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第四章 开发环境搭建

要进行Linux驱动开发肯定要先搭建好开发环境，我们在开始学习STM32单片机的时候肯定需要安装一堆的软件，比如MDK、IAR、串口调试助手等等，这个就是STM32的开发环境搭建。同样的，要想在Ubuntu下进行Cortex-A(STM32MP157)开发也需要安装一些软件，也就是网上说的开发环境搭建，环境搭建好以后我们就可以进行开发了。环境搭建分为Ubuntu和Windows，因为我们最熟悉Windows，所以代码编写、查找资料啥的肯定是在Windows下进行的。但是Linux开发又必须在Ubuntu下进行，所以还需要搭建Ubuntu下的开发环境，主要是交叉编译器的安装，本章我们就分为Ubuntu和Windows，讲解这两种操作系统下的环境搭建。

4.1 Ubuntu和Windows文件互传
在开发的过程中会频繁的在Windows和Ubuntu下进行文件传输，比如在Windwos下进行代码编写，然后将编写好的代码拿到Ubuntu下进行编译。Windows和Ubuntu下的文件互传我们需要使用FTP服务，设置方法如下：
1、开启Ubuntu下的FTP服务
打开Ubuntu的终端窗口，然后执行如下命令来安装FTP服务：
sudo apt-get install vsftpd
等待软件自动安装，安装完成以后使用如下VI命令打开/etc/vsftpd.conf，命令如下：
sudo vi /etc/vsftpd.conf
打开以后vsftpd.conf文件以后找到如下两行：
local_enable=YES
write_enable=YES
确保上面两行前面没有“#”，有的话就取消掉，完成以后如图4.1.1所示：

图4.1.1 vsftpd.conf修改
修改完vsftpd.conf以后保存退出，使用如下命令重启FTP服务：
sudo /etc/init.d/vsftpd restart
2、Windows下FTP客户端安装
Windows下FTP客户端我们使用FileZilla，这是个免费的FTP客户端软件，可以在FileZilla官网下载，下载地址如下：https://www.filezilla.cn/download，下载界面如图4.1.2所示：

图4.1.2 FileZilla软件下载
如果是32位电脑就选择32位版本，64位电脑就选择64位版本，我们已经下载好了64位版本的FileZilla并放到开发板光盘中了，路径为:3、软件-> FileZilla_3.51.0_win64-setup.exe，双击安装即可。安装完成以后找到安装目录，找到图标，然后发送图标快捷方式到桌面，完成以后如图4.1.3所示：

图4.1.3 FileZilla图标
打开FileZilla软件，界面如图4.1.4所示：

图4.1.4 FileZilla软件界面
3、FileZilla软件设置
Ubuntu作为FTP服务器，FileZilla作为FTP客户端，客户端肯定要连接到服务器上，打开站点管理器，点击：文件->站点管理器，打开以后如图4.1.5所示：

图4.1.5 站点管理器
点击图4.1.5中的“新站点(N)”按钮来创建站点，新建站点以后就会在“我的站点”下出现新建的这个站点，站点的名称可以自行修改，比如我将新的站点命名为“Ubuntu”如图4.1.6所示：

图4.1.6 新建站点
选中新创建的“Ubuntu”站点，然后对站点的“常规”进行设置，设置如图4.1.7所示：

图4.1.7 站点设置
按照图4.1.7中设置好以后，点击“连接”按钮，第一次连接可能会弹出提示是否保存密码的对话框，点击确定即可。连接成功以后如图4.1.8所示：

图4.1.8 连接成功
连接成功以后如图4.1.8所示，其中左边就是Windows文件目录，右边是Ubuntu文件目录，默认进入用户根目录下（比如我电脑的“/home/zuozhongkai”）。但是注意观察在图4.1.8中Ubuntu文件目录下的中文目录都是乱码的，这是因为编码方式没有选对，先断开连接，点击：服务器(S)->断开连接，然后打开站点管理器，选中要设置的站点“Ubuntu”，选择“字符集”，设置如图4.1.9所示：

图4.1.9 设置字符集
按照图4.1.9设置好字符集以后重新连接到FTP服务器上，重新链接到FTP服务器以后Ubuntu下的文件目录中文显示就正常了，如图4.1.10所示：

图4.1.10 Ubuntu下文件目录中文显示正常
如果要将Windows下的文件或文件夹拷贝到Ubuntu中，只需要在图4.1.10中左侧的Windows区域选中要拷贝的文件或者文件夹，然后直接拖到右侧的Ubuntu中指定的目录即可。将Ubuntu中的文件或者文件夹拷贝到Windows中也是直接拖放。
4.2 Ubuntu下NFS和SSH服务开启
4.2.1 NFS服务开启
后面进行Linux驱动开发的时候需要NFS启动，因此要先安装并开启Ubuntu中的NFS服务，使用如下命令安装NFS服务：
sudo apt-get install nfs-kernel-server rpcbind
等待安装完成，安装完成以后在用户根目录下创建一个名为“linux”的文件夹，以后所有的东西都放到这个“linux”文件夹里面，在“linux”文件夹里面新建一个名为“nfs”的文件夹，如图4.2.1所示：

图4.2.1 创建linux工作目录
图4.2.1中创建的nfs文件夹供nfs服务器使用，以后我们可以在开发板上通过网络文件系统来访问nfs文件夹，要先配置nfs，使用如下命令打开nfs配置文件/etc/exports：
sudo vi /etc/exports
打开/etc/exports以后在后面添加如下所示内容：
/home/zuozhongkai/linux/nfs *(rw,sync,no_root_squash)
添加完成以后的/etc/exports如图4.2.2所示：

图4.2.2 修改文件/etc/exports
重启NFS服务，使用命令如下：
sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart
4.2.2 SSH服务开启
开启Ubuntu的SSH服务以后我们就可以在Windwos下使用终端软件登陆到Ubuntu，比如使用SecureCRT，Ubuntu下使用如下命令开启SSH服务：
sudo apt-get install openssh-server
上述命令安装ssh服务，ssh的配置文件为/etc/ssh/sshd_config，使用默认配置即可。
4.3 Ubuntu交叉编译工具链安装
4.3.1 交叉编译器安装
ARM裸机、Uboot移植、Linux移植这些都需要在Ubuntu下进行编译，编译就需要编译器，我们在第三章“Linux C编程入门”里面已经讲解了如何在Liux进行C语言开发，里面使用GCC编译器进行代码编译，但是Ubuntu自带的gcc编译器是针对X86架构的！而我们现在要编译的是ARM架构的代码，所以我们需要一个在X86架构的PC上运行，可以编译ARM架构代码的GCC编译器，这个编译器就叫做交叉编译器，总结一下交叉编译器就是：
1、它肯定是一个GCC编译器。
2、这个GCC编译器是运行在X86架构的PC上的。
3、这个GCC编译器是编译ARM架构代码的，也就是编译出来的可执行文件是在ARM芯片上运行的。
交叉编译器中“交叉”的意思就是在一个架构上编译另外一个架构的代码，相当于两种架构“交叉”起来了。
交叉编译器有很多种，ST也有推荐的通用交叉编译器，如图4.3.1所示：

图4.3.1 ST推荐的通用交叉编译器
从图4.3.1可以看出，ST推荐了两款通用交叉编译器，一个是ARM官方出品的：gcc-arm-9.2-2019.12-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf，一个是linaro出品的：gcc-linaro-7.2.1-2017.11-x86_64_arm-linux-gnueabi.tar.xz，本教程我们使用ARM官方出品的交叉编译器。
首先是下载ARM官方出品的交叉编译器，图4.3.1中也给出了交叉编译器的下载链接：编译器下载地址如下：https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-a/downloads，打开以后如图4.3.2所示：

图4.3.1.2 ARM官方交叉比编译器下载界面
图4.3.1.2中的gcc-arm-9.2-2019.12-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf.tar.xz是在64位Ubuntu下使用的交叉编译器。交叉编译器我们已经下载好放到了开发板光盘中，路径：开发板光盘5、开发工具1、交叉编译器gcc-arm-9.2-2019.12-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf.tar.xz。
注意！直接从ARM官方下载的交叉编译器在编译TF-A的时候会报错没有stm32wrapper4dbg这命令，后面会讲解如何解决这个问题。
我们要先将交叉编译工具拷贝到Ubuntu中，在4.2.1小节中我们在当前用户根目录下创建了一个名为“linux”的文件夹，在这个linux文件夹里面再创建一个名为“tool”的文件夹，用来存放一些开发工具。使用前面已经安装好的FileZilla将交叉编译器拷贝到Ubuntu中刚刚新建的“tool”文件夹中，操作如图4.3.1.3所示：

图4.3.1.3 拷贝交叉编译器
拷贝完成的话FileZilla会有提示，如图4.3.1.4：

图4.3.1.4 交叉编译器拷贝完成
在Ubuntu中创建目录：/usr/local/arm，命令如下：
sudo mkdir /usr/local/arm
创建完成以后将刚刚拷贝的交叉编译器复制到/usr/local/arm这个目录中，在终端使用命令“cd”进入到存放有交叉编译器的目录，比我前面将交叉编译器拷贝到了目录“/home/zuozhongkai/linux/tool”中，然后使用如下命令将交叉编译器复制到/usr/local/arm中：
sudo cp gcc-arm-9.2-2019.12-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf.tar.xz /usr/local/arm/ -f
拷贝完成以后在/usr/local/arm目录中对交叉编译工具进行解压，解压命令如下：
sudo tar -vxf gcc-arm-9.2-2019.12-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf.tar.xz
等待解压完成，解压完成以后会生成一个名为“gcc-arm-9.2-2019.12-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf”的文件夹，这个文件夹里面就是我们的交叉编译工具链。
修改环境变量，使用打开/etc/profile文件，命令如下：
sudo vi /etc/profile
打开/etc/profile以后，在最后面输入如下所示内容：
export PATH=$PATH:/usr/local/arm/gcc-arm-9.2-2019.12-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf/bin
添加完成以后的/etc/profile如图4.3.1.5所示：

图4.3.1.5 添加环境变量
修改好以后就保存退出，重启Ubuntu系统，交叉编译工具链(编译器)就安装成功了。
4.3.2 安装相关库
在使用交叉编译器之前还需要安装一下其它的库，命令如下：
sudo apt-get update //先更新，否则安装库可能会出错
sudo apt-get install lsb-core lib32stdc++6 //安装库
等待这些库安装完成。
4.3.3 交叉编译器验证
首先查看一下交叉编译工具的版本号，输入如下命令：
arm-none-linux-gnueabihf-gcc -v
如果交叉编译器安装正确的话就会显示版本号，如图4.3.3.1所示：

图4.3.3.1 交叉编译器版本查询
从图4.3.3.1中可以看出当前交叉编译器的版本号为9.2.1，说明交叉编译工具链安装成功。第三章“Linux C编程入门”中使用Ubuntu自带的GCC编译器，我们用的是命令“gcc”。要使用刚刚安装的交叉编译器的时候使用的命令是“arm-none-linux-gnueabihf-gcc”，“arm-none-linux-gnueabihf-gcc”的含义如下：
1、arm表示这是编译arm架构代码的编译器。
2、none表示厂商，一般半导体厂商会修改通用的交叉编译器，此处就是半导体厂商的名字，ARM自己做的交叉编译这里为none，表示没有厂商。
3、linux表示运行在linux环境下。
4、gnueabihf表示嵌入式二进制接口，后面的hf是hard float的缩写，也就是硬件浮点，说明此交叉编译工具链支持硬件浮点。
5、gcc表示是gcc工具。
4.4 Visual Studio Code软件的安装和使用
4.4.1 Visual Studio Code的安装
Visual Stuio Code是一个编辑器，可以用来编写代码，Visual Studio Sode本教程以后就简称为VSCode，VSCode是微软出的一款免费编辑器。VSCode有Windows、Linux和macOS三个版本的，是一个跨平台的编辑器。VSCode下载地址是：https://code.visualstudio.com/，下载界面如图4.5.1.1所示：

图4.5.1.1 VSCode下载界面
在图4.5.1.1中下载自己想要的版本，本教程需要Windows和Linux这两个版本，所以下载这两个即可，我们已经下载好并放入了开发板光盘中，路径为：3、软件->Visual Studio Code。
1、Windows版本安装
Windows版本的安装和容易，和其他Windows一样，双击.exe安装包，然后一路“下一步”即可，安装完成以后在桌面上就会有VSCode的图标，如图4.5.1.2所示：

图4.5.1.2 VSCode图标
双击图4.5.1.2打开VSCode，默认界面如图4.5.1.3所示：

图4.5.1.3 VSCode默认界面
2、Linux版本安装
我们有时候也需要在Ubuntu下阅读代码，所以还需要在Ubuntu下安装VSCode。Linux下的VSCode安装包我们也放到了开发板光盘中， 将开发板光盘中的.deb软件包拷贝到Ubuntu系统中，然后使用如下命令安装：
sudo dpkg -i code_1.50.1-1602600906_amd64.deb
等待安装完成，如图4.5.1.4所示：

图4.5.1.4 VSCode安装过程
安装完成以后搜索“Visual Studio Code”就可以找到，如图4.5.1.5所示：

图4.5.1.5 Visual Studio Code
每次打开VSCode都要搜索，太麻烦了，我们可以将图标添加到Ubuntu桌面上，安装的所有软件图标都在目录/usr/share/applications中，如图4.5.1.6所示：

图4.5.1.6 软件图标
在图4.5.1.6中找到Visual Studio Code的图标，然后点击鼠标右键，选择复制到->桌面，如图4.5.1.7所示：

图4.5.1.7 复制图标到桌面
按照图4.5.1.7所示方法将VSCode图标复制到桌面，第一次双击的时候会提示“未信任的应用程序启动器”，如图4.5.1.8所示：

图4.5.1.8 “未信任的应用程序启动”对话框
点击图4.5.1.8中的“Trust and Launch”，选择信任即可。以后就可以直接双击图标打开VSCode，Ubuntu下的VSCode打开以后如图4.5.1.9所示：

图4.5.1.9 Linux下的VSCode
可以看出Linux下的VSCode和Windows下的基本是一样的，所以使用方法也是一样的。
4.5.2 Visual Studio Code插件的安装
VSCode支持多种语言，比如C/C++、Python、C#等等，本教程我们主要用来编写C/C++程序的，所以需要安装C/C++的扩展包，扩展包安装很简单，如图4.5.2.1所示：

图4.5.2.1 VSCode插件安装
我们需要按照的插件有下面几个：
1)、C/C++，这个肯定是必须的。
2)、C/C++ Snippets，即C/C++重用代码块。
3)、C/C++ Advanced Lint,即C/C++静态检测 。
4)、Code Runner，即代码运行。
5)、Include AutoComplete，即自动头文件包含。
6)、Rainbow Brackets，彩虹花括号，有助于阅读代码。
7)、One Dark Pro，VSCode的主题。
8)、GBKtoUTF8，将GBK转换为UTF8。
9)、ARM，即支持ARM汇编语法高亮显示。
10)、Chinese(Simplified)，即中文环境。
11)、vscode-icons，VSCode图标插件，主要是资源管理器下各个文件夹的图标。
12)、compareit，比较插件，可以用于比较两个文件的差异。
13)、DeviceTree，设备树语法插件。
14)、TabNine，一款AI自动补全插件，强烈推荐，谁用谁知道！
安装完成以后重新打开VSCode，如果要查看已经安装好的插件，可以按照图4.5.2.2所示方法查看：

图4.5.2.2 显示已安装的插件
由于我们已经安装了中文插件，因此重新打开VSCode以后就会是中文界面了，如图4.5.2.3所示：

图4.5.2.3 VSCode中文环境
4.5.3 Visual Studio Code新建工程
新建一个文件夹用于存放工程，比如我新建了文件夹目录为E:\VScode_Program\1_test，路径尽量不要有中文和空格打开VSCode。然后在VSCode上点击文件->打开文件夹…，选刚刚创建的“1_test”文件夹，打开以后如图4.5.3.1所示：

图4.5.3.1 打开的文件夹
从图4.5.3.1可以看出此时的文件夹“1_TEST”是空的，点击文件->将工作区另存为…，打开工作区命名对话框，输入要保存的工作区路径和工作区名字，如图4.5.3.2所示：

图4.5.3.2 工作区保存设置
工作区保存成功以后，点击图4.5.3.1中的“新建文件”按钮创建main.c和main.h这两个文件，创建成功以后VSCode如图4.5.3.3所示：

图4.5.3.2 新建文件以后的VSCode
从图4.5.3.2可以看出，此时“实验1 TEST”中有.vscode文件夹、main.c和main.h，这三个文件和文件夹同样会出现在“实验1 test”文件夹中，如图4.5.3.3所示：

图4.5.3.3 实验文件夹
在main.h中输入如下所示内容：
示例代码4.5.3.1 main.h文件代码

1 #include <stdio.h>
2 
3 int add(int a, int b);在main.c中输入如下所示内容：
示例代码4.5.3.2 main.c文件代码
1  #include <main.h>
2  
3  int add(int a, int b)
4  {
5      return (a + b);
6  }
7  
8  int main(void)
9  {
10     int value = 0;
11 
12     value = add(5, 6);
13     printf("5 + 6 = %d", value);
14     return 0;    
15 }

代码编辑完成以后VSCode界面如图4.5.3.4所示：

图4.5.3.4 代码编辑完成以后的界面
从图4.5.3.4可以看出，VSCode的编辑的代码高亮很漂亮，阅读起来很舒服。但是此时提示找不到“stdio.h”这个头文件，如图4.5.3.5所示错误提示：
在这里插入图片描述

图4.5.3.5 头文件找不到。
图4.5.3.5中提示找不到“main.h”，同样的在main.h文件中会提示找不到“stdio.h”。这是因为我们没有添加头文件路径。按下“Ctrl+Shift+P”打开搜索框，然后输入“Edit configurations”，选择“C/C++:Edit configurations…”，如图4.5.3.6所示：

图4.5.3.6 打开C/C++编辑配置文件
C/C++的配置文件是个json文件，名为：c_cpp_properties.json，此文件默认内容如图4.5.3.7所示：

图4.5.3.7 文件c_cpp_properties.json内容
c_cpp_properties.json中的变量“includePath”用于指定工程中的头文件路径，但是“stdio.h”是C语言库文件，而VSCode只是个编辑器，没有编译器，所以肯定是没有stdio.h的，除非我们自行安装一个编译器，比如CygWin，然后在includePath中添加编译器的头文件。这里我们就不添加了，因为我们不会使用VSCode来编译程序，这里主要知道如何指定头文件路径就可以了，后面有实际需要的时候再来讲。
我们在VScode上打开一个新文件的话会覆盖掉以前的文件，这是因为VSCode默认开启了预览模式，预览模式下单击左侧的文件就会覆盖掉当前的打开的文件。如果不想覆盖的话采用双击打开即可，或者设置VSCode关闭预览模式，设置如图4.5.3.8所示：

图4.5.3.8 取消预览
我们在编写代码的时候有时候会在右下角有如图4.5.3.9所示的警告提示：

图4.5.3.9 错误提示
这是因为插件C/C++ Lint打开了几个功能，我们将其关闭就可以了，顺便也可以学习一下VSCode插件配置方法，如图4.5.3.10所示：

图4.5.3.10 C/C++ Lint配置界面
在C/C++ Lint配置界面上找到CLang:Enable、Cppcheck:Enable、Flexlint:Enable这个三个，然后取消掉勾选即可，如图4.5.3.11所示：

图4.5.3.11 C/C++ Lint配置
按照图4.5.3.11所示取消这三个有关C/C++ Lint的配置以后就不会有图4.5.3.9所示的错误提示了。但是关闭Cppcheck:Enable以后VSCode就不能实时检查错误了，大家根据实际情况选择即可。