树莓派玩转STM32开发（二）——环境搭建

本文介绍Nano Pi K1 Plus上面的STM32开发环境搭建。Nano Pi K1 Plus和STM32的介绍篇请看传送门。

准备工作：

1、一台能上网的电脑（Windows系统）

2、一张8GB或者更大空间的TF卡（Class10或者更高）

3、一个MicroUSB接口的电源，电压5V，最大输出电流最好是2A，但是不要低于1.5A

4、一个USB转TTY串口

5、还有Nano P1 K1 Plus这块板子

准备物品

首先打开Friendly ARM官方提供的镜像下载地址：http://download.friendlyarm.com/nanopik1plus

下载nanopi-k1-plus_sd_friendlycore-xenial_4.14_arm64_20191219.img.zip和win32diskimager.rar，这两个文件分别在official-ROMs和tools目录中。

将上面两个文件解压到当前目录，最终文件如下图：

镜像和烧录工具

将TF卡插入电脑，运行Win32DiskImager.exe，选中TF卡对应的盘符，选择刚刚解压出来的镜像，点击“write”按钮。注意此操作会覆盖TF卡原有的分区表和文件系统，也就是说原有的文件都会丢失，注意备份重要资料！

将镜像写入TF卡

烧写成功之后，就可以将TF卡插到Nano Pi K1 Plus的TF卡槽中，并将USB转TTY串口连接到电脑（杜邦线如何连请看官方wiki或者百度一下~）。

使用PuTTY工具打开串口，在我的电脑上串口对应COM3，不清楚的同学可以对开始菜单的Windows徽标点击右键，选择“设备管理器”，在“端口（COM和LPT）”一栏中可以看到。

查看当前串口设备名

Connection type选择Serial，Serial line为COM3，Speed为115200，点击“Open”按钮。

使用PuTTY连接串口，波特率115200

对Nano Pi K1 Plus供电之后就能在终端看到输出了。

U-Boot输出的信息

进入Shell

恭喜你，现在你已经多了一台真正意义上的Linux设备，在开启你的奇妙之旅之前，还有一些配置的工作要做，比如网络、更换APT源和下一步搭建STM32环境必须的工具安装。

配置网络

首先要为设备配置网络，由于我主要使用WiFi网络（网线总能让桌面显得乱糟糟的），所以在此以配置WiFi为例。在终端运行 sudo nmtui 命令，会进入一个“Network Manager TUI”界面。

网络配置界面

选择“Activate a connection”，可以在列表中看到当前物理环境下可检测到的WiFi SSID。建议将Nano Pi连接到当前计算机所在的那个网络环境，使两者在同一个局域网中。

选择WiFi网络

选中需要连接的WiFi SSID，点击回车，输入WiFi密码，然后“OK”，连接激活之后，在选择的SSID前面会多了一个星号*。

连接WiFi

在终端执行 ifconfig 命令即可查看当前网络配置情况，可以执行 ping www.baidu.com，查看是否成功连接到以太网。

查看网络配置以及连接情况

请保证网络已经成功连接到以太网，接下要做的是更换APT包管理器的源。系统自带的源速度太慢，需要更换为国内的镜像源。此处推荐中科大源。

此时可以将串口断开，使用ssh连接到Nano Pi了。查看 ifconfig 命令的输出可以得到当前板子无线网口获取到的IP地址是192.168.1.10。仍通过PuTTY这个工具，Connection type选择SSH，Host Name为Nano Pi的IP地址，Prot为22，点击“Open”按钮：

SSH连接Nano Pi

可以使用两种身份登陆SSH，一个是普通用户，用户名和密码都是 pi ；另一种是root用户，密码是 fa 。此处选择普通用户登陆。

更换APT安装源

APT是Advanced Packaging Tools的缩写，中文名是高级打包工具，它是Debian及其派生的Linux软件包管理器。APT可以自动下载，配置，安装二进制或者源代码格式的软件包，因此简化了Unix系统上管理软件的过程。APT最早被设计成dpkg的前端，用来处理deb格式的软件包。现在经过APT-RPM组织修改，APT已经可以安装在支持RPM的系统管理RPM包。

APT工具可以管理当前系统上面的软件包，常用功能包括安装，更新和删除。通过APT可以快速的安装一个软件包，如 sudo apt install git ，会自动在安装源中检索名为git的软件包，并检查它的依赖关系，如果它依赖A软件包，但是本地没有安装，APT会将git和A软件包一起安装在系统内，大大减小了自己手动管理依赖，编译安装的时间。

更换APT安装源分别执行如下命令：

sudo mv /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.bak
sudo nano /etc/apt/sources.list

将如下内容拷贝进去：

# 默认注释了源码仓库，如有需要可自行取消注释
deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports/ xenial main restricted universe multiverse
# deb-src http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports/ xenial main main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports/ xenial-updates main restricted universe multiverse
# deb-src http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports/ xenial-updates main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports/ xenial-backports main restricted universe multiverse
# deb-src http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports/ xenial-backports main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports/ xenial-security main restricted universe multiverse
# deb-src http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports/ xenial-security main restricted universe multiverse

# 预发布软件源，不建议启用
# deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports/ xenial-proposed main restricted universe multiverse
# deb-src http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports/ xenial-proposed main restricted universe multiverse

文件修改完成后分别按Ctrl+o，点击回车保存，然后按Ctrl+x退出编辑器。

修改后的sources.list文件内容

接下来更新软件包版本数据库，执行：

sudo apt update && sudo apt upgrade -y

首次更新的时间可能比较长，等待它下载并安装完成之后，系统的软件包都更新至最新版本了。

安装构建STM32开发环境所依赖的工具

STM32是ARMv7的指令集架构，需要交叉编译工具链arm-none-eabi-gcc，同时还需要项目依赖管理工具make，版本管理工具git和调试下载工具openocd。

执行如下命令安装必要工具：

sudo apt install -y bash-completion telnet git make gcc-arm-none-eabi gdb-arm-none-eabi libnewlib-arm-none-eabi man usbutils libtool pkg-config automake libusb-1.0-0-dev libhidapi-dev libusb-dev

等安装结束之后，可以将STM32开发板连接到Nano Pi K1 Plus的一个USB Host接口上，执行 lssub 命令，可以看到已经检测到STM32的仿真器设备。

Bus 006 Device 002: ID 0483:374b STMicroelectronics ST-LINK/V2.1 (Nucleo-F103RB)

查看当前已连接的USB设备

编译OpenOCD

OpenOCD是开源的片上调试、片上编程和边界扫描测试工具，它支持ARM、MIPS和RISC-V等多种SoC。它支持多种仿真器，支持GDB Server功能，可以使用GDB来对目标芯片上的代码进行调试，也可以通过Telnet，使用TCL脚本语言与OpenOCD系统进行交互。

openocd的作用

首先从 https://gitee.com/virusv/openocd.git 拉取openocd的最新源码。因为openocd官方仓库速度巨慢，慢到怀疑人生，所以我在码云为它创建了一个镜像。

拉下来的OpenOCD源码

接下来对OpenOCD进行编译，在openocd目录下依次执行下列命令：

./bootstrap  # 会生成一个 configure 可执行文件
./configure
make -j2 && sudo make install  # -j 2是防止内存紧张导致构建过程异常中断

./configure结果

执行完 make -j2 && sudo make install 之后，执行 openocd -v 可以查看当前OpenOCD的版本。

openocd -v 的输出

openocd支持的仿真器类型

openocd支持的目标芯片

使用openocd通过仿真器连接至开发板：

sudo openocd -f interface/stlink.cfg -f target/stm32f1x.cfg -c init

通过st-link连接至stm32

上面的信息显示当前选择的是SWD协议，速率是1MHz，ST-Link设备的Vendor ID和Product ID分别是0483和374B，目标电压3.232297V，目标有6个硬件断点，4个硬件观察点，当前监听3333端口用于gdb连接，监听6666用于tcl连接，监听4444用于telnet连接。

目前用到最多的是3333端口和4444端口。可以通过 telnet 127.0.0.1 4444 连接至openocd，输入help查看一下openocd支持的功能。

openocd支持的功能

好了，今天的文章到这儿就结束了，主要介绍了在Linux下如何搭建STM32开发环境，以及openocd的编译安装，目前已经可以正常连接到stm32开发板，接下来的文章将介绍如何编写一个简单的stm32点灯程序并使用openocd烧录。

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参考资料：
[1]. http://openocd.org/doc/html/GDB-and-OpenOCD.html
[2]. https://wiki.st.com/stm32mpu/wiki/GDB
[3]. http://wiki.friendlyarm.com/wiki/index.php/NanoPi_K1_Plus/z

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