嵌入式linux/鸿蒙开发板(IMX6ULL）开发（八）IMX6ULL开发板编译第一个程序以及驱动_嵌入式linux/鸿蒙开发板(imx6ull)开发

1. IMX6ULL开发板初次操作

1.1 100ask_imx6ull开发板硬件资源简介

1.1.1 100ask imx6ull mini开发板

1.2 100ask_imx6ull开发板软件资源简介

1.2.1 开发环境

1.2.2 核心软件

1.2.3 文件系统

7.2.4 各模块的详细内容

1.3 启动方式选择

板子上的红色拨码开关用来设置启动方式，支持这3种方式：EMMC启动、SD卡启动、USB烧写。
板子背后画有一个表格，表示这3种方式如何设置。
表格如下：

这3种启动方式的设置示意图如下：

注意：设置为USB启动时，不能插上SD卡、TF卡；上电之后才可以插卡。
刚出厂的板子在EMMC上烧写了系统，你可以设置为EMMC启动方式。

1.4 串口连接

在后面的操作里，都是通过串口与板子进行“交流”。串口是串行接口的简称，是指数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单。

1.4.1 连接串口线和电源线、配置串口工具

如下图所示将串口线与电脑、板子连接，开发板插上电源。

其中特别需要注意的几点：
a) 板子的启动选择拨到正确的启动方式，保证该启动方式里面有系统可以运行；
b) 板子如图所示插上配套的电源到电源接口，电源开关暂时不用打开；

1.4.2 安装USB串口模块驱动

接好micro usb数据线后，Windows会自动安装驱动(安装可能比较慢，等一分钟左右)。打开电脑的“设备管理器”，在“端口 (COM和LPT)”项下，可以看到如下图中的“(COM21)”。这里的“COM21”可能与你电脑上的不一样，记住你电脑显示的数字。

如果电脑没有显示出端口号，就需要手动安装驱动，从驱动精灵官网（www.drivergenius.com）下载一个驱动精灵，安装、运行、检测，会自动安装上串口驱动。

1.4.3 使用MobaXterm软件打开串口

打开MobaXterm，点击左上角的“Session”，在弹出的界面选中“Serial”，如下图所示选择端口号（前面设备管理器显示的端口号COM21）、波特率（Speed 115200）、流控（Flow Control: none）,最后点击“OK”即可。步骤如下图所示。
注意：流控（Flow Control）一定要选择none，否则你将无法在MobaXterm中向串口输入数据。

随后显示一个黑色的窗口， 此时打开板子的电源开关，将收到板子串口发过来的数据，如下图所示。

1.4.4 开发板登录名是root，无需密码

在串口看到“imx6ull login:”时，输入“root”并回车即可，如下图所示：

1.5 通过串口操作开发板

在串口看到“imx6ull login:”这类登录的提示信息时，输入“root”并回车即可，然后就可以执行各种Linux命令了，如下图所示：

1.6 使用MobaXterm远程登录开发板

只要开发板上有sshd服务，那么就像远程访问Ubuntu一样，也可以使用MobaXterm远程登录开发板，使用FileZilla连接开发板、互传文件。
假设开发板的IP是192.168.1.123，运行MobaXterm后，如下建立Session：

按上图操作后，在MobaXterm左侧就可以看到这项，双击它就可以登录Ubuntu，然后就可以执行各种Linux命令了：

1.7 使用FileZilla在Windows和开发板之间传文件

双击打开FileZilla后，按下图操作：

在Filezilla中，左边是Windows文件，右边是开发板的文件，如下图：

1.8 开发板挂载Ubuntu的NFS目录

1.8.1 确定ubuntu的网卡和IP

开发板要想访问Ubuntu,要先确定ubuntu的桥接网卡获取到的IP，在Ubuntu终端下使用ifconfig命令来查看桥接模式获取到的网卡。

如上图可以看到桥接网卡的IP地址为192.168.5.11 ,这里的IP地址配置是参考了 前面 《第四章 使用USB网卡直连配置网络》设置的桥接网卡IP地址。

1.8.2 在开发板上执行mount nfs命令

ubuntu的IP是192.168.5.11，确保开发板能ping通ubuntu后，在开发板上执行以下命令挂载NFS：

mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.５.1１:/home/book/nfs_rootfs /mnt
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mount命令用来挂载各种支持的文件系统协议到某个目录下。
mount成功之后，开发板在/mnt目录下读写文件时，实际上访问的就是Ubuntu中的/home/book/nfs_rootfs目录，所以开发板和Ubuntu之间通过NFS可以很方便地共享文件。
在开发过程中，在Ubuntu中编译好程序后放入/home/book/nfs_rootfs目录，开发板mount nfs后就可以直接使用/mnt下的文件。

2.开发板的第1个APP实验

2.1获取程序

请按上一章节使用GIT下载源码、使用repo下载工具链，并配置了交叉编译工具链。
从Git仓库驱动源码相关文件，在Ubuntu终端上执行如下命令。

git  clone  https://e.coding.net/weidongshan/01_all_series_quickstart.git
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代码获取示意图如下所示。

使用GIT下载所有源码后，本节源码位于如下目录：

01_all_series_quickstart\
	04_嵌入式Linux应用开发基础知识\source\01_hello
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注意：如果已经使用GTI下载过源码，就不需要重复下载了，否则会有如下图提示：

hello.c的源码如下：

01 #include <stdio.h>
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03 /* 执行命令: ./hello weidongshan
04  * argc = 2
05  * argv[0] = ./hello
06  * argv[1] = weidongshan
07  */
08
09 int main(int argc, char **argv)
10 {
11      if (argc >= 2)
12              printf("Hello, %s!\n", argv[1]);
13      else
14              printf("Hello, world!\n");
15      return 0;
16 }
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2.2 安装开发环境

假设你已经在Ubuntu中下载了源码、设置了交叉编译工具链。前面章节都已经提过。

2.3 编译程序

先进目录下编译：

在Ubuntu中可以执行以下命令编译、执行：

$ gcc -o hello hello.c
$ ./hello
Hello, world!
$ ./hello weidongshan
Hello, weidongshan!
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上述命令编译得到的可执行程序hello可以在Ubuntu中运行，但是如果把它放到ARM板子上去，它是无法执行的。因为它是使用gcc编译的，是给PC机编译的，里面的机器指令是x86的。
我们要想给ARM板编译出hello程序，需要使用交叉编译工具链，比如：

$ arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc -o hello hello.c
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这样编译出来的hello程序才可以在ARM板子上运行。
先把编译生成的 hello 文件拷贝到Ubuntu nfs服务目录下，备用：

$ cp  hello   /home/book/nfs_rootfs
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2.4 上传程序到开发板并运行

开发板启动后通过nfs挂载Ubuntu目录的方式，将相应的文件拷贝到开发板上。

如果你使用的是VMware桥接方式，假设Ubuntu IP为192.168.1.100，在开发板上执行以下命令：

[root@imx6ull:~]# mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.1.100:/home/book/nfs_rootfs /mnt
[root@imx6ull:~]# cp  /mnt/hello  ./hello
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最后，执行如下操作添加可执行权限，并运行它：

[root@imx6ull:~]# chmod +x hello
[root@imx6ull:~]# ./hello
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3.开发板的第1个驱动实验

3.1 前提

请按前面第八章使用GIT下载源码、使用repo下载工具链，并配置了交叉编译工具链。

为什么编译驱动程序之前要先编译内核？
① 驱动程序要用到内核文件：
比如驱动程序中这样包含头文件：#include <asm/io.h>，其中的asm是一个链接文件，指向asm-arm或asm-mips，这需要先配置、编译内核才会生成asm这个链接文件。

② 编译驱动时用的内核、开发板上运行到内核，要一致：
开发板上运行到内核是出厂时烧录的，你编译驱动时用到内核是你自己编译的，这两个内核不一致时会导致一些问题。
所以我们编译驱动程序前，要把自己编译出来到内核放到板子上去，替代原来的内核。

③ 更换板子上的内核后，板子上的其他驱动也要更换：
板子使用新编译出来的内核时，板子上原来的其他驱动也要更换为新编译出来的。

所以在编译我们自己的第1个驱动程序之前，要先编译内核、模块，并且放到板子上去。

3.2 获取led驱动源码

从Git仓库驱动源码相关文件，在Ubuntu终端上执行如下命令。

git  clone  https://e.coding.net/weidongshan/01_all_series_quickstart.git
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代码获取示意图如下所示。

使用GIT获取到源码后，可查看本节源码所在目录,目录位置如下：

01_all_series_quickstart/05_嵌入式Linux驱动开发基础知识 \
/source/02_led_drv/02_led_drv_for_boards/100ask_imx6ull_src_bin
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3.3 编译内核镜像

不同的开发板对应不同的配置文件，配置文件位于内核源码arch/arm/configs/目录。
IMX6ULL MINI EMMC版
kernel的编译过程如下（编译内核前需要先配置好工具链等一些环境变量）：

book@100ask:~/100ask_imx6ull_mini-sdk/Linux-4.9.88$ make mrproper
book@100ask:~/100ask_imx6ull_mini-sdk/Linux-4.9.88$ make 100ask_imx6ull_mini_defconfig
book@100ask:~/100ask_imx6ull_mini-sdk/Linux-4.9.88$ make zImage -jN //N表示根据CPU个数，来加速编译系统
book@100ask:~/100ask_imx6ull_mini-sdk/Linux-4.9.88$ make dtbs
book@100ask:~/100ask_imx6ull_mini-sdk/Linux-4.9.88$ cp arch/arm/boot/zImage ~/nfs_rootfs
book@100ask:~/100ask_imx6ull_mini-sdk/Linux-4.9.88$ cp arch/arm/boot/dts	/100ask_myir_imx6ull_mini.dtb  ~/nfs_rootfs
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编译成功后，可以得到这些文件：内核文件arch/arm/boot/zImage，设备树文件arch/arm/boot/100ask_imx6ull_mini.dtb。
把这2个文件复制到/home/book/nfs_rootfs目录下备用。

3.4 编译安装内核模块

3.4.1 编译内核模块

IMX6ULL MINI EMMC版
进入内核源码目录后，就可以编译内核模块了：

book@100ask:~$ cd  ~/100ask_imx6ull_mini-sdk/Linux-4.9.88/
book@100ask:~/100ask_imx6ull_mini-sdk/Linux-4.9.88$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-buildroot-linux-gnueabihf- modules
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3.4.2 安装内核模块到Ubuntu某个目录下备用

可以先把内核模块安装到nfs根文件系统(/home/book/nfs_rootfs为安装目录)。
注意：下面会执行tree命令，如果提示没有该命令，需要执行“sudo apt install tree”命令安装tree工具（前提是Ubuntu能上网）。

IMX6ULL MINI EMMC版
执行以下命令：

book@100ask:~$ cd ~/100ask_imx6ull_mini-sdk/Linux-4.9.88
book@100ask:~/100ask_imx6ull_mini-sdk/Linux-4.9.88$ sudo make  ARCH=arm INSTALL_MOD_PATH=/home/book/nfs_rootfs  modules_ins
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安装后的的/home/book/nfs_rootfs/目录结构如下图所示：

3.5 安装内核和模块到开发板上

注意：很多种更新开发板文件的方法，开发过程中最常用的是NFS。
假设：执行上述命令后，在Ubuntu的/home/book/nfs_rootfs目录下已经有了zImage、dtb文件，并且有lib/modules子目录(里面含有各种模块)。
下面，要把这些文件复制到开发板上。
如果你使用的是VMware桥接方式，假设Ubuntu IP为192.168.1.100，在开发板上执行以下命令：

mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.1.100:/home/book/nfs_rootfs /mnt
cp  /mnt/zImage  /boot
cp  /mnt/*.dtb   /boot
cp  /mnt/lib/modules  /lib  -rfd
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最后重启开发板，它就使用新的zImage、dtb、模块了。

3.6 编译led模块

注意：编译驱动程序前，需要先编译内核，因为驱动程序要用到内核中的一些文件。
注意：安装驱动程序前，需要先更新内核，就是把你编译出来的zImage放到开发板上去并重启。否则安装你新编译的驱动时，内核会提示如下错误：你的驱动会污染(taint)内核，版本不匹配不允许使用某些函数。
注意：编译内核，所以你要复制的是（参考第二篇）

/home/book/100ask_imx6ull-sdk/Linux-4.9.88/arch/arm/boot/zImage。
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注意：如果要使用Buildroot目录中这个output/images/zImage文件时，驱动程序Makefile中要指定KERN_DIR为如下目录：

KERN_DIR = /home/book/100ask_imx6ull-sdk/Buildroot_2019.02/output/build/linux-origin_master
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不更新内核时，会出现类似如下错误：

你当然可以强行安装驱动程序，比如使用“insmod -f hello_drv.ko”这样的命令，它会提示说“内核已经被污染了”，但是不影响学习、不影响使用，如下：

如果不想看到这些提示污染的信息，就需要把在Ubuntu上编译出来的zImage复制到开发板的/boot目录下，并且把Ubuntu上编译出来的各种模块复制到开发板的/lib/modules目录下。
之所以也要更新/lib/modules目录，是你更新了zImage，它就跟/lib/modules下的驱动不匹配了，所以/lib/modules也要用新编译出来的。

注意：编译led模块之前，先按上一小节设置交叉编译工具链，编译内核，把内核zImage和其他模块放到开发板上。

然后进入如下目录，修改Makefile文件KERN_DIR为自己的内核所在路径：

01_all_series_quickstart/05_嵌入式Linux驱动开发基础知识 \
/source/02_led_drv/02_led_drv_for_boards/100ask_imx6ull_src_bin
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如下图红框所示，我的内核源码所在目录为 /home/book/100ask_imx6ull-sdk/Linux-4.9.88 (默认目录)，如果你的内核源码不在此目录则根据你的实际情况进行修改。

修改完内核所在目录后，就可以编译led模块驱动了，如下图 红框1 所示，执行 make all命令就可以编译,编译完成后会生成 100ask_led.ko ledtest 两个文件。

此时，我们可以把这两个文件拷贝到 Ubuntu nfs服务 目录下，备用：

cp  100ask_led.ko   ledtest   ~/nfs_rootfs
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3.7 开发板安装驱动模块

3.7.1 下载编译好的内核镜像和驱动模块到开发板

开发板启动后通过nfs挂载Ubuntu目录的方式，将相应的文件拷贝到开发板内。
如果你使用的是VMware桥接方式，假设Ubuntu IP为192.168.1.100，在开发板上执行以下命令：

[root@imx6ull:~]# mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.5.11:/home/book/nfs_rootfs /mnt
[root@imx6ull:~]# cp  /mnt/100ask_led.ko   ./
[root@imx6ull:~]# cp  /mnt/ledtest        ./
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3.7.2 关闭系统默认cpu状态灯

可能开发板上的led灯已被设置为 CPU地方状态灯(可以看到绿色LED在闪)，我们需要将其关闭，才可以使用我们的驱动对其进行操作，关闭方法如下所示：

[root@imx6ull:~]# echo none >  /sys/class/leds/cpu/trigger
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我们后面出厂的开发板，已经把CPU状态灯禁止了，所以上述命令可能出错：这没影响。

3.7.3 安装驱动模块

在开发板串口终端上执行如下命令，即可安装相应的驱动模块。

[root@imx6ull:~]# insmod 100ask_led.ko
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安装完成后可以执行lsmod 命令来查看是否安装成功。

出现如下问题，上面所有步骤都是一样的：
如何解决：

3.8 执行测试程序

驱动模块安装成功后，执行先前编译好的测试程序，来控制led灯的状态，如下图所示，操作led灯时可同时观察开发板串口旁的灯是否有亮灭的变化。

[root@imx6ull:~]# chmod  +x  ./ledtest
[root@imx6ull:~]# ./ledtest
Usage: ./ledtest <dev> <on | off>
[root@imx6ull:~]# ./ledtest /dev/100ask_led0 on    //打开led0灯
[root@imx6ull:~]# ./ledtest /dev/100ask_led0 off	//关闭led0灯
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4. 编程示例：Ubuntu上的Hello程序

本节演示如何在Windows编写程序、上传到Ubuntu，在Ubuntu中编译、执行。只涉及一个简单的Hello程序，使用命令行编译，不涉及Makefile等知识，这些知识在后面的应用基础中讲解。

4.1 用Source Insight编写hello.c

启动Source Insight，点击“File”->“New”，新建文件：

接下来编写代码，保存文件，如下图所示：

hello.c的源码如下：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv)
{
	printf("hello, world!\n");
	return 0;
}

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4.2 使用FileZilla上传源码

如下图操作：

4.3 使用MobaXterm远程登录Ubuntu

你当然可以直接在Ubuntu桌面启动终端，但是日常工作中使用MobaXterm会更方便。请参考前面《5.3 使用MobaXterm远程登录Ubuntu》。

4.4 编译、运行程序

如下图操作，对于gcc命令的用法在后面讲到应用开发基础时再细讲，这里只是体验一下：