【正点原子FPGA连载】第一章 Ubuntu系统安装-领航者ZYNQ之linux开发指南

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Linux的开发需要在Linux系统下进行，这就要求我们的PC主机安装Linux系统，本书我们选择Ubuntu这个Linux发行版系统。本章讲解如何安装虚拟机，以及如何在虚拟机中安装Ubuntu系统，安装完成以后如何做简单的设置。如果对于虚拟机以及Ubuntu基础操作已经熟悉的话就可以跳过本章。
安装虚拟机软件VMware
不是安装Ubuntu吗？怎么要先安装虚拟机呢？虚拟机是个啥？相信大部分第一次安装Ubuntu的人都会有这个疑问。我不能直接安装Ubuntu吗？能不能不要虚拟机呢？答案是肯定可以的！直接在电脑上安装Ubuntu以后你的电脑就是一个真真正正的Ubuntu电脑了，你可以再安装一个Windows系统，这样你的电脑就是双系统了，在开机的时候可以选择不同的系统启动。但是这样的话会有一个问题，那就是你每次只能选择其中的一个系统启动，要么Windows要么Ubuntu，但是我们再开发的时候很多时候需要再Windows和Ubuntu下来回切换，Windows系统下的软件资源要比Ubuntu下丰富的多，比如我们在Windows用Source Insight这个神器编写代码，然后拿到Ubuntu下编译。这个就设计到两个系统切换问题，显然如果你直接在电脑上安装Ubuntu以后就没法做到，因为你每次开机只能在Windows和Ubuntu下二选一。
如果Ubuntu系统能作为Windows下的一个软件就好了，我们默认启动Windows系统，需要用到Ubuntu的话直接打开这个软件就行了。当然可以！这个就要借助虚拟机了，虚拟机顾名思义就是虚拟出一个机器，然后你就可以在这个机器上安装任何你想要的系统，相当于在克隆出一个你的电脑，这样在主机上运行Windows系统，当我们需要用到Ubuntu的话就打开安装有Ubuntu系统的虚拟机。
虚拟机的实现我们可以借助其他软件，比如Vmware Workstation，Vmware Workstation是收费软件，免费的虚拟机软件有Virtualbox。本书我们使用Vmware Workstation软件来做虚拟机。 Vmware Workstation软件可以在Wmeare官网下载，下载地址：https://www.vmware.com/products/workstation-pro/workstation-pro-evaluation.html，当前最新的版本是Vmware Workstation Pro 15，我们下载Windows版本的，如下图所示：



图 12.1.1 Wmeare官网

我们已经在开发板光盘里面提供了Vmware Workstation软件，大家可以直接使用，在光盘目录: 开发板资料盘(B盘) ->VMware-workstation-full-15.0.2-10952284.exe。WMware Workstation的安装和普通软件安装一样，双击VMware-workstation-full-15.0.2-10952284.exe进入安装界面，如下图所示：



图 12.1.2 VMware安装界面

点击图 12.1.2中的“下一步”，进入图 12.1.3所示步骤：



图 12.1.3 VMware条款

先选择图 12.1.3中的“我接受许可协议中的条款”，然后在选择“下一步”，进入图1.1.4所示步骤：


图 12.1.4选择安装路径

图1.1.4中选择软件的安装路径，点击“更改”按钮，然后根据自己的实际需要选择合适路径即可，我的安装路径如下图所示：



图 12.1.5安装路径

选择好路径以后点击图1.1.5中的“确定”按钮，然后回到图1.1.4所示界面，点击图1.1.4中的“下一步”，进入图 12.1.6所示界面：



图 12.1.6检查更新界面

在图 12.1.6中，会有两个复选框，默认都是选中的，建议不要选中！然后点击该图中的“下一步”按钮，进入下图所示界面：



图 12.1.7快捷方式设置

在图 12.1.7中有两个选项，我们都选中，这样在安装完成以后就会在开始菜单和桌面上有VMware的图标，选中以后点击该图中的“下一步”，进入图 12.1.8界面：



图 12.1.8安装确定界面

前面几步已经设置好安装参数了，如果许需要修改安装参数的话就点击图 12.1.8中的“安装”按钮开始安装VMware，安装过程如下图所示：



图 12.1.9安装进行中

图 12.1.9就是安装过程，耐心等待几分钟，等待安装完成，安装完成以后会有如图 12.1.10所示提示：



图 12.1.10 安装完成

点击图 12.1.10中的“完成”按钮，完成VMware的安装，安装完成以后就会在桌面上出现VMware Workstation Pro的图标，如下图所示：



图 12.1.11 VMware桌面图标

双击图 12.1.11中的图标打开VMware软件，在第一次打开软件的时候会提示你输入许可证密钥，如下图所示：



图 12.1.12输入许可证密钥

前面说了VMware是付费软件，是需要购买的，如果你购买了VMware的话就会有一串许可密钥，如果没有购买的话就选择“我希望试用VMware Workstation 15 30天”选项，这样你就可以体验30天VMware。输入密钥以后点击“继续按钮”，如果你的密钥正确的话就会提示你购买成功，如下图所示：



图 12.1.13购买VMware成功

点击图 12.1.13的“完成”按钮，VMware软件正式打开，界面如下图所示：



图 12.1.14 VMware Workstation主界面

至此，虚拟机软件VMware安装成功。
创建虚拟机
安装好VMware以后我们就可以在VMware上创建一个虚拟机，打开VMware，选择：文件->新建虚拟机，如图1.2.1所示：



图 12.2.1新建虚拟机

打开图1.2.2所示创建虚拟机向导界面：



图 12.2.2创建虚拟机向导

选中图1.2.2中的“自定义”选项，然后选择“下一步”，进入图1.2.3所示硬件兼容性选择界面：



图 12.2.3硬件兼容性选择

在图1.2.3中我们使用默认值就行了，直接点击“下一步”，进入图1.2.4所示的操作系统安装界面：



图1.2.4 安装客户机操作系统

图1.2.4就是选择你新创建的虚拟机要安装什么系统？windos还是linux，如果你要现在就安装系统的话需要准备好系统文件，一般是.iso文件。我们现在不安装系统，因此选择“稍后安装操作系统(S)”这个选项，然后选择“下一步”，进入图1.2.5所示界面：



图1.2.5 客户机操作系统选择

图1.2.5中依旧是让你选择你要在虚拟机中装什么系统，图1.2.5是和图1.2.4配合在一起使用的，在图1.2.4中放入系统文件(.iso文件)，然后在图1.2.5中选择你图1.2.4中放入的是什么系统，然后VMware就会稍后自动安装所设置的系统。在图1.2.4中我们没有设置系统文件，因此图1.2.5是没用的，不过我们还是在图1.2.5中的客户机操作系统一栏选择“Linux”，版本选择Ubuntu 64位，然后点击“下一步”，进入图1.2.6所示界面：



图1.2.6 命名虚拟机

在图1.2.6中上面是命名虚拟机名字，大家可以根据自己的使用习惯给虚拟机命名，重点是下面的虚拟机位置选择！我们要给虚拟机单独清理出一块磁盘，做嵌入式开发建议这块空磁盘的大小不小于100GB，比如我清理除了一个196GB的I盘给虚拟机使用，如图1.2.7所示：



图1.2.7 虚拟机所使用的磁盘

清理出虚拟机专用的磁盘以后然后就在图1.2.6中的位置出选择这个磁盘，比如我的位置选择如图1.2.8所示：



图1.2.8 选择虚拟机磁盘位置

设置好图1.2.8中的虚拟机磁盘位置以后点击“下一步”，进入图1.2.9所示的处理器配置选择界面：



图1.2.9 处理器配置界面

图1.2.9中就是配置你的虚拟机所使用的处理器数量，以及每个处理器的内核数量，这个要根据自己实际使用的电脑CPU配置来设置。比如我的电脑CPU是I7-4720HQ，这是个4核8线程的CPU，因此我就可以分2个核给VMware，然后I7-4720HQ每个物理核有两个逻辑核，因此每个处理器的内核数量就是2，所以的VMware虚拟机配置就如图1.2.9所示，大家根据自己的实际电脑CPU配置来设置即可，设置好以后点击“下一步”，进入图1.2.10所示内存配置界面：



图1.2.10 内存配置

同样的在图1.2.10中根据自己电脑的实际内存配置来设置分给虚拟机的内存大小，比如我的电脑是16GB的内存，因此我可以给虚拟机分配8GB的内存。配置好虚拟机的内存大小以后点击“下一步”，进入图1.2.11所示的网络类型选择界面：



图1.2.11 网络类型选择界面

在图1.2.11中我们选择“使用桥接网络”，然后点击“下一步”，进入图1.2.12所示的选择I/O控制器类型界面：



图1.2.12 I/O控制器选择

I/O控制器类型选择默认值就行，也就是“LSI Logic”，然后点击“下一步”，进入磁盘类型选择界面，如图1.2.13所示：



图1.2.13 选择磁盘类型

图1.2.13中选择磁盘类型，使用默认值“SCSI”即可，然后点击“下一步”，进入选择磁盘界面，如图1.2.14所示：



图1.2.14 磁盘选择

图1.2.14中使用默认值，即“创建新虚拟磁盘”，这样我们前面设置好的那个空的磁盘就会被创建为一个新的磁盘，设置要以后点击“下一步”，进入磁盘容量设置界面，如图1.2.15所示：



图1.2.15 磁盘容量设置

图1.2.15是用来设置我们清出的空的磁盘多少是给虚拟机用的，我们清出了一个空磁盘肯定是全部给虚拟机用的，因此设置最大磁盘大小为空磁盘的大小，比如图1.2.7中我的那个I盘是196GB的，因此图1.2.15中就设置最大磁盘大小为196GB，然后点击“下一步”，进入图1.2.16所示界面指定磁盘文件，



图1.2.16 指定磁盘文件

图1.2.16使用默认设置，不要做任何修改，直接点击“下一步”，进入已准备好创建虚拟机界面，如图1.2.17所示：



图1.2.17 准备创建虚拟机

在图1.2.17中确认自己的虚拟机配置，如果确认无误就点击“完成”，如果有误的话就返回有误的配置界面做修改，点击“完成”按钮以后就会创建一个虚拟机，如图1.2.17所示：



图1.2.17 新创建的虚拟机

创建虚拟机成功以后就会在右侧的：我的计算机下出现刚刚创建的虚拟机“Ubuntu 64位”，点击一下就会在右侧打开这个虚拟机的详细信息，如图1.2.18所示：


图1.2.18 新建虚拟机配置信息

在图1.2.18中的设备一栏我们可以看到虚拟机详细的配置信息，图1.2.19所示的两个按钮就是虚拟机的开关。



图1.2.19 虚拟机开关

图1.2.19中的这两个绿色三角按钮都可以打开虚拟机，但是此时虚拟机没有安装任何操作系统，因此没法打开，接下来我们就是要在刚刚新建的这个虚拟机中安装Ubuntu操作系统。
安装Ubuntu操作系统
获取Ubuntu系统
前面虚拟机已经创建成功了，相当于硬件已经准备好了，接下来就是要在虚拟机中安装Ubuntu系统了，首先肯定是获取到Ubuntu的系统镜像，Ubuntu系统镜像肯定是在Ubuntu官网获取，下载地址为：https://www.ubuntu.com/download/desktop，如图1.3.1.1所示：



图1.3.1.1 Ubuntu最新版系统下载

从图1.3.1.1中可以看出，目前最新版本的Ubuntu系统是18.04，但是笔者在该版本下安装和使用Petalinux（PetaLinux是一款嵌入式Linux系统开发套件，主要针对基于Xilinx FPGA的片上系统设计）时会出现各种各样的问题，缺少各种各样的包和库，最后只好选择使用Xilinx官方已经验证好的Ubuntu Linux 16.04.3、16.04.4 (64-bit)版本。因此笔者实际使用的是16.04.4 (64-bit)版本的Ubuntu，后面所有的例程和教程均在16.04.4 (64-bit)下完成，包括我们接下来安装的也是16.04.4 (64-bit)版本的Ubuntu。16.04.4 (64-bit)版本的Ubuntu下载地址为：http://old-releases.ubuntu.com/releases/16.04.4/，下载“ubuntu-16.04.4-desktop-amd64.iso”这个版本，我已经下载下来放到了开发板光盘中，路径为：开发板资料盘(B盘) > ubuntu-16.04.4-desktop-amd64.iso。使用“ubuntu-16.04.3-desktop-amd64.iso”这个版本也是可以的
安装Ubuntu操作系统
Ubuntu系统获取到以后就可以安装了，打开VMware软件，选择：虚拟机->设置，如图1.3.2.1所示：


图1.3.2.1 打开虚拟机设置对话框

打开以后的虚拟机设置对话框如图1.3.2.2所示：



图1.3.2.2 虚拟机对话框

首先设置“USB控制器”选项，默认USB控制器的USB兼容性为USB2.0，这样当你使用USB3.0的设备的时候Ubuntu可能识别不出来，因此我们需要调整USB兼容性为USB3.0，如图1.3.2.3所示：



图1.3.2.3 USB兼容性设置

设置要USB兼容性以后就开始安装Ubuntu系统了，选中虚拟机设置对话框中的“CD/DVD(SATA)”选项，然后在右侧选中“使用ISO映像文件”，如图1.3.2.4所示：



图1.3.2.4 系统镜像设置

在图1.3.2.4中的“使用ISO映像文件”里面添加我们刚刚下载到的Ubuntu系统镜像，点击“浏览”按钮，选择Ubuntu系统镜像，完成以后如图1.3.2.5所示：



图1.3.2.5 Ubuntu镜像选择

设置好以后点击“确定”按钮退出，退出以后就可以打开虚拟机了，虚拟机就会自动的安装Ubuntu系统，如图1.3.2.6所示：



图1.3.2.6 Ubuntu安装开始

Ubuntu开始安装以后首先是语言选择，如图1.3.2.7所示。Ubuntu默认语言是英文，习惯中文的我们，选择“中文(简体)”，选择好以后点击右侧的“安装Ubuntu”按钮，进入安装过程。



图1.3.2.7 语言选择

安装一开始会有7个配置步骤。首先配置是否选择在安装Ubuntu时下载更新，以及是否为图形或者无线硬件安装其它第三方软件，如图1.3.2.8所示，我们不勾选这两个，否则安装过程很慢。



图1.3.2.8 是否安装是下载更新

直接点击图1.3.2.8中的“继续”按钮，弹出安装类型，使用默认的“清除整个磁盘并安装Ubuntu”，如图1.3.2.9所示：



图1.3.2.9 安装类型选择

设置好安装类型以后点击“现在安装”按钮，会弹出“将改动写入磁盘吗？”对话框，点击“继续”即可，下一步会让你输入你在哪个位置，输入自己所在的城市即可，比如我在广州就输入广州，如图1.3.2.10所示：



图1.3.2.10 输入所在位置

Ubuntu默认带了拼音输入法，切换到拼音输入法的方法如图1.3.2.11所示：



图1.3.2.11 切换拼音输入法

输入地址以后点击“继续”按钮，会进入键盘布局设置界面，不需要做任何修改，点击“继续”按钮，进入下一步设置用户名和密码，设置自己的用户名和密码，可随意设置，但要记得密码。我的设置如图1.3.2.12所示：



图1.3.2.12 设置用户名和密码

设置好用户名和密码以后点击“继续”按钮，系统就会开始正式安装，如图1.3.2.13所示：



图1.3.2.13 系统安装中

等待系统安装完成，安装过程中会下载一些文件，所以一定要保证电脑能够正常上网，如果不能正常上网的话可以点击右侧的“skip”按钮来跳过下载文件这个步骤，对于系统的安装没有任何影响，安装完成以后提示重启系统，如图1.3.2.14所示：



图1.3.2.14 安装完成，重启系统

重启系统以后就会提示输入密码，如图1.3.2.15所示：



图1.3.2.15 系统重启，输入密码

在图1.3.2.15中输入密码，点击键盘上的回车就会进入系统主界面，系统界面如图1.3.2.16所示：



图1.3.2.16 系统桌面

图1.3.2.16就是第一次进入系统的系统桌面，此时我们的系统镜像还在CD/DVD里面，我们要将它弹出，先关闭Ubuntu系统，点击系统桌面右上角的设置按钮，如图1.3.2.17所示：



图1.3.2.17 关机

按照图1.3.2.17所示方式关机。
弹出系统镜像
和我们在真实电脑上安装系统一样，不管我们使用的光盘还是U盘安装系统，当系统安装成功以后都要弹出光盘或者拔出U盘，然后调整BIOS从硬盘启动，否则以后开机的话都会首先从光盘或者U盘启动了，这样会进入系统安装界面。同理，我们在VMware中安装Ubuntu的时候是在CD/DVD中加载了Ubuntu系统镜像，现在系统安装成功了，因此也要把这个镜像从CD/DVD中弹出。
关闭Ubuntu操作系统，关重新打开VMware，不要打开Ubuntu系统！打开VMware的虚拟机设置界面，然后选中“CD/DVD(SATA)”，右侧的“连接”选择“使用物理驱动器”，如图1.3.3.1所示。



图1.3.3.1 弹出Ubuntu系统镜像

设置好以后点击“确定”按钮，然后重新打开虚拟机，看看是否能够正常启动Ubuntu，一般肯定能正常打开的。
至此，VMware虚拟机以及Ubuntu系统安装成功，接下来我们就要学习如何使用Ubuntu了。