Ubuntu系统跨平台编译SPAWAR LWPC v2.1版本软件

Space and Naval Warfare (SPAWAR), LongWave Propagation Code(LWPC)

Posted by 晨曦on November 11, 2020

目录

0. 说明

LWPC项目可以采用以下编译方法：

  • 在linux系统编译和运行（需要安装cmake软件的linux版本，也可用apt安装）
  • 在windows系统编译和运行（需要安装cmake软件的Windows版本）
  • 在linux系统编译软件（需要安装cmake软件的linux版本），在windows系统运行软件

本文主要介绍在ubuntu系统下面编译代码，得到Windows系统的可执行程序的方法，具体代码相关内容参见仓库LWPC

1. 下载LWPC最新代码

` /home/zfb > git clone git@github.com:zfb132/LWPC.git`
本仓库与官方仓库的区别如下，代码和其他配置文件均未改变：

  • 添加了dll32、dll64、useless_dll三个文件夹
  • 添加了toolchain_win32.cmake与toolchain_win64.cmake工具链文件
  • 添加了lwpm.inp文件用于作为程序运行时的输入

2. 修改编译选项

vi LWPC/LWPCv21/CMakeLists.txt
将以下内容放在最前面（设置编译语言）：

cmake_minimum_required(VERSION 3.13)
project(LWPC LANGUAGES Fortran)

（通过cat LWPC/CMakeLists.txt找到的办法）

3. 创建跨平台工具链

参考链接
安装必要的编译工具：

# 64位版本的MingW
sudo apt-get install mingw-w64
# 64位版本的mingw-gfortran
sudo apt-get install gfortran-mingw-w64-x86-64
# 32位版本的mingw-gfortran
sudo apt-get install gfortran-mingw-w64-i686

创建跨平台64位编译工具链（本仓库已包含这两个文件，可跳过）：
vi LWPC/toolchain_win64.cmake
写入以下内容：

# 设置目标操作系统类型
set(CMAKE_SYSTEM_NAME Windows)
# 使用64位编译器，生成64位程序
# 选择C、C++、Fortran代码的编译器
set(CMAKE_C_COMPILER   x86_64-w64-mingw32-gcc)
set(CMAKE_CXX_COMPILER x86_64-w64-mingw32-g++)
set(CMAKE_Fortran_COMPILER x86_64-w64-mingw32-gfortran)
# 调整寻找库的行为
# 在目标环境搜索库和头文件
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_INCLUDE ONLY)
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_LIBRARY ONLY)

# 在主机环境搜索程序
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PROGRAM NEVER)

# 设置编译器路径
# set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH /path/to/target/environment)

创建跨平台32位编译工具链：
vi LWPC/toolchain_win32.cmake
写入以下内容：

# 设置目标操作系统类型
set(CMAKE_SYSTEM_NAME Windows)
# 生成32位程序
# 选择C、C++、Fortran代码的编译器
set(CMAKE_C_COMPILER   i686-w64-mingw32-gcc)
set(CMAKE_CXX_COMPILER i686-w64-mingw32-g++)
set(CMAKE_Fortran_COMPILER i686-w64-mingw32-gfortran)
# 调整寻找库的行为
# 在目标环境搜索库和头文件
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_INCLUDE ONLY)
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_LIBRARY ONLY)

# 在主机环境搜索程序
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PROGRAM NEVER)

# 设置编译器路径
# set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH /path/to/target/environment)

4. 开始编译项目

创建编译文件夹并进入，然后开始编译生成64位可执行程序（根据需要选择toolchain_winXX.cmake文件，与最后的dllXX文件夹对应）：

cd LWPC/LWPCv21/ && mkdir build && cd build
cmake -D CMAKE_TOOLCHAIN_FILE=../../toolchain_win64.cmake ..
make -j12

此时已在LWPC/LWPCv21/build目录下生成lwpc.bin.exe等文件

5. 复制依赖的库文件到build目录

从这一步开始，所有操作均可在Windows上进行（但是讲解还是采用ubuntu，windows用户只需要把对应命令改为图形界面的鼠标操作即可）

# 移动程序位置
cd /home/zfb/LWPC/ && mv LWPCv21/build ./
# 复制需要的动态链接库文件
cp -R dll64/*.dll ./build/
# 创建文件夹存放数据
cd build && mkdir -p LWPCv21/data/
# 复制必要数据
cp -R LWPC/LWPCv21/data/ ./LWPCv21/data/

使用Dependencies可以查看.dll或*.exe的详细信息
分别把lwpc.bin.exe、scan.exe、data/unf_*.exe打开，可以查看各个可执行程序需要的*.dll文件，以及*.dll文件需要依赖的*.dll文件，如下是使用此软件查找得到的各程序依赖的库（绝对路径的动态链接库不需要自己提供，其他*.dll均需自己复制，且位于对应exe的同一个文件夹下）

  • 64位版本的lwpc.bin.exe 
    lwpc.bin.exe(64-bit)
├── C:\WINDOWS\system32\kernel32.dll
├── C:\WINDOWS\system32\MSVCRT.dll
├── libgcc_s_seh-1.dll
│   ├── C:\WINDOWS\system32\kernel32.dll
│   ├── C:\WINDOWS\system32\MSVCRT.dll
│   └── libwinpthread-1.dll
│       ├── C:\WINDOWS\system32\kernel32.dll
│       └── C:\WINDOWS\system32\MSVCRT.dll
└── libgfortran-5.dll
  ├── libquadmath-0.dll
  │   ├── libgcc_s_seh-1.dll
  │   ├── C:\WINDOWS\system32\kernel32.dll
  │   └── C:\WINDOWS\system32\MSVCRT.dll
  ├── libgcc_s_seh-1.dll
  │   ├── C:\WINDOWS\system32\kernel32.dll
  │   └── C:\WINDOWS\system32\MSVCRT.dll
  ├── libwinpthread-1.dll
  ├── C:\WINDOWS\system32\advapi32.dll
  ├── C:\WINDOWS\system32\kernel32.dll
  └── C:\WINDOWS\system32\MSVCRT.dll
  • 64位版本的scan.exe 
    scan.exe(64-bit)
├── C:\WINDOWS\system32\kernel32.dll
├── C:\WINDOWS\system32\MSVCRT.dll
└── libgfortran-5.dll
  ├── libquadmath-0.dll
  │   ├── libgcc_s_seh-1.dll
  │   ├── C:\WINDOWS\system32\kernel32.dll
  │   └── C:\WINDOWS\system32\MSVCRT.dll
  ├── libgcc_s_seh-1.dll
  │   ├── C:\WINDOWS\system32\kernel32.dll
  │   └── C:\WINDOWS\system32\MSVCRT.dll
  ├── libwinpthread-1.dll
  ├── C:\WINDOWS\system32\advapi32.dll
  ├── C:\WINDOWS\system32\kernel32.dll
  └── C:\WINDOWS\system32\MSVCRT.dll
  • 64位版本的data/unf_*.exe 
    unf_*.exe(64-bit)
├── C:\WINDOWS\system32\kernel32.dll
├── C:\WINDOWS\system32\MSVCRT.dll
└── libgfortran-5.dll
  ├── libquadmath-0.dll
  │   ├── libgcc_s_seh-1.dll
  │   ├── C:\WINDOWS\system32\kernel32.dll
  │   └── C:\WINDOWS\system32\MSVCRT.dll
  ├── libgcc_s_seh-1.dll
  │   ├── C:\WINDOWS\system32\kernel32.dll
  │   └── C:\WINDOWS\system32\MSVCRT.dll
  ├── libwinpthread-1.dll
  ├── C:\WINDOWS\system32\advapi32.dll
  ├── C:\WINDOWS\system32\kernel32.dll
  └── C:\WINDOWS\system32\MSVCRT.dll
  • 32位版本的lwpc.bin.exe 
    lwpc.bin.exe(32-bit)
├── C:\WINDOWS\SysWOW64\kernel32.dll
├── C:\WINDOWS\SysWOW64\MSVCRT.dll
├── libgcc_s_sjlj-1.dll
│   ├── C:\WINDOWS\SysWOW64\kernel32.dll
│   ├── C:\WINDOWS\SysWOW64\MSVCRT.dll
│   └── libwinpthread-1.dll
│       ├── C:\WINDOWS\SysWOW64\kernel32.dll
│       └── C:\WINDOWS\SysWOW64\MSVCRT.dll
└── libgfortran-5.dll
  ├── libquadmath-0.dll
  │   ├── libgcc_s_dw2-1.dll
  │   ├── C:\WINDOWS\SysWOW64\kernel32.dll
  │   └── C:\WINDOWS\SysWOW64\MSVCRT.dll
  ├── libgcc_s_dw2-1.dll
  │   ├── C:\WINDOWS\SysWOW64\kernel32.dll
  │   └── C:\WINDOWS\SysWOW64\MSVCRT.dll
  ├── C:\WINDOWS\SysWOW64\advapi32.dll
  ├── C:\WINDOWS\SysWOW64\kernel32.dll
  └── C:\WINDOWS\SysWOW64\MSVCRT.dll
  • 32位版本的scan.exe 
    scan.exe(32-bit)
├── C:\WINDOWS\SysWOW64\kernel32.dll
├── C:\WINDOWS\SysWOW64\MSVCRT.dll
└── libgfortran-5.dll
  ├── libquadmath-0.dll
  │   ├── libgcc_s_dw2-1.dll
  │   ├── C:\WINDOWS\SysWOW64\kernel32.dll
  │   └── C:\WINDOWS\SysWOW64\MSVCRT.dll
  ├── libgcc_s_dw2-1.dll
  │   ├── C:\WINDOWS\SysWOW64\kernel32.dll
  │   └── C:\WINDOWS\SysWOW64\MSVCRT.dll
  ├── C:\WINDOWS\SysWOW64\advapi32.dll
  ├── C:\WINDOWS\SysWOW64\kernel32.dll
  └── C:\WINDOWS\SysWOW64\MSVCRT.dll
  • 32位版本的data/unf_*.exe 
    unf_*.exe(32-bit)
├── C:\WINDOWS\SysWOW64\kernel32.dll
├── C:\WINDOWS\SysWOW64\MSVCRT.dll
└── libgfortran-5.dll
  ├── libquadmath-0.dll
  │   ├── libgcc_s_dw2-1.dll
  │   ├── C:\WINDOWS\SysWOW64\kernel32.dll
  │   └── C:\WINDOWS\SysWOW64\MSVCRT.dll
  ├── libgcc_s_dw2-1.dll
  │   ├── C:\WINDOWS\SysWOW64\kernel32.dll
  │   └── C:\WINDOWS\SysWOW64\MSVCRT.dll
  ├── C:\WINDOWS\SysWOW64\advapi32.dll
  ├── C:\WINDOWS\SysWOW64\kernel32.dll
  └── C:\WINDOWS\SysWOW64\MSVCRT.dll

6. 创建输入文件

（本仓库已经包含，可跳过）
cd /home/zfb/LWPC/ && vi lwpm.inp
文件内容如下：

file-mds    ../Output/
file-lwf    ../Output/
file-grd    ../Output/
case-id     OMEGA coverage of the Mediterranean
  Name the files
tx          55625847
  Identify the transmitter
tx-data  55625847 19.8 -21.80 -114.15 1000 43.6 0 0
  Choose the LWPM model daytime environment
ionosphere  lwpm june/01/2009 00:00
op-area     Mediterranean  30 10 45 -45
a-noise     ntia june 01 0000 
start
quit

需要注意的是
op-area Mediterranean 30 10 45 -45
与文件build/LWPCv21/data/area.lis的内容对应
如果想要更换区域，则可以改为
op-area world -90. 180. 90. 180.

7. 运行程序

双击LWPC/build/lwpc.bin.exe文件，会看到控制台窗口，运算结束或遇到报错会自动消失（可以通过在PowerShell启动程序来查看信息）
预期结果：

  • 控制台程序显示STOP Normal run complete
  • 生成/home/zfb/LWPC/lwpm.log文件，内容无报错
  • /home/zfb/LWPC/Output文件夹下生成多个文件

8. 清理与重新运行

每次修改完/home/zfb/LWPC/lwpm.inp文件的内容，还需要同时进行以下操作：

  • 替换文件：cp LWPC/LWPCv21/data/xmtr.lis LWPC/build/LWPCv21/data/
  • 修改/home/zfb/LWPC/lwpm.inp文件的tx、tx-data字段为其他数值（一般来说需要修改）
  • 删除文件：rm -rf LWPC/Output/*（一般来说需要修改）

9. 关于dll来源问题

程序依赖的相关.dll库来源于mingw，获取方法有很多，比如直接从mingw-64官网或mingw-32官网下载安装，在对应的lib或者bin文件夹中寻找即可。这里介绍一种新的方法：

  • 下载安装MSYS2软件，链接，安装到C:\msys64位置
  • 打开软件MSYS2 MinGW 64-bit（其他两个也可）
  • 更新源pacman -Syu
  • 安装64位工具链pacman -Sy mingw-w64-x86_64-toolchain
  • 打开文件夹C:\msys64\mingw64\bin，寻找所需的*.dll文件

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