Linux 基础环境搭建
背景：嵌入式与 Linux 的关联
嵌入式系统是 “专用计算机系统”，比如智能手机、智能手表、路由器、汽车中控等 —— 这些设备里都有一个小型计算机，只负责特定功能（如手机通话、路由器联网）。而 Linux 是嵌入式开发的核心操作系统，原因很简单：
- 嵌入式设备硬件资源有限（比如智能手环只有几百 MB 内存），Linux 可裁剪、轻量化，能适配不同硬件；
- 嵌入式设备常需稳定运行（比如工业控制器），Linux 稳定性强，且开源可定制，能按需修改代码解决问题。
目前 Linux 在嵌入式领域的应用场景几乎覆盖生活：
- 消费电子：华为 / 小米手机（基于 Linux 的 Android 系统）、小米智能电视、华硕路由器；
- 工业领域：工业自动化控制器、医疗设备（如血糖仪）；
- 汽车电子：特斯拉车载系统、宝马中控系统。
系统选择：为什么嵌入式开发用 Linux 而非 Windows？
Windows 虽在桌面端普及，但不适合嵌入式开发，核心差异如下：
| 对比维度 | Linux | Windows |
|---|---|---|
| 可移植性 | 支持 x86、ARM 等多种硬件架构，可通过修改内核适配不同设备 | 主要适配 x86 架构，对嵌入式常用的 ARM 架构支持差 |
| 资源占用 | 轻量化，最小可做到几 MB 大小，适合硬件资源有限的设备 | 资源占用高（仅系统就需数 GB 空间），不适合嵌入式 |
| 开源性 | 完全开源，可获取源代码，按需裁剪 / 定制功能 | 闭源，无法修改核心代码，灵活性低 |
| 安全性 | 自带访问控制、加密、审计功能，可按需强化安全策略 | 安全性依赖系统更新，闭源导致漏洞难自主修复 |
| 成本 | 免费，无版权费用 | 需购买授权，嵌入式批量生产时成本高 |
结论：Linux 的 “开源 + 轻量化 + 可移植” 特性，完美匹配嵌入式开发的需求。
Linux 系统基础：内核与发行版
很多人会混淆 “Linux 内核” 和 “Linux 发行版”，简单理解：
- Linux 内核：操作系统的 “核心大脑”，负责管理 CPU、内存、硬盘等硬件资源，是所有 Linux 系统的基础；
- Linux 发行版：内核 + 桌面环境（如 GNOME）+ 软件工具（如浏览器、编译器）+ 文档的集合，比如 Ubuntu、CentOS、RedHat。
常见 Linux 发行版分类：
- 商业维护版：RedHat（企业级，收费，有官方技术支持）、SUSE；
- 社区维护版：Ubuntu（基于 Debian，桌面友好）、Debian（稳定性强，适合服务器）、CentOS（基于 RedHat，免费）。
嵌入式开发推荐 Ubuntu：原因有三 ——① 桌面界面友好，适合新手；② 社区资源多，遇到问题易找到解决方案；③ 对 ROS（机器人操作系统）、自动驾驶相关工具支持好，后期学习无缝衔接。
Ubuntu 版本选择：优先 LTS 版
Ubuntu 的版本发布有固定周期：
- 每 6 个月发布一个普通版（如 21.10、23.10），支持周期仅 9 个月，适合尝鲜；
- 每 2 年发布一个LTS 版（长期支持版）（如 20.04、22.04、24.04），支持周期 5 年，稳定性强，适合开发 / 生产环境。
推荐版本：Ubuntu 22.04 LTS（支持到 2027 年）
- 下载地址：Ubuntu 中国官网（https://cn.ubuntu.com/download/desktop）；
- 系统配置要求：双核 2GHz 以上 CPU、4GB 内存、25GB 以上硬盘空间（开发建议预留 50GB 以上，避免后期空间不足）。
虚拟环境：用虚拟机安装 Ubuntu（推荐 VMware/VirtualBox）
如果不想单独装 Linux 系统，可通过虚拟机在 Windows/macOS 上运行 Ubuntu，常见虚拟机软件对比：
| 虚拟机软件 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|
| VMware Workstation | 功能强、性能好，支持更多硬件设备，界面友好 | Windows/macOS，追求稳定性和功能完整性 |
| VirtualBox | 免费开源，轻量，基本功能满足需求 | 预算有限，仅需基础虚拟机功能 |
| Hyper-V | Windows 自带，无需额外安装 | Windows 专业版 / 企业版用户，追求便捷 |
| KVM | Linux 内核自带，性能接近物理机 | 主机已装 Linux 系统，需嵌套虚拟机 |
新手推荐 VMware Workstation Player（免费版），步骤如下：
步骤 1：准备安装文件
从 Ubuntu 官网下载对应版本的 ISO 镜像（如 ubuntu-22.04.4-desktop-amd64.iso），保存到电脑（如 D 盘 “Linux 镜像” 文件夹）。
步骤 2：创建虚拟机
- 打开 VMware，点击 “创建新的虚拟机”，选择 “典型（推荐）”（新手无需复杂配置）；
- 选择 “稍后安装操作系统”（避免自动安装导致配置错误），客户机操作系统选择 “Linux”，版本选择 “Ubuntu 64 位”（需确保电脑开启虚拟化功能，否则无 64 位选项 —— 开启方法：开机按 F2/F10 进入 BIOS，找到 Virtualization Technology，设为 Enabled）
- 命名虚拟机（如 “Ubuntu22.04LTS”），选择安装路径（建议非 C 盘，如 D 盘 “VMware 虚拟机” 文件夹）；
-
磁盘容量设置：至少 20GB，选择 “将虚拟磁盘拆分成多个文件”（方便移动虚拟机文件），点击 “下一步”；
-
点击 “自定义硬件” 优化配置：
- 内存：设为 4GB（2048MB 不够用，开发建议 4GB 及以上）；
- 处理器：设为 2 核（匹配主机 CPU 核心数，避免占用过多资源）；
- 移除 “USB 控制器”“打印机”（减少资源占用，避免不必要的驱动问题）；
- 新 CD/DVD（SATA）：选择 “使用 ISO 映像文件”，浏览到下载的 Ubuntu ISO 文件，点击 “确定”；
- 点击 “完成”，虚拟机创建完成。
步骤 3：安装 Ubuntu 系统
- 选中创建好的虚拟机，点击 “开启此虚拟机”，等待出现 GNU GRUB 界面，按回车选择 “Try or Install Ubuntu”；
- 选择语言：“中文（简体）”，点击 “安装 Ubuntu”；
- 键盘布局：默认 “Chinese”，点击 “继续”；
- 更新和其他软件：选择 “最小安装”（仅装浏览器和基础工具，减少安装时间和空间占用），取消勾选 “安装 Ubuntu 时下载更新”（避免安装过程卡顿，后续手动更新更稳定），点击 “继续”；
- 安装类型：选择 “清除整个磁盘并安装 Ubuntu”（仅清除虚拟机磁盘，不影响主机，放心选择），点击 “现在安装”，弹出确认框点击 “继续”；
- 时区选择：搜索 “Shanghai”，选择后点击 “继续”；
- 创建用户：输入姓名（如 “yq”）、计算机名（如 “yq-machine”）、用户名（如 “yq”）、密码（建议设置简单密码，如 “123456”，开发环境无需复杂密码），选择 “登录时需要密码”，点击 “继续”；
- 等待安装完成（约 10-20 分钟，取决于电脑性能），点击 “现在重启”，重启后输入密码，进入 Ubuntu 系统。
服务器源修改：提升软件下载速度
Ubuntu 默认软件源是 “美国服务器”，国内下载速度慢（常只有几十 KB/s），需修改为国内源（如阿里云、清华、中科大），步骤如下：
步骤 1：打开 “软件和更新”
- 进入ubuntu系统之后点击“setting”，然后点击“about”进行软件源的修改
步骤 2：选择国内源
- 在 “软件和更新” 窗口中，找到 “下载自”，点击下拉框选择 “其他站点”；
步骤 3：手动更新软件
打开终端（快捷键 Ctrl+Alt+T），输入以下命令：
sudo apt update：更新软件源索引（告诉系统 “哪些软件有更新”）；sudo apt upgrade -y：升级所有已安装软件（y表示自动确认，无需手动按 Y）。
Linux 网络环境配置（VMware 虚拟机）
虚拟机网络模式主要有桥接模式和NAT 模式，需根据需求选择：
两种网络模式的区别
| 特性 | 桥接模式（Bridged） | NAT 模式（Network Address Translation） |
|---|---|---|
| IP 地址 | 虚拟机与物理机在同一网段（如物理机 192.168.5.52，虚拟机 192.168.5.100） | 虚拟机使用虚拟网段（如 192.168.171.x），共享物理机 IP |
| 网络连通性 | 虚拟机↔物理机、虚拟机↔嵌入式板卡（同一网段设备）、虚拟机↔外网 | 虚拟机↔物理机、虚拟机↔外网；外网无法直接访问虚拟机 |
| 适用场景 | 开发时连接嵌入式板卡、需要虚拟机作为独立设备 | 简单上网、无需独立 IP 的场景（如日常使用、软件安装） |
桥接模式配置（适合开发场景）
步骤 1：查看物理机网络信息
-
Windows：打开 cmd，输入
ipconfig，找到当前联网的网卡（如 “以太网” 或 “WLAN”），记录：- IP 地址（如 192.168.5.52）；
- 子网掩码（如 255.255.255.0）；
- 默认网关（如 192.168.5.254）；
- DNS 服务器（如 202.96.128.86）;
- 可以将Windows设置为静态ip，将获取到的信息写到如下位置，并保存。
-
Linux：终端输入
ip addr，查看联网网卡（如wlp2s0）的信息。
步骤 2：设置 VMware 桥接模式
- 关闭 Ubuntu 虚拟机，打开 VMware，右键虚拟机→“设置”→“网络适配器”；
- 选择 “桥接模式”，在 “已桥接至” 下拉框中选择物理机当前联网的网卡（如 “Realtek PCIe GbE Family Controller”，即以太网网卡）；
步骤 3：Ubuntu 设置静态 IP（图形化界面）
启动 Ubuntu，点击右上角网络图标→“有线设置”；
点击 “有线” 下的齿轮图标→“IPv4”；
“IPv4 方法” 选择 “手动”，添加以下信息（与物理机同网段，IP 不能与其他设备冲突）：
- 地址：192.168.5.100（示例，需在物理机网段内，如 192.168.5.x）；
- 子网掩码：255.255.255.0；
- 网关：192.168.5.254（与物理机网关一致）；
- DNS：202.96.128.86（与物理机 DNS 一致，或用 8.8.8.8（谷歌 DNS））；
点击 “应用”，关闭窗口。
步骤 4：验证网络
- 测试与物理机连通：
ping 192.168.5.52（物理机 IP）； - 测试外网连通：
ping www.baidu.com。
NAT 模式配置（适合简单上网）
- 关闭 Ubuntu 虚拟机，在 VMware 中右键虚拟机→“设置”→“网络适配器”；
- 选择 “NAT 模式”（共享主机 IP，无需配置即可上网），点击 “确定”；
- 重启虚拟机，终端输入
ping www.baidu.com测试联网（出现 “64 bytes from...” 表示联网成功，按 Ctrl+C 停止 ping）。
增强工具：安装 VMware Tools（实现分辨率自适应、复制粘贴）
默认安装的 Ubuntu 在虚拟机中会有两个问题：① 分辨率固定，无法自适应窗口；② 主机和虚拟机之间无法复制粘贴文件 / 文字。解决方法是安装 VMware Tools（或开源的 open-vm-tools）。
方法 1：在线安装（推荐，简单快捷）
打开终端，输入以下命令（一次性安装两个包，覆盖所有功能）：sudo apt install open-vm-tools open-vm-tools-desktop
open-vm-tools：基础工具，支持虚拟机与主机通信；open-vm-tools-desktop：桌面环境工具，支持分辨率自适应、复制粘贴。
安装完成后，重启虚拟机（终端输入sudo reboot），重启后即可正常使用。
方法 2：手动安装（在线安装失败时用）
- 关闭 Ubuntu 虚拟机，在 VMware 菜单栏点击 “虚拟机”→“安装 VMware Tools”（若显示 “重新安装” 则直接点击）；
- 启动 Ubuntu 虚拟机，此时桌面会出现 “VMware Tools” 光盘图标，双击打开，找到 “VMwareTools-xxx.tar.gz”（xxx 是版本号）；
- 右键该压缩包，选择 “提取到...”，选择提取路径（如桌面），点击 “提取”；
- 打开终端；
- 输入
sudo ./vmware-install.pl，按回车，后续所有提示都按回车（默认配置即可）；
- 安装完成后，重启虚拟机（
sudo reboot）。