《领航者ZYNQ之嵌入式Linux开发指南_V2.0》第十章 Linux图形界面

正点原子

1）实验平台：正点原子领航者V2 ZYNQ开发板
2)  章节摘自【正点原子】《领航者ZYNQ之嵌入式Linux开发指南_V2.0》
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第十章 Linux图形界面的使用

       一般我们使用Linux大多都是使用终端进行操作，也就是使用字符界面。其实Linux也是有图形界面的，比如我们使用的Ubuntu主机，默认就是GNOME图形界面。与Windows系统不同的是，Windows的图形界面是不可以更换和卸载的，而且图形界面崩溃了，整个系统基本就崩溃了，而Linux的图形界面只是一个应用程序，可以更换和卸载，常用的图形界面有GNOME、KDE、Xfce、LXDE等。本章我们讲解如何在领航者开发板上使用Linux图形界面。

       1.1简介
       在Windows系统下我们习惯了使用图形界面，不仅享受到了图形界面的操作方便，而且沉浸在图形界面的富娱乐化中，这与Windows长期主要定位于个人桌面端有关。而Linux系统由于开源、稳定的优点长期服务于服务器领域，而服务器领域对图形界面的要求不高，而且缺少商业化的运作，所以Linux的图形界面发展较为缓慢，当然了，现在情况不一样了，随着Linux系统这些年的发展，linux的图形界面做的越来越优秀了，像我们现在使用的16.04版本的Ubuntu发行版的图形界面跟Windows系统的有点差异，可能有点不习惯，18.04版本的Ubuntu发行版的图形界面跟Windows系统的图形界面风格相差无几了。
        Linux的图形界面（以下简称桌面）有很多，如GNOME、KDE、XFCE、LXDE等，每个桌面都有属于自己的风格特点。与GNOME、KDE不同的是，XFCE、LXDE定位于轻量级的桌面，可用于硬件性能配置不高的电脑或嵌入式领域。因为图形界面对硬件性能还是有要求的，正因为如此，我们平常使用的电脑都带有GPU，当然了，嵌入式领域很少带GPU的，所以一般使用的是轻量级的桌面，或者用Qt搭建一个。
       桌面对于Linux系统来说，只是一个应用程序，所以是可以移植的，由于我们的主要目的不是怎么移植桌面，所以没有必要把精力花费在这上面，当然了，有兴趣的可以尝试下。那我们怎么使用桌面呢？
       一般Linux的发行版都是带有桌面的，像我们常用的Debian发行版、Ubuntu发行版都是带有桌面的。所以我们只需要使用这些Linux发行版的根文件系统就可以了。这些发行版的根文件系统从哪儿来呢，需要移植吗?
       正如现在的世界是一个开源的世界，有很多事情别人帮我们做好了，而且开放共享出来了，所以我们就没必要把精力放在这一块了，毕竟人生短暂，得把时间用在自己努力的方向上。所以我们在这介绍一家公司—Linaro，简介如下：
       Linaro，一间非营利性质的开放源代码软件工程公司，主要的目标在于开发不同半导体公司系统单芯片（SoC）平台的共通软件，以促进消费者及厂商的福祉。由ARM、飞思卡尔、IBM、Samsung、ST-Ericsson及德州仪器(TI)等半导体厂商联合，在2010年3月成立。针对于各个成员推出的ARM系统单芯片（SoC），它开发了ARM开发工具、Linux内核以及Linux发行版（包括Android及Ubuntu）的主要自动建构系统。
       一般我们使用的ARM编译工具链是由这家公司提供的。我们需要的Linux发行版的根文件系统该公司也已经做好了，提供在网站：https://releases.linaro.org/上，我们访问该网站，网站主界面如下图所示：

图 10.1.1 Linaro下载网站

       可以看到有一个名为“archive”和“debian”的目录，我们先看下debian目录。进入“debian”目录下的“images”，如下图所示：

图 10.1.2 debian发行版不同的根文件系统

        可以看到Linaro提供了debian不同发行版的根文件系统。其中名称带“arm64”表明是用于ARM 64位的架构，“arm-hf”用于ARM 32位的架构。我们使用的ZYNQ是ARM 32位的，所以选择名称带“arm-hf”的都是可以的。由于这里我们使用Linux图形界面，所以选择alip-armhf，如果使用不带图形界面的debian根文件系统，可以选择另外两个。进入alip-armhf目录下，如下图所示：

图 10.1.3 alip-armhf目录

       在该界面可以看到很多的目录，不同的数字代表过去不同的发布时间，我们进入“latest“目录下，也就是最近的发布版本，如下图所示：

图 10.1.4 “latest“目录

       里面有7个文件，其中根文件系统放在linaro-jessie-alip-20161117-32.tar.gz文件中，我们可单击该文件进行下载，本章我们使用的就是该文件。
       上面介绍完了Debian的根文件系统，下面我们看下Ubuntu根文件系统。返回到主界面，进入“archive”目录下，拉到页面底部，如下图所示：

图 10.1.5 “ubuntu”的目录

       可以看到有一个名为“ubuntu”的目录，进入该目录的“images”目录下，如下图所示：

图 10.1.6 Ubuntu发行版不同的根文件系统

       可以看到Linaro提供的Ubuntu不同发行版的根文件系统。同样其中名称带“arm64”表明是用于ARM 64位的架构，不带“arm64”的用于ARM 32位的架构。其中gnome表示该目录下的根文件系统，使用的是gnome图形界面。Developer是不带桌面的，可自行安装。
       该网站提供的Debian和Ubuntu的根文件系统都是可以直接使用的。下面我们以Debian根文件系统的linaro-jessie-alip-20161117-32.tar.gz文件为例，读者可以自行下载，同样也可以使用我们提供在开发板资料包中的，路径为：ZYNQ开发板资料盘(A盘)\4_SourceCode\3_Embedded_Linux\rootfs\linaro-jessie-alip-20161117-32.tar.gz。
1.2配置Petalinux工程
        进入到第六章创建的Petalinux工程目录下，输入如下命令，首先还是对Petalinux运行环境进行初始化：

1. source /opt/pkg/petalinux/2018.3/settings.sh

复制代码

        现在重新配置petalinux，重新设置根文件系统类型，输入如下命令：

1. petalinux-config

复制代码

       在弹出的配置界面中，进入到“Image Packaging Configuration”菜单下的“Root filesystem type (INITRAMFS)”子菜单下，如下图所示：

图 10.2.1 选择“SD card”

        选择“SD card”，按键盘上的“Enter”键返回。其他选项保持为上一章的设置即可，现在保存配置并退出。
1.3编译Petalinux工程
       现在我们编译整个Petalinux工程，在终端输入如下命令：

1. petalinux-build

复制代码

       等待命令执行完毕。
1.4制作BOOT.BIN启动文件并复制到SD卡
       使用下面命令生成BOOT.BIN文件：

1. petalinux-package --boot --fsbl --fpga --u-boot --force

复制代码

       命令执行完毕之后，将前面制作好的SD启动卡通过读卡器连接到Ubuntu系统，将image/linux目录下的BOOT.BIN文件和image.ub文件拷贝到SD启动卡的FAT32分区。
1.5拷贝根文件系统到SD卡的ext4分区
       将前面下载的linaro-jessie-alip-20161117-32.tar.gz根文件系统压缩文件拷贝到Ubuntu系统中，如下所示：

图 10.5.1 将压缩包文件拷贝到Ubuntu系统

       前面我们制作的SD启动卡有两个分区，一个FAT32分区、一个Ext4分区，但是第二个分区在此之前我们一直没使用过，原因在于前面章节实验我们使用了INITRAMFS根文件系统，该类型根文件系统是使用内存模拟出来的，已经集成在image.ub镜像文件中了，适用于根文件系统比较小巧的情况，所以不需要单独的分区来存放根文件系统。而接下来我们使用到的这个根文件系统压缩文件都有500多M，所以需要单独的分区来存放。
       笔者使用的SD启动卡已连接到Ubuntu系统，并且第二个分区挂载目录为/media/zynq/rootfs/，接下来需要将linaro-jessie-alip-20161117-32.tar.gz压缩文件解压到/media/zynq/rootfs目录下，如下所示：

1. sudo tar -xzf linaro-jessie-alip-20161117-32.tar.gz -C /media/zynq/rootfs/

复制代码

       如下图所示：

图 10.5.2 解压到SD卡根文件系统分区

       解压完成后，进入到/media/zynq/rootfs/目录，查看该目录下的文件，如下图所示：

1. cd /media/zynq/rootfs/
   
2. ls

复制代码

图 10.5.3 查看/media/zynq/rootfs/下的文件

       可以看到有一个binary目录，我们需要将binary目录下的所有文件及文件夹移动到binary所在目录，也就是/media/zynq/rootfs/目录，在终端输入如下命令：

1. sudo mv binary/* .
   
2. sudo rm -rfd binary

复制代码

        如下图所示：

图 10.5.4 移动根文件系统

       现在可以卸载SD卡了，特别注意的是，在卸载SD卡时，当前终端需要退出SD挂载目录，执行sync命令同步数据，将缓存中的数据写入到SD卡，之后再执行卸载命令，卸载完成之后才可以拔掉SD卡，过早拔出SD卡会导致开发板上的Linux系统启动失败。
1.6在开发板上启动Linux
       将SD卡插入领航者开发板的SD卡槽，然后通过USB Type-C连接线将开发板USB调试串口与电脑USB口相连，连接电源线、设置开发板启动模式为SD Card，使用软排线将LCD屏连接到开发板，接下来打开电源开关、启动开发板，连接串口终端，打印信息如下所示：

图 10.6.1 启动打印信息

       此时LCD屏将会显示Debian系统桌面，如下所示：

图 10.6.2 显示Debian系统桌面

       此时可以在领航者开发板USB HOST接口上连接一副USB键盘和USB鼠标，就可以使用鼠标键盘来操作了，图形化界面的使用方法就不给大家介绍了，此桌面系统跟Windows系统桌面相差不大。
       笔者这里是以7寸800*480屏为例的，如果大家手上有其它正点原子推出的LCD RGB屏，也可以连接测试；对于领航者7020开发板，如果想使用HDMI显示，需要对设备树文件进行修改，这里简单地给大家说一下修改方法，大家可以自己去测试。
       首先进入到petalinux工程目录下，打开之前修改过的设备树文件project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/files/system-user.dtsi，将xlnx_vdmafb_lcd节点下的status属性的值修改为”disabled”，如下图所示：

图 10.6.3 修改status属性

       修改完成之后保存退出，然后执行petalinux-build命令重新编译工程，编译完成之后，使用images/linux目录下的image.ub文件替换当前SD启动卡中的image.ub文件即可，然后再次启动开发板。