从单片机开发转向Linux开发系列博客二：运行Hello World_单片机运行linux为什么要外置程序

 

1.引言

前天写的文章《Linux学习系列一：开发环境搭建》，放到阿莫论坛里没想到第二天就变成火帖了，看来还是有很多人对这个主题挺感兴趣的。借着大家的鼓舞，趁热打铁，今天再写一篇。今天给大家介绍的是在一个嵌入式Linux板子上运行Hello World，入门学习的经典操作。依稀记得两年前，我第一次在飞思卡尔（现NXP）I.MX6上运行出Hello World的那种喜悦之情。希望这篇文章也能对你有帮助。

2.硬件平台选择

能够运行Linux系统的嵌入式硬件平台，我了解的有这么几个，一是三星的2440系列，二是TI的AM335X系列，三是NXP的I.MX6系列，四是瑞芯微RK3xxx系列。对于初学者该如何选择呢？这个仁者见仁、智者见智，我这里选择的不是上述四种，而是新唐科技NUC972，原因有以下几点：

1）该芯片内置64MB SDRAM，外部只要加一个NAND FLASH就能工作，所以最少只要2层板就可以完成布线，另外它的封装为LQFP，自己手工就可焊接，其他的能跑Linux的芯片，没个6层、8层板是搞不定的，另外也不好手工焊接。所以单凭这一点，就能俘获一大批原来做单片机的工程师的心，因为很多做单片机的都喜欢自己捣鼓画个板实际去调试，毕竟这样会很有成就感。

2）该芯片为工业级芯片，其资源相当丰富，网口、串口、LCD接口、CAN接口等应有尽有，最关键的是它的价格相当亲民，只要大约三十块人民币，所以你如果想自己画板焊接调试，也花费不了多少钱。

   3）新唐作为台湾公司，官方给的资料也有中文资料，看起来会比较方便。

   其实还有一个主要原因是，我有个前同事，嵌入式骨灰级玩家，他自己做了一块NUC972的板子，因为他调过，我就要过来玩了。http://www.mcufly.com/ 这是他的个人网站，感兴趣的朋友可以看看。下图是他做的板子。

       所以我后面的系列文章，都以这个NUC972平台为例来讲解了。如果你用的是其他的板子也没太大问题，因为很多东西都是类似的。就像你会了STM32单片机开发，再用其他家芯片也是很容易上手的。

大家如果想买板子，通过我的仔细甄选，感觉下面这家的开发板性价比最高。

有兴趣购买的朋友，大家去下方他们的淘宝店购买即可：

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建议大家选择4.3寸电阻屏的，因为价格最便宜，另外再配个摄像头和WIFI模块供后面实验使用。

希望大家不要让自己的开发板吃灰，真正的用起来，相信大家跟着我的整个系列文章，自己亲自动手去实践，最后一定有所收获。

3.Ubuntu下运行Hello World

在NUC972板子运行程序之前，我们先在Ubuntu下运行一个Hello World。要运行此程序，需要经过编辑->编译->运行三个步骤，

第一步，编辑代码，单片机常用KEIL软件，此IDE集编辑、编译、下载、调试于一体，搞Linux的用什么呢？我见过的有以下几种方式：

1. 在Windows下用Source Insight、QT、VS等软件编辑，再把文件放到虚拟机里编译
2. 直接在Ubuntu里用Eclipse软件编辑
3. 直接在Ubuntu里用vi/vim编辑代码（vim 是vi的升级版本）

   这个看大家喜好，选择一种自己喜欢的就行，我其实这几种都尝试过，最后选择了在Windows下用QT的方式，原因是方案b)由于我电脑性能较差，在虚拟机下使用Eclipse一会就会卡机，放弃了；方案c)虽然操作起来很酷，但是对我这种菜鸟使用实在是别扭，当然用熟了会很有效率。至于为什么在Windows选择QT，主要原因是我个人觉得QT的色彩搭配和默认字体我比较喜欢。

       因为咱们这个Hello World没几行代码，我就直接在Ubuntu下用gedit打开编写了。复习上一篇文章的操作，在/home/topsemic文件夹下新建一个hello文件夹，用gedit 打开hello.c ，编辑代码保存。

       第二步，编译代码，使用gcc指令，gcc是linux系统集成的编译器，这个一装完Ubuntu系统里面就有。最简单的用法是gcc hello.c，它会默认生成a.out

  你如果要指定生成的应用程序名字，可以用 gcc hello.c –o hello

这样就生成hello文件，如果你想知道gcc更多详细的用法，可以输入man gcc 获得帮助。

第三步，运行程序，执行 ./a.out，./ 表示的是当前目录，结果是打印Hello World。

4.主机和虚拟机之间复制、粘贴、共享文件夹

不知道你们有没有试过将Windows主机里的内容尝试复制粘贴到虚拟机里，在默认情况下这是不允许的。该如何实现该功能呢?

具体步骤如下：

1）点击虚拟机-安装Vmware Tools

2）在左侧工具栏DVD里会出现VmwareTools-xxxx.tar.gz的文件

3）将这个文件先拷贝到/tmp目录

4）进入到/tmp目录，解压gz文件，解压命令为tar指令

方便大家解压或者压缩文件，我把常用格式的解压和压缩指令给整理出来了，主要原因是我总是记不住，记录下来就不用老上网搜索了。

5）进入到vmware-tools-distrib目录

超级用户sudo执行vmware-install.pl文件：

开始安装，第一个no后面输入yes，后面一路回车即可

安装成功提示如下：

   重新启动ubuntu系统（执行reboot）就可以实现主机和虚拟机之间互相复制粘贴了。大家可以尝试下。

下面再介绍一个有用的东西，共享文件夹，就是在Windows下建立一个文件夹，虚拟机里也能同时访问它，比如这里在桌面建立TopsemicUbuntuSharefolder文件夹，里面随便放入一个文件。

点击虚拟机-设置，把共享文件夹打开，配置如下：

虚拟机里对应的目录是/mnt/hgfs/TopsemicUbuntuSharefolder 文件夹，里面可以看到也是同样的内容。这样就免去了在主机和虚拟机之间来回复制贴粘了。

另外我还见过有人用Samba实现虚拟机和主机共享文件夹的，我没有用过，也不知道相比Vmware自带的优势，所有就不在这里介绍了。

5.交叉编译

如何让hello world程序在我的NUC972板子上运行呢？

第一步:交叉编译，也就说在PC机的Ubuntu系统里编译一个能在NUC972平台上运行的程序。这里就不能使用Ubuntu默认的gcc编译工具了。需要使用交叉编译工具链，我这里使用的是arm-2014.05-29-arm-none-linux-gnueabi-i686-pc-linux-gnu.tar.bz2，在https://www.veryarm.com/arm-none-linux-gnueabi-gcc 网站下载的。

关于交叉编译和交叉编译链，这里多说两句。

解释什么是交叉编译之前，先要介绍下本地编译。在当前的PC下，X86的CPU下，直接编译出来程序，可以直接在当前的环境，即X86的CPU下运行。此时的编译，可以叫做本地编译。交叉编译，是一个和本地编译相对应的概念。所谓的交叉编译，就是在一种平台上编译，编译出来的程序，是放到别的平台上运行，即编译的环境，和运行的环境，不一样，属于交叉的，此所谓交叉编译，这个概念主要和嵌入式开发有关。我们原来做单片机开发，在Windows使用KEIL或者IAR编译，其实也是交叉编译，因为最终它是运行在单片机里的。

要在X86平台编译出非X86平台运行的程序，就得需要交叉编译链，给定一个CPU/SOC，如何确定其所用的交叉工具链呢？

主要逻辑是先确定该CPU/SOC所用的CPU内核，然后根据对应的CPU内核，去找其对应的，可用的交叉工具链。比如我们这里用的：NUC972

我们可以查到：

它是基于ARM926的内核的。

所以我们要去找支持ARM926内核的交叉工具链。

进一步，通过ARM926 处理器，我们了解到ARM926的内核架构是ARMv5TEJ，所以我们去找，支持ARMv5的交叉编译器或者是支持ARMv5TEJ的交叉编译器。

常见的交叉编译工具链介绍，大家可参考：https://www.veryarm.com/cross-tools ，有一点大家一定要明确的是，一定要确定你用的交叉编译链得支持你的CPU架构。我当初编译NUC972就犯了大错，当时不了解这个，稀里糊涂的用了一个错的交叉编译工具，卡了好多天才搞定。

下面介绍实际操作了：

1. 把下载下来的arm-2014.05-29-arm-none-linux-gnueabi-i686-pc-linux-gnu.tar.bz2放到我们上面说的共享目录里，然后我们在/home/topsemic 目录新建一个nuc972 文件夹，在nuc972 文件夹里再新建一个toolchain文件夹，使用mv指令把bz2文件移过来，之后解压bz2文件。最后结果如下：

2）修改环境变量，执行下面这句话

export PATH=$PATH:/home/topsemic/nuc972/toolchain/arm-2014.05/bin

为了方便起见，我把它放到/nuc972/toolchain/environment.sh文件里了，以后要交叉编译，只需要source /home/topsemic/nuc972/toolchain/environment.sh即可。

soure指令的功能是使Shell读入指定的Shell程序文件并依次执行文件中的所有语句。

在终端上输入命令 arm- 再按Tab键，可以看到下图，说明环境变量设置成功了

3）编译

使用命令：arm-none-linux-gnueabi-gcc hello.c -o helloworld 编译

竟然报错了：提示arm-none-linux-gnueabi-gcc: 没有/home/topsemic/nuc972../bin 这个文件或目录，这是怎么回事，之前没遇到过啊。

上网一查说要需要安装lsb-core，执行sudo apt-get install lsb-core，安装完再编译就可以了。之前用的别人装好的虚拟机，应该都装过了，所以没有碰到这个问题。

至此，交叉编译工具就配置完成也能使用了。为了验证我们生成的helloworld确实是交叉编译的结果，我们可以试着直接虚拟机里执行下，它提示不可执行，

    我们在用file指令查看该文件的类型，可以看到它是ARM平台下的。

   同时用file看下第3节编译出来的hello，可以看到它是运行在x86-64平台下的。

4）下载

我们要把编译生成的可执行文件最终放到NUC972板子里，怎么实现呢？我这里使用的方法是这样：

1）先把helloworld复制到Windows系统，然后将板子通过网口和PC相连接，因为我的板子已经支持了ssh和scp，同时板子的网口IP固定为192.168.20.224.所以我只需要打开Winscp软件连接，直接将可执行文件放进去即可。Winscp软件使用不在这里详细介绍了，大家自行百度即可。

2）注意要修改可执行文件的权限，使它具有可执行权限，不然SecureCRT登录执行后，就会提示如下，Permission denied。SecureCRT是一款支持SSH（SSH1和SSH2）的终端仿真程序，简单地说是Windows下登录UNIX或Linux服务器主机的软件。这个我感觉类似Windows下的远程连接工具。有好多类似的工具，比如PUTTY、Xshell，大家随便用一种就行。具体使用方法也不在这里介绍了，不会的百度下即可。

最后成功的结果如下：

    将helloworld放入到NUC972板子除了上面介绍的方法，还可以通过NFS(网络文件系统)实现，或者先把文件放到U盘里，然后把U盘插到NUC972板子上，挂载拷出文件也可以。我个人觉得上面的方法比较好用。当然如何让板子支持ssh和scp，在后面的文章中我会仔细再说。

6.结束语

经过这一篇文章的介绍，想必你已经基本掌握了如何编译一个程序，熟悉了gcc，搭建了交叉编译环境，另外也对如何把编译好的程序导入到嵌入式平台有了大概了解，同时又学习了几个新的linux命令。

本期相关的资料还是在百度网盘，链接：https://pan.baidu.com/s/1pN5Jc8L2FbrD8YgX6yHWhQ 提取码：lke3；（02 Lesson2 运行Helloworld 目录）里面，同时把经过这一期操作后的虚拟机也放进去了，开机密码topsemic，如果大家不想麻烦去安装vmware-tools就可以直接用了。或者自己的操作哪里不对，也可以做个比较。

有任何问题欢迎大家留言交流讨论。

下期会给大家介绍NUC972平台的移植。

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