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前言

内容概括：
本篇文章记录了ros2 交叉编译（从x86_ubuntu到 riscv_ubuntu）过程，以及问题解决。
整体思路：创建riscv_ubuntu docker镜像——源码编译ros2——交叉编译
因为ros2没有提供riscv预编译版本，所以不能像arm架构那样在创建docker就直接安装好ros2，需要先创建docker再用源码编译，相对来说实现过程复杂一些。

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一、创建 riscv_ubuntu 镜像

下载ros2官方提供的 dockerfiles 和 示例examples

mkdir -p ~/cc_ws/ros2_ws/src
cd ~/cc_ws/
git clone https://github.com/ros-tooling/cross_compile.git -b 0.0.1 .

创建docker镜像

在执行创建docker镜像命令前需要先对Dockerfile_ubuntu_arm进行修改(在cross_compile/sysroot下)，避免混淆可以先把文件名改为Dockerfile_ubuntu_riscv
拉取的docker 镜像是riscv64/ubuntu:jammy，docker hub镜像地址：riscv64/ubuntu

ARG ARM_ARCH=arm64v8
FROM ${ARM_ARCH}/ubuntu:bionic
修改为：
ARG ARM_ARCH=riscv64
FROM ${ARM_ARCH}/ubuntu:jammy

rosdep改为rosdepc:
--------------------------
RUN apt install -y \
    python3-colcon-common-extensions \
    python3-pip \
    python3-rosdep
修改为：
RUN apt install -y \
    python3-colcon-common-extensions \
    python3-pip
--------------------------
RUN python3 -m pip install -U \
    argcomplete \
    flake8 \
    flake8-blind-except \
    flake8-builtins \
    flake8-class-newline \
    flake8-comprehensions \
    flake8-deprecated \
    flake8-docstrings \
    flake8-import-order \
    flake8-quotes \
    pytest-repeat \
    pytest-rerunfailures
修改为：
RUN python3 -m pip install -U \
    rosdepc \
    argcomplete \
    flake8 \
    flake8-blind-except \
    flake8-builtins \
    flake8-class-newline \
    flake8-comprehensions \
    flake8-deprecated \
    flake8-docstrings \
    flake8-import-order \
    flake8-quotes \
    pytest-repeat \
    pytest-rerunfailures
--------------------------
RUN rosdep init
RUN rosdep update
RUN rosdep install --from-paths src \
    --ignore-src \
    --rosdistro crystal -y \
    --skip-keys "console_bridge \
        fastcdr \
        fastrtps \
        libopensplice67 \
        libopensplice69 \
        rti-connext-dds-5.3.1 \
        urdfdom_headers"
修改为：
RUN rosdepc init
RUN rosdepc update
RUN rosdepc install --from-paths src \
    --ignore-src \
    --rosdistro crystal -y \
    --skip-keys "console_bridge \
        fastcdr \
        fastrtps \
        libopensplice67 \
        libopensplice69 \
        rti-connext-dds-5.3.1 \
        urdfdom_headers"

执行创建docker命令：

cd ~/cc_ws/

# qemu  用于使用docker在目标文件系统上安装ROS 2依赖项
mkdir qemu-user-static
cp /usr/bin/qemu-*-static qemu-user-static

docker build -t riscv_ros2:latest -f cross_compile/sysroot/Dockerfile_ubuntu_arm .
docker run --name riscv_sysroot riscv_ros2:latest

执行docker run时会提示因为架构不同所以无法直接进入docker，没有影响，docker镜像能正常挂载使用。

二、源码编译ros2

拉取ros2源码

cd ~/cc_ws/ros2_ws
wget https://raw.githubusercontent.com/ros2/ros2/humble/ros2.repos
vcs-import src < ros2.repos

如果终端提示无法连接网址，则可以在浏览器打开手动保存网页到本地

将ros2源码目录挂载到docker

docker run -it --rm -v /home/sun/cc_ws/ros2_ws:/data --name riscv_sys e5279bcbe77

成功执行后就相当于进入docker镜像中执行后续操作，其中 /home/sun/cc_ws/ros2_ws 是本地包含src的目录， /data是docker镜像中挂载目录，riscv_sys是docker容器名称(sudo docker container查看)，e5279bcbe77是docker镜像id(sudo docker images查看)

对ros2源码进行编译

# 挂载后在docker中进行操作
cd /data
ls   # 查看是否有src文件夹
colcon build --symlink-install  # 源码编译

在riscv64架构上通过源码编译ros2时会遇到一些问题：

问题一：mimick_vendor功能包不支持riscv64架构

• 解决方法：在src中通过查找方法找到mimick_vendor功能包（一定要查找，因为直接进文件夹没有显示），对CMakelists进行修改，将对应两行内容修改为如下

set(mimick_version "90d02296025f38da2e33c67b02b7fa0c7c7d460c")
GIT_REPOSITORY https://github.com/ziyao233/Mimick.git

问题二：部分功能包编译时需要在网址下载但报错无法连接

• 解决方法：手动打开连接并下载，放到挂载的目录下，修改对应功能包的cmakelists 中的 URL 将网络地址修改该为本地文件 绝对路径（注意一定是 docker 镜像中的绝对路径，而不是本地绝对路径）
  

问题三：riscv64_ubuntu缺少很多需要的依赖，需要一边编译一边报错再安装，ros2还有一些包比如rviz（ros 可视化）需要python绑定器等问题，若无法解决且不需要相关功能，则可以根据情况删除对应功能包

apt install libeigen3-dev
apt-get install libacl1-dev
apt-get install libx11-dev libxaw7-dev
apt-get install libldap2-dev
apt-get install libssl-dev
apt-get install libeigen3-dev
pip install lark-parser
apt-get install qtbase5-dev
apt-get install libfreetype-dev
apt install -y ninja-build
apt install python3-numpy
apt install libopencv-dev
apt install libbullet-dev
apt-get install libfreetype-dev

完成编译

ros2 完成源码有三百多个功能包，完整编译需要足够的磁盘空间，源码编译完成后就可以在对应目录下source 测试ros2 demo

测试ros2 demo

# 挂载后在docker中进行操作
cd /data
source install/local_setup.bash
ros2 run demo_nodes_cpp talker
ros2 run demo_nodes_py listener

注意：以挂载的方式使用docker，编译生成的文件内容是在本地，但是如果源码编译ros2则编译产生的build/install中的文件链接/索引路径都是相对于docker系统的绝对路径，所以想要使用riscv_ubuntu架构ros2只能每次都把cc_ws/ros2_ws挂载到/data下

三、交叉编译

前提：已将/cc_ws/ros2_ws挂载到docker /data下

将官方示例examples放到挂载目录下

cd ~/cc_ws
mkdir -p ~/cc_ws/ros2_ws/cross/src
sudo cp -r cross_compile/ ~/cc_ws/ros2_ws/cross/src

安装所需包和依赖

# 在docker中执行
apt install libssl-dev
pip install netifaces
apt-get install gcc-riscv64-linux-gnu
riscv64-linux-gnu-gcc --version
apt-get install g++-riscv64-linux-gnu
riscv64-linux-gnu-g++ --version

修改交叉编译工具链generic_linux.cmake

generic_linux.cmake在cross/cross_compile/cmake-toolchains目录下：

# 显式设置交叉编译器   riscv_ubuntu系统自带  
set(CMAKE_C_COMPILER /usr/bin/riscv64-linux-gnu-gcc)
set(CMAKE_CXX_COMPILER /usr/bin/riscv64-linux-gnu-g++)
-----------------------------------------------------

if("$ENV{TARGET_ARCH}" STREQUAL "" OR
   #"$ENV{CROSS_COMPILE}" STREQUAL "" OR
   "$ENV{SYSROOT}" STREQUAL "" OR
   "$ENV{ROS2_INSTALL_PATH}" STREQUAL "" OR
   "$ENV{PYTHON_SOABI}" STREQUAL "")
    message(FATAL_ERROR "Target environment variables not defined")
endif()

修改为

if("$ENV{TARGET_ARCH}" STREQUAL "" OR
   #"$ENV{CROSS_COMPILE}" STREQUAL "" OR
   "$ENV{SYSROOT}" STREQUAL "" OR
   "$ENV{ROS2_INSTALL_PATH}" STREQUAL ""
   #"$ENV{PYTHON_SOABI}" STREQUAL ""
   )
    message(FATAL_ERROR "Target environment variables not defined")
endif()

交叉编译

# # 挂载后在docker中进行操作
cd /data
source install/local_setup.bash
export TARGET_ARCH=riscv64
export SYSROOT=/
export ROS2_INSTALL_PATH=/data/install/

cd cross
# 交叉编译指令
colcon build --merge-install \
    --cmake-force-configure \
    --cmake-args \
        -DCMAKE_VERBOSE_MAKEFILE:BOOL=ON \
        -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE="/data/cross/src/cross_compile/cmake-toolchains/generic_linux.cmake" \

完成交叉编译

交叉编译本质上是将x86架构下的代码文件编译成riscv架构下ros2可直接运行的可执行文件，编译后的生成文件在本地可以看到，但是不能运行，必须得在riscv架构硬件上或者docker 镜像中运行。

测试交叉编译ros2 demo

cd /data/cross
source install/local_setup.bash
ros2 run demo_nodes_cpp listener &
ros2 run demo_nodes_py talker

总结

因为ros2没有提供riscv架构预编译版本，所以整个实现交叉编译的过程比arm架构复杂一些，但整体思路和实现方法没有太多区别，后续还要看一下ros2底层代码逻辑在不同架构上具体的区别，以便更好的在不同架构平台开发功能。