树莓派驱动开发--搭建环境篇（保姆级）

前言：树莓派的环境搭建关系到之后的驱动开发，故一个好的环境能让你顺手完成驱动开发！我使用的是64位树莓派4b！有显示屏的前提！！！（因为wifi连接太刁钻了）

一、ubantu相关

        1.1、虚拟机环境搭建

下载虚拟机vm，然后建立一个虚拟机，我这边用的ubantu版本是16.04，正点原子的，很稳定这个版本，推荐！

链接：https://pan.baidu.com/s/1r6NEANYDDbs7bg_lmPMeXA?pwd=hsw1 
提取码：hsw1

        1.2、 ssh、nfs、ftp搭建

使用命令搭建ssh

sudo apt-get install openssh-server

按步骤使用命令搭建nfs       

sudo apt-get install nfs-kernel-server rpcbind

sudo vi /etc/exports

#打开/etc/exports 以后在后面添加如下所示内容：
#/home/zuozhongkai/linux/nfs *(rw,sync,no_root_squash)  
#/home/zuozhongkai/linux/nfs 改成你想挂载的目录路径

sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart

ftp使能ubantu使用文件传输软件，快捷传输文件

这个软件自行安装

按步骤使用命令搭建ftp

sudo apt-get install vsftpd

sudo vi /etc/vsftpd.con

#打开 vsftpd.conf 文件以后找到如下两行：
#local_enable=YES
#write_enable=YES
#确保上面两行前面没有“#”，有的话就取消掉

sudo /etc/init.d/vsftpd restart

        1.3、交叉编译链的搭建

交叉编译下载：链接

下载上面链接中的 gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_aarch64-linux-gnu.tar.xz

使用文件传输软件传到ubantu

然后使用命令解压

tar -xvf gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_aarch64-linux-gnu.tar.xz

使用命令创建一个目录专门存放编译工具

sudo mkdir /usr/local/arm

将解压好的工具改名且cp到该目录下，然后修改环境变量

sudo vi /etc/profile

export PATH=$PATH:/usr/local/arm/gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_aarch64-linux-gnu/bin
#这个export的gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_aarch64-linux-gnu要根据你的来改

修改好以后就保存退出，重启 Ubuntu 系统，交叉编译工具链(编译器)就安装成功了。

使用前安装依赖

sudo apt-get install lsb-core lib32stdc++6

验证

aarch64-linux-gnu-gcc -v

        1.4、内核编译+内核模块编译加载

为什么要编译内核，因为驱动基于内核源码，我们要根据树莓派开发板厂家提供的内核源码对Linux源码进行修剪配置，来适应我们的板子，说白了就是，根据树莓派厂家的描述文件bcm2711_defconfig生成一个适应该板子的配置文件.config，供顶层Makefile使用，Makefile根据这个配置来修剪得到一个适应我们使用的板子的内核，只有使用这个内核，才能正确让树莓派驱动运行，那为什么要加载内核模块，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,才能适应我们的板子。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。

参考：韦东山

使用命令安装编译环境所需的依赖

sudo apt-get install git bison flex libssl-dev zip libncurses-dev make

获取内核源码，建议使用这个

mkdir pi_kernel     #创建一个目录存放内核源码

git clone --depth=1 --branch rpi-5.15.y https://github.com/raspberrypi/linux
#如果报错，就多试几次就好了，网络就是这样的

按顺序执行

#获取后得到一个源码目录，改名为linux

cd linux

make distclean  #或者make mrproper

make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- KERNEL=kernel8 bcm2711_defconfig

make -j3 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- KERNEL=kernel8
#开始编译

其中，KERNEL=kernel8参考：

编译大概持续40分钟。

编译完成后，在内核源码目录下执行命令加载更新内核模块

make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- INSTALL_MOD_PATH=/home/hsw/pi_kernel/linux/ modules_install

#INSTALL_MOD_PATH=/home/hsw/pi_kernel/linux/ 改成自己的路径

 

 得到5.15.92-v8+这个内核模块版本！

这步完成后，我们就得到了3个要更新到树莓派上的东西

（1）Image；内核                位于内核目录/arch/arm64/boot/

（2）dtb；设备树                 位于内核目录/arch/arm64/boot/dts/broadcom/

（3）内核模块；                  位于INSTALL_MOD_PATH/lib/modules/ 

至此我们就告一段落！

二、树莓派相关

        2.1、镜像烧写

链接：https://pan.baidu.com/s/1La93Og_kUzVTPRlsVPEiAQ?pwd=hsw1 
提取码：hsw1

建议使用这个镜像，因为能无显示屏连接wifi

连接WiFi只需2文件和一个读卡器

链接：https://pan.baidu.com/s/1oreylGMvZHX1DwRdy7wD-A?pwd=hsw1 
提取码：hsw1

其中wpa_supplicant.conf里面的内容

country=CN
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1

network={
	ssid="hsw"        #换成你的WiFi名称
	psk="12345678"    #换成你的WiFi密码
}

ssh是使能树莓派的ssh服务

烧好后就插卡上电，电脑开热点，得到ip后使用软件

ssh登录连接   账户：pi      密码：raspberry

        2.2、树莓派环境搭建 nfs

我们需要挂载文件来加速我们的开发，使用需要打通开发板与u版图的nfs通信；

按顺序使用命令

sudo apt-get install nfs-kernel-server rpcbind

sudo vi /etc/exports

#打开/etc/exports 以后在后面添加如下所示内容：
/mnt *(rw,sync,no_root_squash)

sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart

过程如报错

问题根源：源在国外，解决方法：更换源

按顺序执行

sudo nano  /etc/apt/sources.list 

#将初始化中的代码中默认的官方软件源注释掉# 
#添加下面的软件源   
     
deb http://mirrors.aliyun.com/raspbian/raspbian/ buster main contrib non-free rpi

deb-src http://mirrors.aliyun.com/raspbian/raspbian/ buster main contrib non-free rpi

然后，

sudo apt-get update

再去执行我们的命令，就成功了

最后，成功了后，就能挂载了。

挂载测试

mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.16.128:/home/hsw/linux_tools/nfs /mnt
#192.168.16.128是我u版图的wifi    ip地址  换成你的

 

 使用命令进入su，密码我们要换一个

sudo passwd root

在执行

su

进入root，然后再执行挂载命令，会显示卡住，别急，回到u版图执行命令

sudo sudo mount -t nfs 192.168.137.50:/mnt /home/hsw/linux_tools/nfs -o nolock 
#192.168.137.50是我的开发板树莓派的ip 换成你的
#/home/hsw/linux_tools/nfs是我的ubantu挂载目录路径 换成你的

 此时，已经挂载成功，可以在ubantu挂载路径下mkdir一个目录，然后回到开发板会发现出现mkdir的目录。

        2.3、更新内核及内核模块

在做这步之前我们先用命令查看一下树莓派出厂的内核版本

uname -r

uname -a

这个是有依据的

pi4加载默认是这个5.10.63-v7l+，且是armv7l模式。

接下来，我们用读卡器吧树莓派sd卡插回电脑。

先在虚拟机~目录下创建2个空文件

cd ~
mkdir data1
mkdir data2

然后挂载,

sudo mount /dev/sdb1 ~/data1
sudo mount /dev/sdb2 ~/data2

复制boot所需文件，安装内核模块

sudo cp linux/arch/arm64/boot/dts/broadcom/*.dtb ~/data1
sudo cp linux/arch/arm64/boot/dts/overlays/*.dtb* ~/data1/overlays/
sudo cp linux/arch/arm64/boot/dts/overlays/README ~/data1/overlays/
# 复制内核
sudo cp linux/arch/arm64/boot/Image ~/data1/kernel8.img

#以上路径改成自己的内核下的xxx

sudo cp -r lib/modules/ ~/data2/lib/

#lib/modules/改成  INSTALL_MOD_PATH的值，这个是内核模块加载时的路径

卸载sd卡

sudo umount ~/data1

sudo umount ~/data2

插回树莓派。

打开终端，编写config.txt

sudo vi /boot/config.txt

# 在末尾！！！添加内容并保存退出

arm_64bit=1
kernel=kernel8.img

重启树莓派，reboot

打开终端，再输入

uname -r

uname -a

就变成我们编译的内核版本了。

三、常见错误

        3.1、加载内核模块

 这个错误就是因为没有更新板子上的内核

那你如果按照我的步骤一步一步来，就不会这样！

而是会成功加载进来，如下：

        3.2、 执行app时，架构冲突

在树莓派执行./app 文件时报错：没有那个文件或者目录。

那就到/bin下面file一下bash，如图，是32位的，

在file一下app文件，如图，是64位的。

64位兼容32位，而32位不行，

所以我们的交叉编译工具要变成32位的。

四、总结

        到此，我们就把驱动环境都搭建好了，下篇我们将讲驱动开发的实际操作了！