嵌入式Linux视频笔记----Linux基础入门

野火【第一期】Linux系列教学视频之“零基础入门”篇，手把手教学，从0开始，基于野火i.MX6ULL Pro/MINI开发板_哔哩哔哩_bilibili

运行于ARM-A7的嵌入式Linux系统基础知识，开发板还没买，视频全部看一遍，PC装了Ubuntu和Linux，简单测试过视频中的几个例子，对嵌入式Linux有了基本了解

第二次看视频，已经买了开发板，文章了也多加了很多截图

P1 第0讲-开发板和野火大学堂

1 开发板：核心板接口*3、Flash类型*2【512M flash为工业级，但某些qt项目第三方库可能很大，运行不了；学生建议用8G eMMC】、底板类型*2、Qt界面

2 大学堂：链接、安装演示、注册账号、下载资料

野火大学堂（fire-class） download | SourceForge.net

P2 第1讲-为什么学习Linux开发

1 应用场景：看网站服务器www.netcraft.com、智能家居、工业机器人、笔记本、行车记录仪、Kindle

 
2 职业方向：服务器运维、应用软件开发、嵌入式系统开发

3 转型经验：

为了解析工控屏脚本，参考开源代码picoc（精简、3500行、建议有经验者研究）、write-a-c-interpreter(阉割版、建议菜鸟研究，国人写，有中文文档)编写C语言解释器，视频作者收获很大

Zik Saleeba / picoc · GitLab

GitHub - lotabout/write-a-C-interpreter: Write a simple interpreter of C. Inspired by c4 and largely based on it.

老师熟练掌握下述内容，感觉没有进步空间，于是转行Linux 

P3 第2讲-如何学习Linux开发

1 学习群体定位：入门 进阶

2 传统学习路线：基本操作、ARM裸机、Linux移植【GNU C在C99标准上扩展了大量语法】、驱动开发【一般都是面向对象的开发方式】、应用编程、项目实战。

全天学习，也需要4个月才能到项目实战。

3 野火理念：树莓派启发及其优缺点；野火路线--常用操作、工具体验、应用编程。项目实战、ARM裸机开发（勿深入）、Linux系统移植、Linux驱动开发

P4 第3讲-i.MX系列芯片简介

1 i.MX系列处理器：挑选芯片--NXP/产品/网站芯片选择、性能稳定、资料齐全、芯片内部资源、开发工具、供货周期、性价比、运行环境；

i.MX6ULL官网介绍、ARM-A7、功能框图 外设丰富、官网文档

i.MX 6ULL Single-Core Processor with Arm® Cortex®-A7 Core

2 ARM体系架构：指令集--软硬件接口、本质是机器码、汇编；架构--具体指令集；处理器=内核、芯片为soc；

授权方式--指令集/架构授权、内核授权（电路图、测试方法）、使用授权（使用封装好的内核）；A7内核--性能功耗平衡。

3 iMX RT简介：跨界处理器、外设与i.MX6ULL类似

P5 第4讲-Linux系统简介

1 起源：1991、企鹅logo、1979商业化的UNIX、Minix教学用 单人开发、GNU、Linux学习Minix 借助GNU

2 主要构成：内核+GNU工具和类库

3 发行版：Debian、Fedora、SUSE、其他

P6 第5讲-安装ubuntu系统

开发环境--单系统Linux、双系统【系统切换需要开关机】、Win10安装Linux子系统、虚拟机【VMWare收费、VirtualBox开源免费】、企业服务器+客户端
1 安装VirtualBox：VirtualBox官网介绍、开源、官网下载、安装演示、新建虚拟电脑 虚拟内存 虚拟硬盘

Oracle VM VirtualBox

2 安装Ubuntu：开源、官网下载桌面版、虚拟机中安装Ubuntu、安装增强功能动态调整Ubuntu分辨率

Ubuntu官网

3 设置网络、共享文件夹：ubuntu内设置--拖放、共享粘贴版、Ubuntu内ping

上述设置ubuntu重启后生效【共享粘贴版只支持文字】

P7 第6讲-Linux文件目录

1 Linux目录层次标准：根目录   /     ls -l     tree；50页的Linux目录标准

2 目录详细介绍：bin--binary 二进制命令文件，所有用户都可以使用；

boot--bootloader 启动文件；cdrom--挂载cd镜像、逐渐淘汰；dev--设备文件；etc--配置文件；home--用户主目录；lib lib64--bin目录的库文件；media--媒体设备；mnt--mount设备或文件系统挂载；opt--option可选、测试用；proc--应用程序、内存、控制台、CPU 信息；

root--管理员主目录；run--系统运行信息；sbin--root用户可执行的二进制命令；srv--网络服务信息；sys--硬件操作接口；tmp--临时存储；usr--大部分文件，占用较大存储空间；var--易变文件。

 

3 文件类型介绍：

d--目录文件；- --普通文件；l--链接文件；

c--字符设备文件；b--block块设备文件；

系统路径--/绝对路径、相对路径、. ./当前目录、.. ../上一层目录

P8 第7讲-用户管理与文件权限

1 用户与用户组：管理员root、系统用户、普通用户；多任务多用户系统、安全性；

UID user ID、GID group ID；

/etc/passwd文件介绍 UID、/etc/shadow文件介绍 加密密码、/etc/group文件介绍 GID；

 

登录ubuntu系统，会根据账户+密码依次核验上述3个文件

2 文件权限：r w x - 用户 用户组 其他用户

P9 使用Linux命令行  上

1 Shell是什么：硬件 内核 系统调用 应用程序Shell；Tab自动补全；APP一般都有Shell，但未必有图形界面

2 命令的格式与帮助：-h --help；command【-options】【argument】

3 常用命令：查询手册man比help更详细，一般用--help就够了，注意章节 man 3 printf；

目录操作--ls查看当前目录内容、cd改变目录  /根目录 ~用户目录、pwd打印当前目录、ls 打印当前目录下内容 -a查看隐藏文件 -lh查看详细信息、mkdir创建目录、rmdir删除空文件夹、mv重命名或移动文件 mv gzctemp/ gzcdebug 注意空格；

文本操作--touch新建文件、cat查看文件、echo写入文件 echo bye >> 123.txt文件后追加bye >>追加 >覆盖  在终端打印字符串、wc文本统计 -l行数 -w单词数 -c字符数、rm删除文件 -r递归删除

P10 使用Linux命令行  中

1 Shell是什么：
2 命令的格式与帮助：
3 常用命令：文本操作--ln创建软硬链接文件【硬链接为文件副本 软链接为快捷方式，另外不能在虚拟机与windows的共享目录执行ln命令】、cp复制文件或目录、tar打包解包【不负责压缩解压】、find寻找文件路径、grep文件内查找字符串；

用户管理--sudo一次性获取root权限、su切换用户、useradd adduser 2种添加用户的方式【adduser更详细，常用】、usermod改GID、userdel deluser删用户、passwd改用户密码【无需旧密码】、groupadd addgroup、groupdel delgroup操作权限；

P11 使用Linux命令行  下

1 Shell是什么：
2 命令的格式与帮助：
3 常用命令：文件权限--chmod修改文件权限、chown修改文件拥有者、chgrp修改文件用户组；

磁盘管理--df查看文件系统信息、du递归查看目录下所有文件信息【查看当前目录占用存储空间大小】、mount将硬件或网络设备挂载到目录、umount；

网络操作--ping、ifconfig需要安装APP 查看配置网络【修改IP、启停网卡】；

控制终端--clear清屏；

开关机--reboot重启、poweroff关机

P12 第11讲-使用编辑器(上)

小技巧：tab自动补全功能，按1下自动补全，按2下列出所有相关内容，多用于命令或路径；

!!  自动执行上一个命令，多用于和sudo配合，上一条指令缺乏权限，下一条指令直接改成sudo !!；

1 gedit：ubuntu默认【图形界面下双击文件调用gedit】、图形界面、类似notepad++。

gedit canvas.c打开某个文件

2 vi/vim：不依赖图形界面，应用范围广，效率很高；历史悠久，支持广泛【老版本的Linux、硬件配置较低的设备只支持vi/vim】；vim为升级版，需要单独安装 sudo apt install vim；

模式 ---- 一般模式（默认查看模式）、插入模式（编辑模式）、命令行模式（设置行号、代码高亮等功能）；打开方式、模式切换；使用which vi查看vi路径；

一般模式快捷键--跳转到第n行、跳转到最末行、跳转第1行、查找文本

P13 第12讲-使用编辑器(下)

1 gedit：
2 vi/vim：
一般模式快捷键--u撤销操作；dw删除1个单词、dd删除当前行、ndd删除n行、x剪切光标对应1个字符、y复制、P p粘贴、yy复制当前行【实测只选1个字符则y复制1行，yy无效；若使用v选多个字符，与快捷键一致】、nyy复制n行、v V选择多个字符 多行

命令行模式快捷键--w保存 另存为、r读取、q未修改直接退出、q！不保存直接退出、wq保存并退出、set nu行首加入行号、set nonu不显示行号、！command

最常用：i    ESC  ： x   wq！ q！

P14 Shell脚本编程 上

1 脚本简介：批处理、整合命令；

内置命令【cd pwd等】+外部命令【ifconfig等，shell在特定路径中寻找外部应用程序】，使用 type查看；

将C程序hello world变为shell【将编译好的可执行文件移动到shell搜索路径】；

编写shell脚本；启动方式--作为程序执行、指定解释器运行、source、.

2 脚本语法：

P15 Shell脚本编程 中

1 脚本简介：

2 脚本语法：定义变量--无单引号时不可以有空格或tab、双引号可以解引用；使用变量--{}确认边界；命令结果赋值给变量；删除变量unset；

特殊变量--$0当前脚本文件名、$n传递给脚本的第n个参数、$#传递的参数个数、$* $@传递给脚本的所有参数、$?上个脚本返回值、$$当前Shell ID；

字符串拼接--并排放；读取键盘输入数据read；退出当前进程exit；整数数学运算（（））；逻辑与 或$$ ||；

P16 Shell脚本编程 下

1 脚本简介：

2 脚本语法：

检测条件是否成立

管道【把前1个指令的执行结果传送给下1个指令】、if、if else、if elif else、case in

for in

$* 与$的区别演示【无" "则相同，有" "则不同】

while循环   与   函数

代码中利用数学运算符(())替代-eq等

后续课程image-build项目需要使用大量shell脚本

P17 Linux环境变量

1 环境变量简介：export将全局变量导出为环境变量【shell中定义的全局变量只能在当前进程中访问，甚至在当前进程的子进程中都不能访问；输入/bin/bash即进入shell子进程；导出后可以在子进程访问，但不能在别的shell进程中访问】

2 Shell配置文件：相关配置文件、Shell执行顺序

/etc/profile任何用户登录时执行1遍；~/.profile当前用户登录时执行1遍；

修改/etc/bash.bashrc后需重新打开终端，变量才有效

source . 启动方式可以打印变量；/bin/bash ./ 启动方式无法打印变量

P18 构建deb软件安装包

1 Linux软件包：组成文件；源码包、二进制包；

2 deb包与dpkg工具：deb包、rpm包；dpkg命令；

 

deb包文件结构分析【control文件必须有，其他文件可选】、打包脚本

 

3 构建一个helloworld的deb包：利用打包脚本实现，部分脚本如下

注意，脚本文件是从windows拷贝过来的，所以多了\r，执行如下所示命令即可sed -i 's/\r$//' build_deb.sh，链接如下

解决报错 “build.sh /bin/bash^M: 坏的解释器：没有那个文件或目录”_Biexiansheng的博客-CSDN博客

安装包默认安装在根目录，构建文件夹利用usr/bin实现安装在/usr/bin目录下

4 apt工具：新版包管理工具

P19 第18讲-硬件介绍和固件烧录

1 硬件资源介绍：核心板--MPU、FLASH、RAM；Pro底板--外设简介；mini底板

 
2 SD卡烧录Debian镜像：跨平台Etcher工具--镜像、设备、Flash；

关于镜像：所谓镜像文件其实与压缩包类似，它将一系列文件按照特定的格式制作成单个文件，方便用户下载和使用。 iso文件的一个重要特性是它能被某些软件识别直接刻录到光盘上，而虚拟机虚拟的光驱则可以直接把iso文件像光盘一样加载读取， 从而通过iso系统镜像安装操作系统。

为了扩展适用范围，人们又制定了img文件格式，主要用于创建磁盘的镜像文件（disk image）， 它可以用来打包整个磁盘或光盘的内容。img是iso文件格式的超集，它向后兼容iso文件格式。

嵌入式单板机一般没有光驱，而它们通常支持运行SD卡里的操作系统，所以嵌入式的系统镜像通常使用img文件的形式发布。 人们通常在PC上使用软件通过读卡器把img镜像文件烧录至SD卡，然后把SD接入到嵌入式单板机上运行。

Etcher烧录工具官网

P20 第19讲-运行开发板与fire-config介绍

1 开发板跑起来：boot配置、CH340串口驱动、MobaXterm安装使用

新版的野火大课堂与视频已经不一样了

视频效果 使用console镜像【SD卡启动】，不同于视频需要登录，直接可以使用命令
看到21讲连接wifi才意识到有个跳线帽配置不对，跳线帽换到 远离wifi侧就和视频一样了

2 fire-config工具介绍：fire-config基于设备树插件实现

console镜像【SD卡启动】无法使用fire-config
看到21讲连接wifi才意识到有个跳线帽配置不对，跳线帽换到远离wifi侧就和视频一样了 eMMC启动，进入fire-config

P21 第20讲-fire-config刷机

将SD卡内容写入FLASH，全程演示

BOOT配置为SD卡启动，进入fire-config，选中flasher

确定后finish，系统重启，2-3分钟后刷机结束【RGB闪烁且出现登录界面】，禁止flasher，避免每次重启刷机。power off关机【电源管理模块被关闭】，BOOT配置为eMMC启动，拔掉SD卡，开机【长按ON/OFF键2s】

 

P22 第21讲-fire-config连接wifi

上一讲先烧好FLASH、跳线帽设置【SD卡和wifi共用SDIO接口，无法同时使用】；

屏蔽驱动打印信息 echo  "1 4 1 7" > /proc/sys/kernel/printk 

使能wifi后finish重启；搜索、连接、ifconfig、ping

P23 第22讲-点亮第一个LED

利用echo写驱动文件

实测1 55 255亮度差不多，基本就是非0就亮，0就灭

P24 第23讲-使用脚本体验硬件

安装脚本安装包、执行各个脚本

vi /etc/apt/sources.list 屏蔽倒数第2行，屏蔽国外软件源

实测 apt install peripheral   和    apt update都无法执行
视频中一切正常

后续操作无法复现

P25 第24讲-Git简介和项目资料获取

安装        windows：Git官网        Linux：sudo apt install git -y

使用git clone能看到版本历史记录，直接download zip下载压缩包看不到

野火项目github链接                github项目下载链接

视频是2020.5.11，截图是2023.4.3 git克隆完成

野火项目gitee链接        gitee项目下载链接

git pull【必须在git仓库内执行该命令】

使用野火大学堂下载方式

P26 第25讲-安装NFS服务器

网络文件系统、开发板与PC共享文件；

sync--实时写入文件夹，而不是在缓冲区；no_root_sqush--访问共享文件夹的主机root账户拥有对文件夹的全部权限

配置PC机Linux NFS共享文件夹

windows主机、ubuntu、开发板三者互相ping通、开发板挂载PC机路径

视频中直接ping通，我自己做了如下设置才ping通。

windows主机与开发板ETH1通过网线连接，修改虚拟机网络设置如下图

修改主机IP

修改ubuntuIP【可能需要重启虚拟机才能用ifconfig显示正确IP】

修改开发板IP

主机ping ubuntu、开发板

ubuntu ping 主机、开发板

开发板ping主机、ubuntu 

开发板安装nfs

在开发板上查看nfs服务器【即ubuntu】共享目录 

挂载nfs

  

P27 第26讲-GCC与Helloworld

GCC由来：GNU组织、unix系统、minix系统、posix接口、internet
GCC编译工具链：gcc编译器--预处理、编译；binutils工具集--汇编、链接
运行第一个helloworld：PC端--建文件夹、新建c文件、编译、运行；

开发板端类似，开发板本地gcc编译

P28 第27讲-ARM-GCC与交叉编译

ARM-GCC：本地编译【编译工具链与目标程序运行在相同的架构平台】、交叉编译【一般是编译工具链运行在高性能X86，目标程序运行在低性能arm】；ARM-GCC是针对arm的编译器，是GCC编译工具链的一个分支；

x86   64位系统   针对linux系统    gnu--使用gnu glibc库    7--版本号 针对arm平台linux系统    gnu--使用gnu glibc库   
eabi--嵌入式二进制标准接口    hf--支持硬浮点类型平台    8--版本号

安装：sudo apt install gcc-arm-linux-gnueabihf、官网【arm发起，其他公司加入成立的非营利组织】下载    linaro官网链接

案例：ARM中运行X86-64架构编译的程序报错，Exec format error；

ARM运行交叉编译程序成功

P29 Linux系统和Helloworld 上

了解执行机制的用途：借鉴、了解报错信息

裸机执行机制：C调用底层串口驱动、编译、烧录、运行

Linux系统执行机制：GCC编译-- c-->i 预处理后->s 汇编文件->o 可重定位文件->应用程序；

Linux内核--Shell执行命令./hello、fork应用程序容器、execev、sys_execve系统调用函数、do_execve、load_elf_binary；

glibc库--10 动态链接、11 静态链接；执行函数；

glibc库退出--结束进程运行

P30 Linux系统和Helloworld 下

gcc预处理：    gcc -E【预处理】 helloworld.c【源文件】     -o【后面跟生成文件名】 hello.i【待生成文件】   -v【打印编译信息】；cc1应用程序
编译c：        gcc -S【编译】 hello.i     -o hello.s  -v；cc1应用程序，
编译汇编：    gcc -c【编译并汇编】 hello.s     -o hello.o -v；as应用程序，
链接可重定位文件：    gcc     hello.o     -o hello    -v；collect2应用程序封装了ld链接器

动态链接、静态链接：动态链接依赖外部环境；静态链接文件较大

P31 第30讲 Makefile简介

make和Makefile：文件太多时使用gcc命令耗时且复杂；make工具--找出修改过的文件及其影响的文件并编译；makefile--记录依赖关系和编译规则

如何学习： Linux缺乏集成式开发环境，主要使用makefile进行项目管理，必须精学；各种复杂的语法都是为了表示依赖关系；基本语法、变量、分支判断、头文件依赖、隐含规则、自动化变量、模式规则、函数

makefile最核心的就是基本语法，其他部分是为了更加高效 

P32 第31讲 Makefile三要素

目标、依赖、命令
目标：依赖文件或其他目标
tab命令1~n

控制台演示，target a依赖b和c，执行完b和c之后再执行a

也可以单独执行makefile中的某个命令 

使用伪命令，则不会关心目标日期，直接执行

P33 第32讲 引入Makefile管理项目

2个文件，3个函数

gcc直接编译

 

使用Makefile编译

原始makefile

避免每次编译main.c mp3.c，改造Makefile，生成中间文件.o，缩短编译时间。优化后的makefile

P34 第33讲 Makefile的变量

将makefile文件变得通用

系统变量：CC编译器   AS汇编器   MAKE工具

自定义变量：=延迟赋值【使用时才赋值】      :=立即赋值    

?=空赋值【变量为空时赋值有效】    +=追加赋值【类似于后面增加字符串】

自动化变量： $<第1个依赖文件    $^全部依赖文件    $@目标

用变量优化上一个视频的Makefile文件

P35 第34讲 Makefile的模式规则

模式匹配：%匹配任意多个非空字符【类似shell中*通配符】，类似参数传递；利用%优化Makefile

默认规则：.o默认使用.c文件编译

注释  %.o:%.c   $(CC) -c $< -o $@，依然可以正常make

P36 第35讲 Makefile的条件分支

ifeq else endif；ifneq else endif；

利用条件分支使用不同的编译工具，注意下图中光标处的空格必须有

P37 第36讲 Makefile的常用函数

中英文 手册

官网英文手册链接

patsubst：模式替换

notdir：去掉目录取文件名

wildcard：获取当前目录下所有匹配模式的文件名

foreach：循环

利用函数改造Makefile，按文件夹存放文件

P38 第37讲 Makefile解决头文件依赖

增加头文件及声明

修改Makefile，h文件也作为依赖文件

P39 第38讲 C语言面向对象基础

面向过程：问题分解为步骤、用函数实现步骤、根据需求调用函数
面向对象：问题分解为对象、调用对象的方法属性解决问题
面向对象三大特性：封装--隐藏内部细节；继承--复用代码；多态--函数指针

​

P40 一切皆文件

Linux内核：硬件抽象为文件
虚拟文件系统VFS：抽象层；抽象对象--封装底层细节、利用C语言多态；super_block具体文件系统、inode具体文件、dentry文件路径；inode_operation可以删除、重命名文件；file_operation打开、读写文件【图中*open等均为函数指针】；

普通文件系统：ext4、fat32、ubifs
特殊文件系统：进程文件系统procfs，类似任务管理器；设备文件系统devfs，硬件操作接口
用法：用户函数、系统调用函数、虚拟文件系统、实际文件系统

  

P41 文件描述符和打开模式

系统IO编程：系统调用函数；open--找到文件操作接口；write；read；lseek【找到文件的具体读写位置】；close；文件描述符--特殊索引、实际为进程中file_struct结构体成员fd_array数组下标；进程--程序本质为进程

文件打开模式：主模式--只读、只写、读写；副模式--不存在则创建、追加【无需lseek，直接在文件末尾追加】、直接IO【不经过页缓存区直接写入磁盘】、同步【相当于调用sync】、非阻塞

标准IO编程：glibc库

P42 open close 函数

头文件、函数原型、返回值

虚拟机C代码演示：只读模式打开不存在文件报错、只读 创建模式打开不存在文件成功。【linux系统运行后默认打开标准输入、标准输出、标准出错，占用0 1 2三个文件描述符】

P43 read write函数

头文件、函数原型、返回值

虚拟机C代码演示：复制普通文件功能--打开源文件、新建目的文件、读取并写入、关闭所有文件；

P44 lseek和sync函数

lseek：设置文件读写位置，文件开头、当前位置、文件末尾

虚拟机C代码演示：lseek--偏移100个字节追加4个字节【vi将空格显示为^@】

sync：页缓存和回写--用户空间buff、内核空间页缓存区、磁盘；sync将页缓存区内容立刻强制写入磁盘；在每次wirte后直接执行sync();

P45 标准IO函数

C标准库实现了IO缓存区，避免频繁在用户态和内核态之间切换，降低系统性能。

标准IO函数：fopen、fclose、fwrite、fread、fseek、fflush类似sync，强制将IO缓存区内容写入页缓存区
文件IO五大模式：阻塞--无法读取则休眠；非阻塞--立即返回；IO多路复用；异步IO；信号驱动IO

P46 第45讲 控制LED灯设备

驱动程序：本质为硬件的节点文件
应用程序：使用设备节点文件

控制硬件设备步骤：找到设备节点文件、/dev 更底层  1个文件控制全部特性、 /sys稍抽象  1个文件控制1个特性；找到设备文件使用方式

LED灯程序：设备节点文件位置-- /sys/class/leds；使用方式--brightness写入0-255数值控制亮度
开发板led.c代码写设备文件控制灯闪烁【没找到c源文件】

P47 第46讲 控制蜂鸣器

/sys 文件其实是Linux内核导出到用户空间的硬件接口

控制LED使用的是驱动程序的led子系统，控制蜂鸣器使用的是gpio子系统

GPIO子系统需要手动导出蜂鸣器接口

 
控制台控制蜂鸣器；

C函数控制蜂鸣器

执行现象

P48 第47讲 检测按键输入

设备文件：/dev/input/by-path/platform-gpio-keys-event
input子系统：按键、键盘、鼠标、触摸屏；input_event结构体成员介绍

C代码检测按键是否按下

执行现象