编译开发环境

1）实验平台：正点原子 DFZU2EG_4EV MPSoC开发板

2) 章节摘自【正点原子】DFZU2EG_4EV MPSoC开发板之嵌入式Linux 驱动开发指南 V1.0

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1.4 SDK中的Qt和OpenCV库

安装完成之后，我们进入到安装目录/opt/petalinux/2019.2下，该目录下有一些文件和文件夹，如下所示：                              

图 10.4.1 SDK安装目录下的文件

该目录下有一个环境变量配置文件environment-setup-aarch64-xilinx-linux，每次使用之前都需要使用source来运行这个配置文件，例如：

1. source environment-setup-aarch64-xilinx-linux

复制代码

当SDK环境变量配置完成之后，我们可以在终端输入aarch，然后连按三次TAB键查看交叉编译相关的命令，如果配置成功则会显示如下信息，表示环境变量已经配置成功了：

图10.4.2 查看交叉编译工具集

此时，我们就得到了linux交叉编译工具链，可以摆脱Petalinux，直接使用linux交叉编译工具链编译uboot、linux内核和linux应用。

文件夹sysroots/aarch64-xilinx-linux下存放的是我们本章构建的根文件系统，如下图所示：

图 10.4.3 根文件系统

该根文件系统可直接用于我们的开发板。

在sysroots/aarch64-xilinx-linux/usr/lib目录下有很多的库文件，其中就包含了Qt相关的链接库以及OpenCV相关的链接库文件，如下所示：

图 10.4.4 Qt 链接库文件

图 10.4.5 OpenCV 链接库文件

1.5 设置SDK的工作环境

在正式使用SDK之前，需要先设置SDK的工作环境，在终端输入如下命令即可：

1. . /opt/petalinux/2019.2/environment-setup-aarch64-xilinx-linux

复制代码

执行结果如下图所示：  

图 10.5.1 设置SDK工作环境

设置完SDK的工作环境后，就可以获得linux交叉编译工具链，如图 10.4.2所示。不过使用的时候并不是直接使用交叉编译工具链，而是使用${CC}和${LD}两个环境变量（可以简写成$CC和$LD），如下图所示：

图 10.5.2 CC和LD的环境变量定义

可以看到$CC环境变量是带参数的aarch64-xilinx-linux-gcc交叉编译工具链的定义，特别是其中的sysroot参数，没有该参数，直接使用aarch64-xilinx-linux-gcc编译C源文件会报错。这就是为何不能直接使用aarch64-xilinx-linux-gcc，而是需要使用$CC的原因，所以后面需要编译用于开发板上的C程序源码文件时，应使用如下方式编译：

1. $CC  c源码文件
   
2. #或者
   
3. $CXX  c++源码文件

复制代码

$CXX环境变量是带参数的aarch64-xilinx-linux-g++交叉编译工具链的定义，可直接用于编译C++程序源码文件。

调试工具为aarch64-xilinx-linux-gdb，对应的环境变量为$GDB，这些交叉编译工具的路径可以通过whereis命令查看，如输入“whereis aarch64-xilinx-linux-gdb”，可查看aarch64-xilinx-linux-gdb的路径，如下图所示：

图 10.5.3 查看交叉编译工具路径

注：每打开一个新的终端，需要重新设置SDK工作环境。当前终端中的设置只在当前终端有效。

1.6 配置Qt Creator

要想用QT Creator开发用于开发板的Qt demo需要配置QT Creator。在Ubuntu系统中打开QTCreator（如果没有安装QTCreator，请阅读本章扩展阅读部分的“安装Qt”）

图 10.6.1 QT Creator

打开QT Creator后，QT Creator界面如下图所示：

图 10.6.2 QT Creator界面

现在开始配置QT Creator。如图 10.6.3所示，点击QT Creator菜单栏的“工具(Tools)”菜单，在弹出的菜单中点击“选项(Options)…”以打开配置选项界面。

图 10.6.3 打开配置选项

打开的配置选项界面如下图所示：

图 10.6.4 选项界面

1、 配置编译器(Compilers)

配置编译器也就是配置linux交叉编译工具aarch64-xilinx-linux-gcc和aarch64-xilinx-linux-g++。

点击左侧栏中的“Kits”，然后点击右侧的“编译器”配置项，可以看到Qt Creator自动检测到系统中的C和C++编译器(Auto-detected选项下)，如下图所示：

图 10.6.5 Compilers 配置项

这个页面用于配置Qt Creator编译代码时所使用的编译工具。

从“Auto-detected”列举出来的编译工具信息可以知道GCC的路径都是在Ubuntu系统的/usr/bin目录中，且都是用于64位的x86架构的CPU，用这些编译工具编译出来的代码只能在Ubuntu虚拟机上运行。

上图中“Manual”选项下的编译工具需要手动添加，点击右边的添加，在下拉的菜单栏中依次选择GCC->C，如下图所示：

图 10.6.6 手动添加编译工具

点击之后，在出现的属性栏中，修改编译器名称为zynqmp_GCC，编译器路径点击浏览，选择“/opt/petalinux/2019.2/sysroots/x86_64-petalinux-linux/usr/bin/aarch64-xilinx-linux/aarch64-xilinx-linux-gcc”，如下图所示。完成后同样的方法添加C++编译器，编译器名称修改为zynqmp_G++，路径为“/opt/petalinux/2019.2/sysroots/x86_64-petalinux-linux/usr/bin/aarch64-xilinx-linux/aarch64-xilinx-linux-g++”。

图 10.6.7修改编译器名称和路径

从“Manual”选项下添加的编译工具信息可以知道“Manual”栏下的GCC都是用于64位的arm。我们展开“Manual”，可以看到更完整的信息，如下图所示：

图 10.6.8交叉编译工具

图 10.6.9交叉编译工具

从GCC的路径信息可以知道，安装路径来自/opt/petalinux/2019.2/，也就是SDK安装路径是我们本章构建的linux交叉编译工具aarch64-xilinx-linux-gcc和aarch64-xilinx-linux-g++。

2、 配置 Debuggers

配置Debuggers，也就是配置调试工具aarch64-xilinx-linux-gdb。

点击右边的Debuggers选项卡切换到该页面，如下所示：

图 10.6.10 配置 Debuggers

该配置项用于配置Qt程序的调试工具，具体的调试方法笔者也未曾使用过，所以调试方法这里就不给大家介绍了。点击右边菜单Add添加新的debugger，如下所示：

图 10.6.11 配置gdb交叉编译工具

在“Name”栏设置调试工具的名字，例如“zynqMP_gdb”，在“path”栏选择调试工具的路径，也就是配置aarch64-xilinx-linux-gdb工具的路径。配置SDK的工作环境后，可以通过whereis命令得到，路径为sdk安装目录/sysroots/x86_64-petalinux-linux/usr/bin/aarch64-xilinx-linux/aarch64-xilinx-linux-gdb ，例如笔者的sdk安装目录为/opt/petalinux/2019.2，所以路径为/opt/petalinux/2019.2/sysroots/x86_64-petalinux-linux/usr/bin/aarch64-xilinx-linux/aarch64-xilinx-linux-gdb。

配置完成之后点击“Apply”应用按钮。

3、配置 Qt Versions

点击左边的Qt Versions选项卡切换到该页面，如下所示：

图 10.6.12 Qt Versions 配置界面

该配置界面用于配置qmake工具的路径，这里简单地介绍一下Qt程序的编译过程，大致可以分为以下三个步骤：

1. 使用qmake-project生成与平台无关的pro文件；

2. 利用pro文件生成与平台相关的 Makefile 文件。Makefile 文件关系到整个工程的编译规则，一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，Makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，文件之间的依赖关系，甚至于进行更复杂的功能。而在Qt Creator 中，使用qmake工具自动生成Makefile 文件。

3. 使用make命令完成自动编译，make就是通过解析Makefile文件的内容来执行编译工作的，会为每个源文件生成一个对应的.o文件，最后将目标文件链接生成最终的可执行文件。

点击右边“添加(Add)…”按钮添加一个qmake工具，配置其名字以及路径等信息。当我们点击Add按钮的时候就会弹出qmake路径配置对话框，使用到的qmake工具路径为sdk安装目录/sysroots/x86_64-petalinux-linux/usr/bin/qmake，如下所示：

图 10.6.13 配置qmake

“Name”栏的“Qt%{Qt:Version}(System)”可以改为其他名字，也可以不改，此处笔者改为“Qt %{Qt:Version}(zynqMP)”，方便辨认。

从上图可以看到，Petalinux使用的Qt版本为5.11.3。

配置完成点击“Apply”应用按钮。

4、配置Kits

点击上边的 Kits 选项卡切换到该页面，如下所示：

图 10.6.14Kits 配置界面

点击右边“添加(Add)”按钮添加一个Kit。Kit其实就是对前面的各个配置项进行打包，变成一个Kit套件，而当我们使用QtCreator创建Qt工程的时候会选择一个Kit套件，并基于它创建我们的工程。上图中的“Auto-detected”列表下已经存在一个配置好的Kit套件Desktop Qt 5.14.2 GCC 64bit，从名字可以知道，该Kit适用于创建在Ubuntu桌面系统上运行的Qt程序，所以不能用于创建一个能够在ZYNQ MPSoC开发板上运行的Qt程序，所以这里需要添加一个新的Kit。

点击右边“添加(Add)”按钮添加新的Kit，如下图所示：

图 10.6.15 配置zynqMP Kit套件

在第一栏的Name栏为Kit套件命名，例如zynqMP。

Device type：选择设备的类型，这里有四个选择项，分别为Desktop（PC机）、Android Device（安卓设备）、Generic Linux Device（通用Linux设备）和 QNXDevice（QNX设备）；对于ZYNQ MPSoC来说，选择Generic Linux Device。

Sysroot：系统镜像的根目录，为SDK安装路径下的sysroots/aarch64-xilinx-linux文件夹。

Compiler C：选择SDK安装路径下的linux交叉编译工具aarch64-xilinx-linux-gcc。

Compiler C++：选择SDK安装路径下的linux交叉编译工具aarch64-xilinx-linux-g++。

Debugger选择zynqMP_gdb，

Qt version选择 Qt 5.11.3(zynqMP)

配置完成之后点击“Apply”应用，可以看到上边zynqMP名字前面有一个黄色感叹号，这是一个警告信息，原因在于我们配置了Devicetype，而没有配置 Device，这个后面有用到的时候再跟大家讲。

点击“OK”按钮配置完成退出界面，至此我们的Qt Creator就配置完成了。下一节我们将对前面所做的配置工作进行测试。

1.7 搭建Qt测试工程

点击Qt Creator的菜单栏File -> New File or Project（或者直接使用快捷键 Ctrl + N）打开工程创建面板，如下所示：

图 10.7.1 工程创建面板

左边选择工程类型，这里我们选择的是一个Application(Qt)应用程序，右边选择工程模板，这里我们选择Qt Widgets Application，点击“Choose...”按钮进入下一步。

设置qt工程名和路径，如下图所示：

图 10.7.2 设置qt工程名和路径

在Name栏中设置qt工程名为“qt_test”，工程路径任意，此处选择/home/shang/workspace/qt，路径必须要存在，不然会报错。

设置完成之后点击“下一步(Next)”按钮进入下一步，如下图所示：

图 10.7.3 选择构建工具

“Build system”默认为qmake，此处保持默认即可。点击“Next”按钮进入下一步，如下图所示：

图 10.7.4 配置工程的类

保持默认配置，直接点击“Next”按钮进入下一步，如下图所示：

图 10.7.5 选择语言

同样保持默认配置，直接点击“Next”按钮进入下一步，如下图所示：

图 10.7.6选择 Kit

前面介绍过，在创建Qt应用程序的时候需要选择Kit，并基于该Kit创建我们的工程。由于本小节是测试之前配置的QT Creator能否正常工作，所以这里选择“zynqMP”。点击“下一步(Next)”按钮进入下一步，如下图所示：

图 10.7.7 配置总结

直接点击“完成”按钮完成工程创建。工程创建完成之后，如下所示：

图 10.7.8 工程界面

此时双击左边文件列表Forms中的mainwindow.ui文件，打开 QtCreator 的图形化编程界面，如下所示：

图 10.7.9 Qt Design 图形化编程界面

这是Qt Creator中集成的Qt Design图形化编程工具，左边栏显示了Qt所支持的控件，中间显示GUI控件编程、布局界面，而右边界面显示了Qt控件所支持的各种属性，可以对其进行修改。

图10.7.10中笔者随便拖入几个控件，包括一个日历控件Calendar Widget、一个按钮控件Push Button 以及一个Label控件，并对它们进行了简单地布局、调整、修改了Label控件的显示的文字内容和大小（选中Label控件，可以在右下角列出的属性表中找到对应的设置项），如下图所示：

图10.7.10 搭建qt界面

Qt工程编程完成后使用Ctrl+S快捷键进行保存，然后点击左下角的小锤子按钮编译工程，如下所示：

图 10.7.11 编译工程

编译过程中可以点击下方的“编译输出(Compile Output)”按钮查看编译输出信息，如下所示：

图 10.7.12 编译输出信息

从打印信息可以知道，当编译Qt程序的时候编译器会链接到相关的库文件，例如libQt5Widgets.so、libQt5Gui.so、libQt5Core.so等，没有任何的错误打印信息，但是有一个警告信息，编译成功。

警告信息不影响程序的运行。如果想解决警告信息，可以点击上图中2处的/opt/petalinux/2020.2/sysroots/aarch64-xilinx-linux/usr/include/features.h，点击后Qt Creator会自动打开该文件，可以看到警告信息是该文件的第382行输出的，解决的方法也很简单，在该文件的第380行下添加“# define  __OPTIMIZE__ 1”，如下图所示：

图 10.7.13 解决警告

添加完成后保存该文件。

现在编译工程就不会出现警告信息了。由于之前已经编译过了，需要改动工程，才能重新编译，可以稍微改动图 10.7.10 的qt界面，然后重新编译。

编译成功之后不能直接点击Qt Creator右下角的绿色小三角按钮运行 Qt 程序，因为这个程序不能在Ubuntu系统下运行，我们需要将编译生成的可执行文件拷贝到开发板根文件系统目录中，然后在ZYNQ MPSoC开发板系统下运行。

打开Ubuntu终端，进入到Qt工程所在目录，如下：

图 10.7.14 Qt 工程所在目录

qt_test就是笔者创建的工程，build-qt_test-zynqMP-Debug目录下存放的就是工程编译过程中所生成的文件，包括最终的可执行文件都在这个目录下，进入到该目录，如下图所示：

图 10.7.15 编译生成的文件

其中qt_test是最终的可执行文件，可以使用file命令查看该文件的属性，如下图所示：

图 10.7.16文件属性查看

由此可以知道该文件是一个ELF格式的可执行文件，可以运行在64位ARM架构的Linux 系统下，所以我们需要把该文件放置到开发板上运行。

1.8 上板测试

按照9.5节制作BOOT.BIN启动文件并复制到SD卡，然后按照9.6节拷贝根文件系统到SD卡的ext4分区。需要注意的是在拷贝本章的根文件系统到SD卡的ext4分区之前，要先删除SD的ext4分区的内容，否则可能会出问题，删除命令要加sudo，如

1. sudo rm -rf/media/cx/rootfs/*

复制代码

拷贝本章的根文件系统到SD卡的ext4分区完成后，将上一节编译得到的qt_test复制到SD卡ext4分区的home/root目录中。

启动开发板后进入linux系统。设置Qt运行环境变量，（如果没有配置X11，环境变量使用export QT_QPA_PLATFORM=linuxfb）

1. exportDISPLAY=:0.0

复制代码

运行qt_test程序，如下图所示：

与开发板miniDP接口连接的显示器显示的内容如下图所示：

图 10.8.1 显示的qt界面

Qt界面是在上一章搭建的Matchbox桌面上显示的。在串口终端按Ctrl + C快捷键可结束程序运行。

1.9 扩展阅读：
1.9.1 安装Qt

为了防止有些读者没有找到好的Qt安装教程，此处推荐B站用户“他是个小白”的一个qt安装的视频：

Ubuntu使用清华源镜像安装Qt:https://www.bilibili.com/video/BV1nV411q7R5/?spm_id_from=333.788.b_636f6d6d656e74.15

注：不要安装Qt6版本，因为Qt6不支持Ubuntu18版本。