Lời mở đầu

Trong bài viết này chúng ta sẽ nói về SDK (Software Development Kit) một bộ tool giúp phát triển phần mềm cho các board nhúng. Tất cả các SDK cung cấp gồm 3 thành phần chính:

Cross-development toolchain: Đây là tool giúp bạn biên dịch code trên máy tính của mình để tạo file thực thi dành cho board nhúng. Nó chạy trên máy tính, nên có thể gọi đây là phần host (máy chủ)
Thư viện và file header: Đây là các file được xây dưng góp phần tạo ra image cho thiết bị target, giúp code chạy đúng trên phần cứng mà chúng ta chọn.
File header thiết lập môi trường: Đây là một file shell giúp bạn khởi tạo môi trường bằng cách định nghĩa các biến và chuẩn bị cho việc sử dụng SDK

Kết quả của quá trình tạo SDK là một tập hợp các file, bao gồm:

File script cài đặt SDK: FIle này thường có đuôi .sh và khi bạn chạy nó, SDK sẽ được cài đặt
File manifest: Đây là các file ghi lại thông tin về những phần mềm và thư viện được cài đặt, gồm hai loại dành cho máy host và cho thiết bị target
File kiểm tra SDK: Các file này được dùng để kiểm tra xem SDK có hoạt động đúng không

Có hai loại SDK trong Yocto: SDK chuẩn và SDK mở rộng

SDK chuẩn: Là bộ công cụ cơ bản giúp bạn phát triển phần mềm cho hệ thống nhúng, bao gồm công cụ biên dịch, gỡ lỗi\ và thư viện cần thiết.
SDK mở rộng: Là phiên bản mạnh mẽ hơn của SDK chuẩn, bổ sung các công cụ như devtool để giúp bạn dễ dàng sửa mã, thêm ứng dụng và tích hợp vào hệ thống Yocto, giúp tăng tốc quá trình phát triển.

Để dễ hình dung hơn mình sẽ liệt kệ sự khác biệt giữa hai SDK này thông qua bảng dưới đây

Tính năng	SDK tiêu chuẩn	SDK mở rộng
Toolchain	√	√
Debugger	√	√
Size	100+ MB	1+ GB
devtool	x	√
Build images	x	√
Updateable	x	√
Managed Sysroot	x	√
Installed Packages	x	√
Construction	Packages	Shared State

Qua bảng so sánh này bạn có thể thấy SDK mở rộng được hỗ trợ nhiều tính năng song với đó thì tốn nhiều dung lượng để lưu trữ thế nên tùy vào dự án mình sẽ chọn SDK phù hợp. Trong bài viết này mình sẽ thực hiện cài đặt SDK tiêu chuẩn trước vì trong bài học chỉ sử dụng biên dịch code không sử dụng những tính năng khác. Mình sẽ có một bài viết khác hỗ trợ thực hiện cài đặt SDK mở rộng.

Biên dịch SDK tiêu chuẩn

Ở đây mình sẽ thực hiện việc cài đặt SDK thông thường.Để có thể cài đặt SDK ta sẽ dựa vào file script có đuôi .sh thế nên để có được file này bạn chạy câu lệnh sau:

**~/poky***
source oe-init-build-env
bitbake core-image-minimal -c populate_sdk

Quá trình này sẽ mất một chút thời gian và các file output sẽ nằm ở đường dẫn sau:

**~/poky/build**
ls tmp/deploy/sdk/

**Output**
poky-glibc-x86_64-core-image-minimal-core2-64-qemux86-64-toolchain-5.0.5.host.manifest
poky-glibc-x86_64-core-image-minimal-core2-64-qemux86-64-toolchain-5.0.5-host.spdx.tar.zst
poky-glibc-x86_64-core-image-minimal-core2-64-qemux86-64-toolchain-5.0.5.sh
poky-glibc-x86_64-core-image-minimal-core2-64-qemux86-64-toolchain-5.0.5.target.manifest
poky-glibc-x86_64-core-image-minimal-core2-64-qemux86-64-toolchain-5.0.5-target.spdx.tar.zst
poky-glibc-x86_64-core-image-minimal-core2-64-qemux86-64-toolchain-5.0.5.testdata.json

Cài đặt SDK

Sau khi có được các file ouput mình sẽ cài đặt SDK vào thư mục /opt bạn có thể chọn đường dẫn thư mục khác để cài đặt SDK

**~/poky/build**
./tmp/deploy/sdk/poky-glibc-x86_64-core-image-minimal-core2-64-qemux86-64-toolchain-5.0.5.sh

**Output**
Poky (Yocto Project Reference Distro) SDK installer version 5.0.5
=================================================================
Enter target directory for SDK (default: /opt/poky/5.0.5): 
You are about to install the SDK to "/opt/poky/5.0.5". Proceed [Y/n]? 
Extracting SDK...................................................................................................done
Setting it up...done
SDK has been successfully set up and is ready to be used.
Each time you wish to use the SDK in a new shell session, you need to source the environment setup script e.g.
 $ . /opt/poky/5.0.5/environment-setup-core2-64-poky-linux

Trong quá trình cài đặt, nếu bạn chọn đường dẫn mặc định, chỉ cần nhấn Enter. Nếu không, hãy nhập đường dẫn mà bạn muốn cài đặt SDK

Bạn có thể xem các file output của nó:

#user@localhost:~/poky/build
ls /opt/poky/5.0.5

#Test Output:
environment-setup-core2-64-poky-linux  site-config-core2-64-poky-linux  sysroots  version-core2-64-poky-linux

Sau khi bạn hoàn tất cài đặt SDK của Yocto, hệ thống sẽ yêu cầu bạn chạy lệnh dưới đây:

**~/poky/build**
. /opt/poky/5.0.5/environment-setup-core2-64-poky-linux

Lệnh này dùng để thiết lập các biến môi trường cần thiết cho việc sử dụng SDK. Những biến này giúp cấu hình đúng công cụ biên dịch (compiler) và các thư viện liên quan trong quá trình phát triển phần mềm trên hệ thống nhúng.

Lưu ý: Lệnh trên cần được chạy trong mỗi cửa sổ dòng lệnh (shell) mà bạn muốn sử dụng SDK này. Sau khi thiết lập xong bạn có thể kiểm tra xem công cụ biên dịch đã được cấu hình đúng hay chưa bằng cách thực hiện lệnh sau:

#user@localhost:~/poky/build
$CC -v

Lệnh$CC đại diện cho trình biên dịch đã được thiết lập, và tùy chọn -v sẽ hiển thị phiên bản của công cụ biên dịch này.

**Output**
...
gcc version 13.3.0 (GCC)

Biên dịch chương trình

Thông thường khi sử dụng SDK để biên dịch cho source code mình thường khuyến khích sử dụng biến $CC Bởi vì biến này để tìm kiếm các file header và file thư viện trong thư mục sysroot để biên dịch cho source code. Sysroot là hệ thống ifle riêng biệt mà Yocto sử dụng để chứa các file header, thư viện và các tài nguyên khác cho môi trường cross-compile

Ví dụ dưới đây mình sẽ demo biên dịch chương trình tính toán đơn giản tính căn bậc 2.

**~/poky**
mkdir demo_sdk
cd demo_sdk
nano caculate.c

**~/poky/demo_sdk/caculate.c**
#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main() {
    double num, result;
    num = 9;
    result = sqrt(num);
    printf("result: %.2f\n", result);
    return 0;
}

Bây giờ mình sẽ dùng đường dẫn trực tiếp ra để biên dịch.

**~/poky/demo_sdk**
x86_64-poky-linux-gcc caculate.c -o caculate

Nó sẽ xuất hiện thông báo lỗi

**Output**
caculate.c:1:10: fatal error: stdio.h: No such file or directory
    1 | #include <stdio.h>
      |          ^~~~~~~~~
compilation terminated.

Lỗi này xảy ra khi khi trình biên dịch x86_64-poky-linux-gcc không tự động tìm kiếm file header và file thư viện trong sysroot cụ thể là file header có tên là stdio.h. Để khắc phục lỗi này, thì giải pháp là sử dụng biến $CC để biên dịch bằng câu lệnh sau:

**~/poky/demo_sdk**
$CC caculate.c -o caculate

**Output**
caculate  caculate.c

Sau khi biên dịch ra file thực thi xong. Chúng ta cần copy file này qua môi trường QEMU để chạy thử.

**~/poky**
runqemu qemux86-64