《嵌入操作系统 - Zephyr开发笔记》 第2章 Zephyr 编译环境搭建（Linux）

原文地址

开发环境
主机: Ubuntu v18.04
Zephyr：V2.3.99
SDK：0.11.4
Date：2020-08-20

Zephyr 可以在 Windows/MAC/Linux 上开发，本文只介绍 Linux（Ubuntu） 上的环境搭建 。

2.1基于 Linux 的编译环境搭建

2.1.1安装必要工具

1.更新软件源
$sudo apt-get update
$sudo apt upgrade

2.安装依赖软件包
##下面是整个一条命令

$sudo apt install --no-install-recommends git cmake ninja-build gperf ccache dfu-util device-tree-compiler wget python3-dev python3-pip python3-setuptools python3-tk python3-wheel xz-utils file make gcc gcc-multilib g+±multilib libsdl2-dev

3.安装 3.13.1版本及以上 CMake 工具
Zephyr 的开发需要 cmake 3.13.1或以上版本。首先查看cmake版本：
$cmake --version

通过 ubuntu 软件仓库安装的 cmake 版本较低并不符合要求，通过以下步骤安装cmake。
a.添加Kitware签名**：
$wget -O - https://apt.kitware.com/keys/kitware-archive-latest.asc 2>/dev/null | sudo apt-key add -

b.添加Kitware apt存储库：
$sudo apt-add-repository ‘deb https://apt.kitware.com/ubuntu/ bionic main’

c.然后使用apt安装更新的cmake：
$sudo apt update
$sudo apt install cmake

再次查看cmake版本：
$cmake --version

4.安装west工具
pip3 install --user -U west

echo ‘export PATH=~/.local/bin:"$PATH"’ >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

2.1.2下载Zephyr源码

1.下载zephyrproject源码
$west init ~/zephyrproject

$cd ~/zephyrproject
$west update

2.导出cmake包
$ west zephyr-export

3.使用pip3安装其他依赖的工具包
$pip3 install --user -r ~/zephyrproject/zephyr/scripts/requirements.txt

2.1.3安装 Zephyr SDK与配置环境变量

1.下载安装Zephyr SDK
Zephyr 的 SDK 包含所有必须的工具和交叉编译器，用于支持 build 内核在不同的系统架构上。除此之外，它包括主机工具，如自定义 QEMU 二进制文件和主机编译器，如果需要的话，可以构建宿主工具。
SDK支持以下架构：

 X86
 X86 IAMCU ABI
 ARM
 ARC
 Nios II
 Xtensa
 RISC-V

本文使用的 SDK 版本是0.11.4 ，安装过程中控制台将出现 Zephyr SDK 安装路径的提示， Zephyr SDK默认安装到~/zephyr-sdk/目录下。

##下载 SDK，如果下载过程中速度过慢，可以在浏览器中下载后拷贝到对应文件夹中
$wget https://github.com/zephyrproject-rtos/sdk-ng/releases/download/v0.11.4/zephyr-sdk-0.11.4-setup.run

##安装 SDK
$chmod +x zephyr-sdk-0.11.4-setup.run
$./zephyr-sdk-0.11.4-setup.run （默认方式，笔者直接在安装时指定路径）
$./zephyr-sdk-0.11.4-setup.run – -d ~/zephyr-sdk-0.11.4

安装udev规则，该规则允许您以常规用户身份刷新大多数Zephyr板：
$sudo cp ~/zephyr-sdk-0.11.4/sysroots/x86_64-pokysdk-linux/usr/share/openocd/contrib/60-openocd.rules /etc/udev/rules.d
$sudo udevadm control --reload

Udev规则：https://www.cnblogs.com/fah936861121/p/6496608.html

2.1.4在 QEMU 中运行 hello world 示例程序

完成上述安装过程后，可以通过 hello world 示例验证 Zephyr 开发环境是否一切正常。此处使用 qemu_x86 仿真平台进行验证。此处编译生成的 hello world 可执行文件将运行于 QEMU 仿真平台。
在~/zephyrproject/zephyr/samples/hello_world文件夹下主要文件介绍：

 CMakeLists.txt：构建文件，用于生成makefile；
 prj.conf：配置文件 ；
 src/main.c：主函数文件。

通过 CMake 生成 Makefile 文件时，需要通过 BOARD 参数指定目标平台，此处指定为 qemu_x86 平台。

以 Zephyr 系统中 hello world 例程为例：
$cd ~/zephyrproject/zephyr/samples/hello_world

##新建一个 build 目录，用于存放临时目录
$mkdir -p build && cd build

##通过 cmake 指令生成 qemu_x86 平台 makefile 文件
$cmake -GNinja -DBOARD=qemu_x86 …

##编译执行程序
$ninja

$ninja run

##可以看到界面打印 hello world 日志
##退出 qemu 模拟器方式：ctrl-a，然后按 x

或者直接ctrl-x，强制退出。
【注】如果没有Ninaja工具，先安装 Ninaja 工具
$git clone git://github.com/ninja-build/ninja.git && cd ninja

##生成可执行文件
$./configure.py --bootstrap

##将生成的可执行文件 ninja 拷贝到系统目录（/user/bin）下
$sudo cp ninja /user/bin/
安装完成 Ninaja 工具之后可以直接使用 Ninaja 工具生成工程了。

2.1.5在nucleo上运行示例程序

在QEMU中运行只是测试环境配置是否正常，我们最终都要在板子上运行，接下来笔者将带领大家在nucleo板子上运行例程。

2.1.5.1 Cmake编译程序

我们还是进入工程文件。还是以 Zephyr 系统中 hello world 例程为例：
$cd ~/zephyrproject/zephyr/samples/hello_world

##新建一个 build 目录，用于存放临时目录
$mkdir -p build && cd build

##通过 cmake 指令生成 nucleo_f746zg平台 makefile 文件
$cmake -DBOARD=nucleo_f746zg …

zephyr也支持menuconfig配置，只要执行 make BOARD=nucleo_f746zg menuconfig　命令，　就会出现类似的配置界：

$make BOARD=nucleo_f746zg menuconfig

##编译执行程序
$make

以下表示编译成功：

在build/zephyr/ 目录下就会生成可执行文件：

可以将zephyr.hex拷贝到windows下，通过STM32 ST-LINK Utility软件烧写。如何在Ubuntu中烧写，后文会有介绍。烧写到板子后连接串口，可以看到以下信息：

2.1.5.2 west编译程序

1.编译源码
注意:命令执行需要在 zephyrproject/zephyr/ 目录下，而不是zephyrproject或其他*
$cd ~/zephyrproject/zephyr
$west build -p auto -b nucleo_f746zg samples/basic/blinky

2.编译完成功，显示如下内容

-- west build: building application
[1/130] Preparing syscall dependency handling

[125/130] Linking C executable zephyr/zephyr_prebuilt.elf
Memory region         Used Size  Region Size  %age Used
           FLASH:       13776 B         1 MB      1.31%
            DTCM:          0 GB        64 KB      0.00%
            SRAM:        4400 B       256 KB      1.68%
        IDT_LIST:         200 B         2 KB      9.77%
[130/130] Linking C executable zephyr/zephyr.elf

3.编译后生成的文件包含在 ~/zephyrproject/zephyr/build/zephyr/ 目录下：

4.烧写程序到开发板
方式一：
可以将zephyr.hex拷贝到windows下，通过STM32 ST-LINK Utility软件烧写。

方式二：
通过ubuntu下的wset工具命令烧写
$west flash

注意：使用这个命令需要在ubuntu下安装STM32CubeProgrammer和st-link驱动，否则报错。可在插入ST-LINK后查看设备其是否加载在Ubuntu中。

关于west如何使用menuconfig将在下一篇文章详细介绍。

2.1.6 STM32CubeProgrammer烧写工具安装

STM32CubeProgrammer 简称 STM32CubeProg，是一个适用于 STM32 系列产品的跨平台、多合一的程序烧写工具。

 “跨平台” 体现在支持 Windows、macOS 和 Linux 操作系统，因此软件运行时需要 Java 环境。
 “多合一” 体现在支持通过 USB、ST-LINK、UART、OTA 多种方式来烧写固件。

1.Ubuntu 18.04安装 Oracle Java 8
方法一、自动安装
$sudo add-apt-repository ppa:webupd8team/java
$sudo apt update
$sudo apt install oracle-java8-installer

设置为默认 JDK
sudo update-java-alternatives -s java-8-oracle

方法二、手动安装
oracle Java官网下载地址：http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index.html
（以jdk-8u261-linux-x64.tar.gz为例）
a.创建目录：
$sudo mkdir /usr/lib/jvm
b.解压缩到该目录：
$sudo tar -zxvf jdk-8u261-linux-x64.tar.gz -C /usr/lib/jvm

c.修改环境变量:　　
sudo vi ~/.bashrc

在文件末尾追加下面内容：

#set oracle jdk environment
export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/jdk1.8.0_261 ## 这里要注意目录要换成自己解压的jdk 目录
export JRE_HOME=${JAVA_HOME}/jre  
export CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/lib:${JRE_HOME}/lib  
export PATH=${JAVA_HOME}/bin:$PATH  

使环境变量马上生效：
$source ~/.bashrc
d.将此 JDK 注册到系统中
$sudo update-alternatives --install /usr/bin/java java /usr/lib/jvm/jdk1.8.0_261/bin/java 300

e.查看java版本，看看是否安装成功：
$java -version

如果你安装了多个版本的jdk，你可以通过以下命令在这些版本之间切换：
$sudo update-alternatives --config java

2. STM32CubeProgrammer安装
下载 en.stm32cubeprog.zip 并解压缩，里面有三个安装文件，分别对应三个操作系统平台。
├── SetupSTM32CubeProgrammer-2.5.0.app # MacOS 安装
├── SetupSTM32CubeProgrammer-2.5.0.exe # Windows 安装
└── SetupSTM32CubeProgrammer-2.5.0.linux # Linux 安装

在 Ubuntu 中，执行如下命令即可安装
$sudo ./SetupSTM32CubeProgrammer-2.5.0.linux

【注1】安装时需要将所有文件en.stm32cubeprog_v2-5-0.zip压缩的所有文件放在同一目录。
【注2】安装完成后运行不起来，出现 “错误：找不到或无法加载主类 com.st.app.Main” 的错误提示。原因是 ST 的 工具是使用 Oracle 的 JDK 进行开发的，而不是 Ubuntu 默认安装的 Open-JDK。

安装后默认在/usr/local/STMicroelectronics/STM32Cube/STM32CubeProgrammer/bin目录下，运行STM32CubeProgrammer即可：
$ ./STM32CubeProgrammer

创建快捷方式：
$sudo cp /usr/local/STMicroelectronics/STM32Cube/STM32CubeProgrammer.desktop /usr/share/applications

接下来，再浏览文件夹/usr/share/applications，有STM32CubeProgrammer.desktop文件，现在可以在快捷方式中打开软件。

3.连接st-link到ubuntu
1.虚拟机->可移动设备->STMicroelectronics STM32 STLink ->连接
2.执行lsusb命令如果出现STMicroelectronics STM32 STLink字样设备，代表sj-link已经连接到ubuntu。

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