从零到壹嵌入式Linux编程实战教程课： 第3课：嵌入式Linux开发环境搭建（开发板）

嵌入式Linux编程实战教程

一、课程导入

上一节课我们已经完成了Windows系统下的嵌入式Linux开发环境搭建，成功安装了Hyper-V虚拟机、Ubuntu系统，以及FileZilla、WindTerm两个辅助工具，确保了Ubuntu系统可正常运行、Windows与Ubuntu可实现文件传输和远程连接。

本节课作为基础入门阶段的关键实操课，核心目标是完成开发板与电脑的连接配置，搭建“电脑（Windows+Ubuntu）+开发板”的完整嵌入式Linux开发环境。开发板是嵌入式开发的核心硬件载体，后续所有的程序下载、驱动调试、项目实战，都需要通过开发板完成，因此本节课的实操质量，直接影响后续所有课程的开展，务必认真跟随操作。

二、核心知识点讲解

（一）开发板基础认知

嵌入式开发板是嵌入式Linux开发的核心硬件，本质是一块精简的“微型电脑”，集成了CPU（ARM架构，贴合嵌入式场景）、内存、存储、外设接口（GPIO、UART、USB等），是我们后续运行嵌入式程序、调试驱动的物理载体。

本节课所用开发板说明

本节课选用ARM架构开发板（全志/瑞芯微系列，适配嵌入式Linux系统），核心配置贴合入门实战需求，具备以下核心接口（后续实操重点使用）：

1. USB接口：用于供电、数据传输，连接电脑与开发板；

2. 串口接口（UART）：用于开发板与电脑的串口通信，查看开发板启动信息、调试程序；

3. 电源接口：备用供电（优先使用USB供电，稳定便捷）；

4. GPIO接口：后续用于LED灯、按键等外设驱动开发（本节课暂不使用）。

核心说明

嵌入式开发板的核心优势的是“贴合实际开发场景”，其ARM架构与工业级嵌入式设备一致，后续我们在Ubuntu中编写的程序、驱动，均可下载到开发板中运行，实现“编程→下载→调试”的完整开发流程，这也是嵌入式开发“实操为王”的核心体现。

（二）开发板连接核心准备

在连接开发板前，需完成以下准备工作，确保连接顺利，避免出现识别失败、通信异常等问题：

1. 硬件准备：

（1）ARM开发板1块、USB数据线1根（支持数据传输，避免仅支持充电的数据线）；

（2）电脑1台（已完成第2课开发环境搭建，安装好WindTerm工具）；

（3）备用电源（可选，若USB供电不稳定，可使用专用电源）。

2. 软件准备：

（1）WindTerm工具（已在第2课安装，本节课重点使用其串口通信功能）；

（2）USB转串口驱动（开发板串口接口需通过USB转串口连接电脑，部分电脑自带驱动，若识别失败需手动安装）；

（3）开发板固件（已预烧录嵌入式Linux系统，无需学员手动烧录，后续课程会讲解固件烧录方法）。

3. 前期检查：

（1）确认电脑已安装WindTerm，且可正常打开；

（2）确认USB数据线可正常传输数据（可通过连接手机测试，能识别手机存储即正常）；

（3）确认开发板无硬件故障（通电后指示灯正常亮起，即说明硬件无明显问题）。

（三）开发板与电脑连接实操

本节课核心实操为“开发板与电脑的串口连接”，通过WindTerm工具实现电脑与开发板的通信，步骤详细拆解，零基础可跟随操作，全程重点关注串口配置参数，避免配置错误导致通信失败。

1. 硬件连接：

（1）将USB数据线的一端插入开发板的USB接口（标注“USB-OTG”或“数据传输”的接口）；

（2）将USB数据线的另一端插入电脑的USB接口，此时开发板会自动通电，指示灯亮起（若未亮起，检查数据线或USB接口）；

（3）电脑会自动识别开发板，安装USB转串口驱动（若未自动安装，需手动下载对应驱动，安装后重启电脑）。

2. 查看串口端口号（关键步骤）：

（1）按下Win+R键，输入“devmgmt.msc”，打开“设备管理器”；

（2）在设备管理器中，找到“端口（COM和LPT）”选项，展开后会看到“USB-SERIAL CH340（COMx）”（x为数字，如COM3、COM4），这个“COMx”就是开发板对应的串口端口号，记录下来（后续配置需使用）；

（3）若未找到该选项，说明驱动未安装成功或数据线无法传输数据，需重新安装驱动、更换数据线。

3. WindTerm串口配置（核心实操）：

（1）打开WindTerm工具，点击左上角“会话”→“新建会话”，在弹出的窗口中，选择“串口”选项；

（2）配置串口参数（嵌入式开发通用参数，不可随意修改）：

① 端口：选择上一步记录的串口端口号（如COM3）；

② 波特率：设置为115200（开发板默认波特率，匹配嵌入式Linux系统）；

③ 数据位：8；

④ 停止位：1；

⑤ 校验位：无；

⑥ 流控：无；

（3）配置完成后，点击“连接”按钮，此时WindTerm会建立与开发板的串口连接，界面会显示连接成功的提示。

4. 开发板启动与通信验证：

（1）若开发板已通电，重启开发板（按下开发板上的复位键）；

（2）重启后，WindTerm界面会滚动显示开发板的启动信息（包含嵌入式Linux系统启动日志、硬件信息等）；

（3）启动完成后，会显示登录提示符（如“root@ubuntu:~#”），此时输入开发板的登录用户名和密码（默认用户名root，密码root，具体可参考开发板说明书），登录成功后，即可通过WindTerm向开发板发送命令，实现串口通信。

（四）完整开发环境测试

开发板连接完成后，需测试“电脑→开发板”的通信是否正常，以及“Ubuntu→开发板”的程序传输通道是否畅通，确保完整开发环境可用，为后续课程做好准备：

1. 串口通信测试：

在WindTerm串口界面，输入Linux基础命令（如ls、pwd、ifconfig），按下Enter键，若开发板能返回对应结果，说明串口通信正常。

2. 文件传输测试（衔接FileZilla）：

（1）在Ubuntu系统中，创建一个简单的文本文件（如test_board.txt）；

（2）通过FileZilla将该文件传输到开发板（开发板登录后，可通过WindTerm查看开发板的文件目录，传输路径建议选择/home目录）；

（3）在WindTerm中，输入“cat /home/test_board.txt”命令，若能显示文件内容，说明文件传输通道畅通。

3. 常见问题解决：

4. 开发板无法识别：更换USB数据线、重新插拔开发板，或手动安装USB转串口驱动；

5. WindTerm串口连接失败：检查端口号是否正确、波特率等参数是否配置正确，或重启WindTerm；

6. 开发板启动无日志输出：检查串口连接是否牢固，波特率是否与开发板默认波特率一致；

7. 登录失败：确认开发板默认用户名和密码，若忘记可参考开发板说明书，或重新烧录固件。

（五）开发板基础操作

登录开发板后，掌握以下基础操作，为后续课程铺垫：

1. 查看开发板硬件信息：输入“cat /proc/cpuinfo”，查看ARM CPU信息；输入“free -h”，查看开发板内存信息；

2. 查看开发板文件系统：输入“ls /”，查看开发板嵌入式Linux系统的根目录结构（与Ubuntu类似，均为Linux文件系统）；

3. 创建文件/目录：输入“mkdir /home/test”，在/home目录下创建test目录；输入“echo “test” > /home/test.txt”，创建文本文件；

4. 重启/关机：输入“reboot”重启开发板，输入“poweroff”关闭开发板（实操中尽量使用重启，避免频繁关机损坏硬件）。

三、课堂示例

示例1：开发板硬件连接与驱动安装演示

取出开发板、USB数据线，将USB数据线一端插入开发板USB数据接口，另一端插入电脑USB接口，观察开发板指示灯亮起，打开设备管理器，查看“端口”选项，确认USB-SERIAL CH340端口正常识别，若未识别，演示手动安装USB转串口驱动的步骤，确保驱动安装成功，为后续串口连接做好准备。

示例2：WindTerm串口配置与连接演示

打开WindTerm，新建串口会话，选择正确的端口号（如COM4），配置波特率115200、数据位8、停止位1、无校验位、无流控，点击连接，重启开发板，观察WindTerm界面滚动显示启动日志，启动完成后，输入默认用户名和密码，登录开发板，输入“ls”命令，验证串口通信正常，全程演示每一步操作，重点提醒参数配置和端口号确认两个关键环节。

示例3：完整环境测试演示

在Ubuntu中创建test_board.txt文件，通过FileZilla将其传输到开发板/home目录，在WindTerm中输入“cd /home”“ls”命令，查看文件是否存在，输入“cat test_board.txt”，查看文件内容，验证文件传输通道畅通；再输入“ifconfig”命令，查看开发板IP地址，确认开发板网络正常，完成完整开发环境测试，演示常见问题的排查方法（如端口错误、驱动未安装的解决流程）。

四、课后作业

1. 实操任务（核心）：

（1）完成开发板与电脑的硬件连接，安装USB转串口驱动，确保电脑能识别开发板串口；

（2）配置WindTerm串口参数，建立与开发板的串口连接，成功登录开发板；

（3）完成环境测试：通过WindTerm执行ls、pwd、ifconfig命令，截图保存执行结果；通过FileZilla将Ubuntu中的测试文件传输到开发板，截图保存传输过程和文件查看结果；

（4）在开发板中创建一个名为“lesson3_test”的目录，在目录下创建文本文件，输入开发板硬件信息，保存文件。

2. 简答题（巩固知识点）：

（1）简述开发板在嵌入式Linux开发中的作用，以及本节课所用开发板的核心接口；

（2）简述WindTerm串口配置的核心参数，以及串口连接失败的常见原因（至少列出2个）。

3. 预习任务：

预习第4课“交叉编译原理与工具链使用”，了解交叉编译的定义和作用，提前熟悉交叉编译工具链的安装步骤，为下节课的程序交叉编译与下载做好准备。

五、本节课核心总结

核心知识点总结

1. 开发板基础：开发板是嵌入式Linux开发的核心硬件载体，ARM架构，集成CPU、内存、外设接口，贴合工业级嵌入式设备场景；

2. 核心实操：开发板硬件连接、USB转串口驱动安装、WindTerm串口配置、开发板登录与通信，核心是串口参数配置（波特率115200等）；

3. 环境测试：串口通信测试、文件传输测试，确保“电脑→开发板”“Ubuntu→开发板”的通道畅通，完整开发环境可用；

4. 基础操作：掌握开发板的基础Linux命令操作，了解开发板文件系统结构，为后续程序下载、驱动开发铺垫；

5. 常见问题：开发板识别失败、串口连接失败、登录失败，掌握对应的排查和解决方法。

学习重点与难点

重点：开发板与电脑的硬件连接、WindTerm串口参数配置、开发板登录与环境测试，能独立完成开发板连接和基础操作；

难点：USB转串口驱动安装、串口参数配置（避免参数错误导致通信失败），以及常见问题的排查思路。

关键词

开发板、ARM架构、USB转串口驱动、WindTerm、串口通信、波特率、串口配置、开发环境测试

六、课程回顾总结

本节课作为嵌入式Linux基础入门阶段的关键实操课，核心围绕开发板与电脑的连接配置展开，衔接上节课的Windows开发环境搭建，完成了“电脑+Ubuntu+开发板”完整开发环境的搭建。首先，我们讲解了开发板的基础认知，明确其作为嵌入式开发核心硬件载体的作用，介绍了本节课所用开发板的核心接口和基础配置，让学员理解开发板在嵌入式开发中的核心地位。随后，我们详细拆解了实操流程，从硬件准备、软件准备、前期检查，到开发板硬件连接、USB转串口驱动安装、WindTerm串口配置，再到开发板登录与环境测试，每一步都结合详细说明和注意事项，适配零基础学员的学习节奏，重点强调了串口参数配置、端口号确认等关键节点，避免学员出现操作失误。同时，通过课堂示例演示，直观展示了开发板连接的完整流程和常见问题的排查方法，帮助学员快速掌握操作技巧。此外，我们还讲解了开发板的基础Linux操作，为后续课程铺垫。最后，我们布置了课后实操作业和预习任务，巩固本节课知识点，衔接下节课的交叉编译内容。通过本节课的学习，学员们已掌握开发板的连接与基础操作，成功搭建了完整的嵌入式Linux开发环境，为后续的程序下载、驱动开发、项目实战奠定了坚实的硬件基础，也进一步提升了实操动手能力和问题排查意识。

上一节课作业答案：嵌入式Linux开发环境搭建 实战作业代码及说明

（一）实战作业代码

#!/bin/bash# 第2课实战作业代码：环境测试脚本，验证Ubuntu系统、FileZilla传输及WindTerm远程连接可用性# 脚本功能：执行基础Linux命令，生成测试文件，用于验证环境搭建效果# 1. 执行基础Linux命令，验证Ubuntu系统正常运行echo"=== 基础Linux命令执行测试 ==="echo"当前工作目录："pwdecho"当前目录下文件列表："ls-lecho"虚拟机IP地址信息："ifconfig|grepinetecho"=============================="echo""# 2. 生成测试文件，用于FileZilla文件传输测试echo"=== 测试文件生成 ==="test_file="lesson2_test.txt"echo"这是第2课环境测试文件，用于验证FileZilla文件传输功能">$test_fileecho"测试文件内容："cat$test_fileecho"测试文件已生成，路径：$(pwd)/$test_file"echo"======================"echo""# 3. 验证SSH服务是否正常运行（FileZilla、WindTerm连接依赖）echo"=== SSH服务状态测试 ==="servicesshstatus|grep"active (running)"if[$?-eq0];thenecho"SSH服务正常运行，可正常使用FileZilla和WindTerm连接"elseecho"SSH服务未运行，请重新安装SSH服务器（sudo apt install openssh-server）"fiecho"========================"

（二）代码功能说明

本代码为Shell脚本，适配第2课开发环境搭建实操，核心用于验证Windows下嵌入式Linux开发环境的可用性。脚本依次执行三大核心测试：一是运行pwd、ls、ifconfig等基础Linux命令，验证Ubuntu系统正常启动且命令可正常执行；二是生成测试文本文件，用于后续FileZilla文件传输测试，确认Windows与Ubuntu之间的文件传输功能正常；三是检查SSH服务运行状态，确保FileZilla和WindTerm的远程连接、文件传输依赖正常。脚本简洁易懂，步骤清晰，运行后可直观判断环境搭建是否成功，同时巩固Linux基础命令使用，衔接第2课实操内容，为后续开发板连接、交叉编译等课程做好环境验证准备。

（三）作业注意事项

• 脚本需在Ubuntu系统中执行，可通过WindTerm远程登录后运行，或直接在Ubuntu终端操作，确保脚本权限（执行chmod +x lesson2_homework.sh赋予执行权限）；

• 运行脚本前，需确保Ubuntu系统已正常登录，SSH服务已开启（未开启可执行sudo apt install openssh-server安装）；

• 生成的测试文件需通过FileZilla传输到Windows系统，截图保存传输过程，完成作业要求；

• 若脚本执行报错，优先检查命令拼写、SSH服务状态，或重新确认Ubuntu环境是否正常；

• 保存脚本文件（命名格式：lesson2_homework.sh），妥善留存，后续课程可用于环境故障排查。