3. 开发环境搭建：交叉编译工具链安装、TFTP与NFS服务器配置、串口终端工具设置

做嵌入式开发，第一件事就是把开发环境搭好。这步要是没弄利索，后面调试起来会非常痛苦。我见过不少新手，花了一周时间在环境问题上打转，最后发现只是工具链版本不对。

这一章，我把环境搭建拆成三块：交叉编译工具链、TFTP/NFS服务器、串口终端工具。每块我都会给出具体操作步骤，还有我踩过的坑。

3.1 交叉编译工具链安装

交叉编译，说白了就是在PC上编译出能在ARM板子上跑的程序。你想想看，板子上的CPU跑不动GCC，所以得靠PC代劳。

3.1.1 工具链的选择

我个人习惯用Linaro GCC，它针对ARM架构做了优化，稳定性和性能都不错。当然，你也可以用芯片厂商提供的工具链，比如NXP的、TI的。但要注意版本匹配。

工具链类型	适用场景	前缀示例
arm-linux-gnueabihf	ARM Cortex-A系列，硬件浮点	arm-linux-gnueabihf-gcc
aarch64-linux-gnu	ARMv8 64位平台	aarch64-linux-gnu-gcc
arm-none-eabi	裸机程序（无操作系统）	arm-none-eabi-gcc

3.1.2 安装步骤

以Ubuntu 20.04为例，我推荐用apt安装，省事。但如果你需要特定版本，就去Linaro官网下载。

# 方法一：apt安装（推荐）
sudo apt update
sudo apt install gcc-arm-linux-gnueabihf

# 方法二：下载Linaro工具链
wget https://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/latest-7/arm-linux-gnueabihf/gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz
tar -xvf gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz
sudo mv gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf /opt/

# 设置环境变量
echo 'export PATH=$PATH:/opt/gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

安装完后，验证一下：

arm-linux-gnueabihf-gcc --version

如果看到版本信息，说明工具链装好了。

3.1.3 避坑指南

我曾经在项目里遇到过工具链版本不匹配的问题。U-Boot 2020.04用gcc 7.5编译没问题，但换成gcc 9.4就报了一堆警告。后来查了U-Boot的文档，发现它对GCC版本有明确要求。

• 版本匹配：U-Boot官方推荐GCC 7.x或8.x，别用太新的。
• 32位库：如果你用的是64位系统，可能需要安装32位兼容库：sudo apt install lib32z1 lib32ncurses5
• 路径不要有中文：工具链路径里别出现中文或空格，否则编译会报一些莫名其妙的错误。

3.2 TFTP与NFS服务器配置

这两个服务是调试U-Boot和内核的利器。TFTP用来下载镜像，NFS用来挂载根文件系统。配合起来用，调试效率能提升好几倍。

3.2.1 TFTP服务器

TFTP是个轻量级的文件传输协议，U-Boot用它从PC上下载内核和设备树。配置起来很简单。

# 安装TFTP服务器
sudo apt install tftpd-hpa

# 配置TFTP目录
sudo mkdir -p /srv/tftp
sudo chmod 777 /srv/tftp

# 修改配置文件
sudo vim /etc/default/tftpd-hpa

配置文件内容：

TFTP_USERNAME="tftp"
TFTP_DIRECTORY="/srv/tftp"
TFTP_ADDRESS="0.0.0.0:69"
TFTP_OPTIONS="--secure --create"

重启服务：

sudo systemctl restart tftpd-hpa
sudo systemctl enable tftpd-hpa

3.2.2 NFS服务器

NFS用来共享根文件系统。调试内核时，你不需要每次都烧写根文件系统到板子上，直接通过网络挂载就行。

# 安装NFS服务器
sudo apt install nfs-kernel-server

# 创建共享目录
sudo mkdir -p /srv/nfs/rootfs
sudo chmod 777 /srv/nfs/rootfs

# 配置导出
sudo vim /etc/exports

在/etc/exports中添加：

/srv/nfs/rootfs *(rw,sync,no_subtree_check,no_root_squash)

重启服务：

sudo exportfs -a
sudo systemctl restart nfs-kernel-server

3.2.3 网络拓扑

为了让TFTP和NFS正常工作，你需要把PC和板子连在同一个网段。我一般用路由器或者交换机，PC的IP设为192.168.1.100，板子的IP设为192.168.1.200。

3.3 串口终端工具设置

串口是嵌入式开发中最常用的调试接口。U-Boot的启动信息、内核的打印日志，都靠它输出。我推荐两个工具：minicom和picocom。

3.3.1 minicom

minicom是老牌工具，功能强大，但配置稍微复杂一点。

# 安装minicom
sudo apt install minicom

# 配置minicom
sudo minicom -s

进入配置界面后，选择Serial port setup，设置以下参数：

参数	值	说明
Serial Device	/dev/ttyUSB0	串口设备文件，根据实际情况修改
Bps/Par/Bits	115200 8N1	波特率115200，8数据位，无校验，1停止位
Hardware Flow Control	No	关闭硬件流控
Software Flow Control	No	关闭软件流控

配置完成后，选择Save setup as dfl保存为默认配置，然后退出。

3.3.2 picocom

picocom更轻量，配置也简单。我个人更喜欢用picocom，因为它启动快，参数直接写在命令行里。

# 安装picocom
sudo apt install picocom

# 启动picocom
picocom -b 115200 -d 8 -p n -s 1 /dev/ttyUSB0

# 参数说明：
# -b 115200 : 波特率
# -d 8      : 数据位
# -p n      : 无校验
# -s 1      : 停止位

退出picocom：按Ctrl+A然后按Ctrl+X。

3.3.3 权限问题

串口设备默认只有root用户能访问。如果你不想每次都加sudo，可以把当前用户加入dialout组。

sudo usermod -a -G dialout $USER

然后注销重新登录，或者执行newgrp dialout使组权限生效。

3.4 环境验证

环境搭好了，怎么验证？我一般会写一个简单的测试程序，交叉编译后通过TFTP下载到板子上运行。

// test.c
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("Hello, Embedded Linux!\n");
    return 0;
}

交叉编译：

arm-linux-gnueabihf-gcc -o test test.c

把编译好的test文件放到TFTP目录：

cp test /srv/tftp/

然后在板子的U-Boot命令行里：

tftp 0x80800000 test
go 0x80800000

如果串口输出Hello, Embedded Linux!，说明整个环境都通了。