嵌入式linux系统的远程开发经验

开篇

　　最近正点原子发布了嵌入式linux开发板ALPAH，该开发板基于NXP的i.MX6ULL处理器，并且发布了大量开源的教程和视频。这为大量的STM32开发者转入嵌入式linux开发提供了绝好的学习机会。在该系列教程中，开发环境为windows10上安装虚拟机，虚拟机中安装Ubuntu系统，这样的双系统环境无论是裸机开发，linux驱动开发，应用开发都能够实现编辑、编译、下载，而且目前几乎所有的嵌入式系统开发教学系统都是类似的本地双系统方案。这样的方案在本地进行学习开发还是很方便的，但是也会有一些问题，Ubuntu开发环境在本地，不能实现远程开发，编译，本地下载。如果能够实用远程云服务器进行开发的话，无论走到哪里，只要能够连接网络，就能在同一个远程服务器上进行编码和编译，并且实现本地下载，这样就不需要本地使用虚拟机创建linux系统了。另外，对于嵌入式系统的团队开发，也是建议使用单独的Ubuntu服务器外加本地windows进行开发的，原理和云端远程开发是一样的。本人正好有一个腾讯云的服务器，已经安装了Ubuntu18.04，也是64位系统，正好符合嵌入式开发环境。下面就详细讲述如何实现远程开发嵌入式linux系统。

1、配置SSH免密登录

　　云服务器在创建好Ubuntu镜像后，自动启动，并且默认开启了SSH服务，在本地通过SSH连接到云服务器后，可以使用命令行控制服务器，同时可以使用FileZilla通过SFTP协议进行上传下载资料。但是每一次都需要输入用户名和密码，我们可以使用ssh-keygen方式实现免密码登录。ssh-keygen可以在git中生成，所以需要在本地windows系统中安装git工具。

安装好git后，在开始菜单中启动Git GUI。

启动GUI后在菜单中选择Help->Show SSH Key，就可以弹出ssh Key生成界面。

点击Generate Key后生成本地ssh公钥，拷贝的剪贴板，在本地创建一个文本文件，把生成的公钥粘贴到文本文件中，把文件通过FileZilla等工具上传到Ubuntu服务器中，在服务器的~/.ssh/authorized_keys文件(没有可以创建改目录和文件)中粘贴上传的公钥后保存，重启服务器后ssh-keygen生效，再次使用ssh登录Ubuntu服务器就可以不用输入密码了。

2、配置vscode

　　嵌入式开发的编辑器推荐使用vscode，插件众多，功能丰富，而且界面看起来很舒服。在windows上安装vscode后，安装Remote Development扩展，这里注意只用安装这个插件，其他的依赖包会自动下载。

安装完成后，在SSH TARGETS中增加远程服务器，Host为要显示的名称，HostName填写服务器公网IP或者域名，User填写用户名。

配置完成后，在SSH TARGETS列表中找到云服务器名称，右击选择”Connect to Host in Current window”就可以连接到服务器了。

3、编写实例代码

连接到服务器后，可以在菜单中打开相应的文件夹，然后在vscode资源管理器中相应服务器名称上方点击添加文件，创建新文件，开始编写代码。这里裸机程序以正点原子的汇编点灯程序为例，编写好汇编代码和Makefile文件即可。

4、编译，转换bin文件为imx文件并下载到本地

　　云服务器已经安装好了arm交叉编译器。直接使用make编译即可，编译完成后生成了led.bin。NXP的i.MX系列的裸机程序在写入SD卡之前需要进行打包，主要是把一些配置信息打包的程序文件头部，正点原子的方法是使用其提供的imxdownload工具，这个工具会自动把头文件信息打包，并生成load.imx文件，这里我们还是使用这个工具，不同的是只让他打包，并不使用其写入SD卡的功能，在调用imxdownload指定写入设备时写入一个虚拟设备即可。

./imxdownload led.bin /dev/null

这样就只是生成了load.imx文件。

在vscode资源管理器中找到load.imx，右击下载即可把改文件下载到本地。

5、烧写裸机程序SD卡并验证

　　在Ubuntu中是使用imxdownlaod工具来写入SD卡的，其内部是使用了dd命令把文件拷贝到SD卡的特定扇区中。这个动作在windows上也是可以实现的，具体方法为在本地windows系统中安装git时，会同步安装mingw环境，其中就有dd指令，而且msys也对/dev/sda /dev/sdb1 这样的路径做了虚拟和map的，这样就可以在windows下使用dd命令来写入SD卡了。注意在windows下需要使用管理员权限才能够对SD卡进行底层的读写。所以在运行git bash时需要右击使用管理员权限运行。

为了方便，在桌面创建git bash的快捷方式，并且右击设置属性，在兼容性标签中点击更改所有用户设置，勾选以管理员身份运行此程序。确定后保存，这样以后直接双击快捷方式就会以管理员权限运行git bash了。

启动bash后，使用cd命令把当前目录设置为load.imx所在的目录，使用ls命令查看系统SD卡所在的设备节点，比如/dev/sdc，那么就可以使用如下命令写入程序了：

dd iflag=dsync oflag=dsync if=load.imx of=/dev/sdc bs=512 seek=2

命令中各个部分的具体含义如下：iflag=dsync 输入使用同步I/O 存取模式oflag=dsync 输出使用同步I/O 存取模式if=load.imx 输入文件load.imxof=/dev/sdc 输出到SD卡所在磁盘bs=512 块的大小为512字节seek=2 拷贝时对of 后面的部分也就是目标文件跳过多少块再开始写这里为什么要跳过SD卡的两块，也就是1K字节呢？这个要看i.MX6ULL的手册了，在第八章内有相关描述。

这是因为NXP在编写IMX6ULL内部Boot ROM代码时，要求 IVT 应该放到指定的位置， 不同的启动设备位置不同，而 IVT 在整个裸机代码的最前面，其实就相当于要求 load.imx 在烧写的时候应该烧写到存储设备的指定位置去。对于SD卡和EMMC这个偏移大小为1K字节，所以seek=2。我想目的是不想破坏SD卡第一个扇区中的分区表把。我们可以使用工具SDFormatter对SD卡进行格式化，他在格式化SD卡的时候会在第一个扇区分区表后面留空4M字节的空间，后面才是SD卡的真正分区。

那么这4M字节就正好留给了IMX6ULL用来存放裸机程序。写入完成后就可以把SD卡插入开发板，设置开发板启动模式为SD卡方式，就可以上电进行测试了。经过验证，编写的代码在开发板上运行正常。

6、总结与展望　　通过一些列的设置和实验，证明完全可以使用远程云服务器来进行嵌入式linux系统开发裸机程序。对于非裸机程序，同样在远程服务器上进行编译，下载后在windows下使用nxp官方提供过的下载工具MFG_TOOL烧写工具进行烧写即可。这样在有了远程云端Ubuntu服务器的基础上，本地就不需要有虚拟机和Ubuntu系统了。在内核和文件系统部分，原子的教程使用了Ubuntu下的nfs和ftp来为开发板提供连接服务，那么在windows下我们同样也可以使用nfs和ftp来为开发板提供服务，跟Ubuntu一样需要安装相应软件并设置即可。