移植OpenCV到RISC-V上

本文讲述如何将Opencv移植到RISC-V平台上。目前（2019年10月）RISC-V的软件生态已经较为完善了；Linux平台除了Buildroot外，Fedora发行版也已经支持RISC-V。本文描述将OpenCV通过交叉编译的方式运行在RISC-V架构的Linux系统中。

本文所使用的OpenCV的版本为4.1.1，Linux为Fedora 28，其他支持RISC-V的Linux的发行版以及Buildroot等理论上也可用（需要注意的事项见下文），运行平台为QEMU（FPGA、SiFive Unleashed应该也可以），riscv-gnu-toolchain为2019年10月2日的最新版（经过修改，见下文）。编译环境为Ubuntu 16.04。

前提准备

首先要注意的是运行平台Linux的glibc版本，本文使用的Fedora 28中的glibc版本为2.27。你使用的交叉编译工具的glibc版本必须和目标平台的glibc版本相同，因为glibc非常底层，几乎所有的程序都需要使用它（包括最常用的ls, cat等命令），因此一般不会在发行版不支持等情况下升级（或降级）glibc。

目前riscv-glibc支持的版本有2.26, 2.27和2.29三种，而riscv-gnu-toolchain中包含的glibc在2018年8月以前的版本为2.26，在2018年8月以后的版本为2.29，无官方2.27版本的支持。

为了在clone最新的riscv-gnu-toolchain代码（及其子模块）后，进入riscv-glibc目录，手动输入git checkout riscv-glibc-2.27切换到2.27版本。然后修改riscv-glibc/sysdeps/unix/sysv/linux/riscv/flush-icache.c，将其原有的

#include <asm/syscalls.h>

修改为

#if __has_include__ (<asm/syscalls.h>)
# include <asm/syscalls.h>
#else
# include <asm/unistd.h>
#endif

之后再按照readme.md中的步骤生成linux版（非裸机版）的toolchain。

编译OpenCV

将OpenCV代码下载到opencv目录中，本文中例子为opencv/opencv-4.1.1。在opencv文件夹中建立两个文件夹，分别为config和install（取其他名字也可以）。

由于OpenCV是使用cmake进行编译配置，为了方便配置，我们安装一下cmake-gui。

sudo apt install cmake-qt-gui

在终端中输入cmake-gui启动cmake的图形界面。在Where is the source code中输入opencv-4.1.1的目录，在Where to build the binaries输入建立的config目录。如下图所示。

点击Configure，打开如下图所示的对话框。选择Specify options for cross-compiling.

在Operating System中输入Linux，在Version中输入目标平台的版本（不是很重要）。然后编译器C选择安装好的riscv64-unknown-linux-gnu-gcc编译器，C++选择riscv64-unknown-linux-gnu-g++。Target Root选择riscv-gnu-toolchain安装目录，如下图所示。

点击Finish，即可开始配置，自动配置后如下图所示。需要手动去掉WITH_GTK和WITH_TIFF选项（本文暂不支持OpenCV的图形界面，后续按需可能会探索）。将CMAKE_INSTALL_PREFIX的值改为上面创建的install目录（或其他你想安装的目录，最好不要与系统本身的库目录在一起，因为这是RISC-V平台的交叉编译）。

之后点击Generate即可生成Makefile，然后可以关闭cmake-gui窗口。

打开终端进入config目录，输入

make -jx

进行编译，其中x为处理器的线程数。

在编译过程中如果遇到了个别头文件找不到的问题，其实这些头文件是存在于/usr/include目录中的（前提是你的确安装了对应的库），我将其在riscv-gnu-toolchain安装目录的include目录中创建软连接，即可解决。如果遇到其他问题可按照一般的编译问题处理方法进行排除。

一段时间后（不需要太久）即可编译成功。

之后make install进行安装。

编译demo程序

本文写了一小段使用OpenCV进行图像膨胀操作的程序demo-dilate.cpp，代码如下。

#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include <iostream>
 
using namespace std;
using namespace cv;
 
int main(  )
{
 
    //载入原图 
    Mat image = imread("1.jpg");

    //获取自定义核
    Mat element = getStructuringElement(MORPH_RECT, Size(15, 15));
    Mat out;
    //进行膨胀操作
    dilate(image,out, element);

    imwrite("1-dilate.jpg", out);

    //waitKey(0);

    return 0;
}

使用如下命令进行编译链接，注意编译器要使用正确的版本。

riscv64-unknown-linux-gnu-g++ -o dilate demo-dilate.cpp \
-I/usr/local/include -I/path/install/opencv/include/opencv4 \
-L/path/install/opencv/lib -lopencv_core -lopencv_highgui -lopencv_imgproc\
-lopencv_ml -lpthread -lopencv_calib3d -lopencv_dnn -lopencv_features2d -lopencv_flann\
-lopencv_gapi -lopencv_imgcodecs -lopencv_objdetect -lopencv_photo -lopencv_stiching -lopencv_videoio -lopencv_video

生成dilate可执行文件备用。

启动QEMU的Fedora系统

如何在RISCV64的QEMU上运行Fedora磁盘镜像本文不再赘述，请读者参考这个文档。

使用SFTP将编译出来的opencv库放到目标Linux系统的/lib64目录中，将可执行文件dilate以及执行需要的1.jpg放到/root中。此时执行./dilate会提示GLIBCXX_3.4.26 not found，这是因为我们只匹配了GLIBC的版本，而对于C++标准库并没有匹配。幸运的是，对于GLIBC++的升级是比较容易的，并没有GLIBC那么困难（容易出错）。

将宿主机（Ubuntu）上安装toolchain目录中的sysroot/lib中的libstdc++.so、libstdc++.so.6和libstdc++.so.6.0.27拷贝到 Fedora的某个目录中，比如/root/lib，然后设置环境变量export LD_LIBRARY_PATH=/root/lib:$LD_LIBRARY_PATH。

之后即可成功运行./dilate。

效果展示如下：
原图1.jpg：

膨胀后1-dilate.jpg：

前提准备

编译OpenCV

编译demo程序

启动QEMU的Fedora系统

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