基于Ubuntu ARM虚拟机为树莓派CMake交叉编译遇问题求助

问题描述 #

我在M1 Mac上运行的Ubuntu 20.04 ARM服务器镜像虚拟机中，尝试为树莓派交叉编译项目，目前无法完成静态库测试文件编译，怀疑工具链存在问题。我使用的是ARM官网提供的aarch64-arm-none-linux-gnueabihf工具链，CMake配置如下：

set(CMAKE_SYSTEM_NAME Linux)

set(CMAKE_CROSSCOMPILING TRUE)
set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR "armv8")

SET(CMAKE_TRY_COMPILE_TARGET_TYPE "STATIC_LIBRARY")

set(CMAKE_C_COMPILER /opt/pi-cross-compile/gcc-arm-10.3-2021.07-aarch64-arm-none-linux-gnueabihf/bin/arm-none-linux-gnueabihf-gcc-10.3.1)
set(CMAKE_CXX_COMPILER /opt/pi-cross-compile/gcc-arm-10.3-2021.07-aarch64-arm-none-linux-gnueabihf/bin/arm-none-linux-gnueabihf-g++)


SET(CMAKE_FIND_ROOT_PATH $ENV{RASPBIAN_ROOTFS})

运行CMake时出现如下错误：

- The C compiler identification is GNU 10.3.1
-- The CXX compiler identification is GNU 10.3.1
-- Detecting C compiler ABI info
-- Detecting C compiler ABI info - failed
-- Check for working C compiler: /opt/pi-cross-compile/gcc-arm-10.3-2021.07-aarch64-arm-none-linux-gnueabihf/bin/arm-none-linux-gnueabihf-gcc-10.3.1
-- Check for working C compiler: /opt/pi-cross-compile/gcc-arm-10.3-2021.07-aarch64-arm-none-linux-gnueabihf/bin/arm-none-linux-gnueabihf-gcc-10.3.1 - broken
CMake Error at /usr/share/cmake-3.26/Modules/CMakeTestCCompiler.cmake:67 (message):
  The C compiler

    "/opt/pi-cross-compile/gcc-arm-10.3-2021.07-aarch64-arm-none-linux-gnueabihf/bin/arm-none-linux-gnueabihf-gcc-10.3.1"

  is not able to compile a simple test program.

  It fails with the following output:

    Change Dir: /home/parallels/kodlab_mjbots_sdk/build/CMakeFiles/CMakeScratch/TryCompile-FZkX11
    
    Run Build Command(s):/usr/bin/cmake -E env VERBOSE=1 /home/parallels/raspberrypi/rootfs/usr/bin/make -f Makefile cmTC_070a2/fast && /home/parallels/raspberrypi/rootfs/usr/bin/make: 1: Syntax error: word unexpected (expecting ")")
    
    
  
  CMake will not be able to correctly generate this project.
Call Stack (most recent call first):
  CMakeLists.txt:3 (project)


-- Configuring incomplete, errors occurred!

我尝试过完全禁用测试程序检查，但问题依旧。从错误信息来看，CMake报错树莓派rootfs中的make文件存在语法错误，似乎当前工具链无法正确读取该二进制文件。请问我哪里操作有误？是工具链选择错误，还是CMake配置不符合该工具链的交叉编译要求？

问题原因与修复方案 #

核心问题 #

错误提示里的/home/parallels/raspberrypi/rootfs/usr/bin/make是树莓派ARM架构的二进制文件，CMake错误地调用了rootfs里的ARM版make，而非宿主Ubuntu系统的make工具，导致执行时出现语法错误。

修复步骤 #

1. 强制指定宿主系统的make工具
   在CMake配置中添加以下变量，强制使用宿主Ubuntu的make：

   set(CMAKE_MAKE_PROGRAM /usr/bin/make)
   

2. 调整CMake路径查找优先级
   设置CMAKE_FIND_ROOT_PATH后，需要明确区分工具、库、头文件的查找路径：

   set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PROGRAM NEVER)
   set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_LIBRARY ONLY)
   set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_INCLUDE ONLY)
   

   • CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PROGRAM NEVER：查找编译工具（如make、gcc）时，不使用rootfs路径，直接用宿主系统的
   • CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_LIBRARY ONLY：查找库文件时，仅在rootfs中搜索
   • CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_INCLUDE ONLY：查找头文件时，仅在rootfs中搜索

3. 验证工具链与树莓派架构匹配性

   • 如果你的树莓派是32位系统（如Raspbian 32位），当前aarch64-arm-none-linux-gnueabihf工具链不匹配，需更换为32位ARM工具链arm-none-linux-gnueabihf
   • 如果是树莓派4/5的64位系统，需确保rootfs是64位版本，避免混合32位文件导致的兼容性问题

4. 手动测试工具链可用性
   先单独验证工具链能否正常编译：

   # 编写简单测试文件test.c
   echo 'int main() { return 0; }' > test.c
   # 使用交叉编译器编译
   /opt/pi-cross-compile/gcc-arm-10.3-2021.07-aarch64-arm-none-linux-gnueabihf/bin/arm-none-linux-gnueabihf-gcc -o test test.c
   # 检查输出文件架构
   file test
   

   输出应显示test: ELF 64-bit LSB executable, ARM aarch64，说明工具链正常工作。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mason Mitchell