第四章 基於CanMV的C開發環境搭建
1）實驗平臺：正點原子DNK210開發板
- 章節摘自【正點原子】DNK210使用指南 - CanMV版 V1.0
3）購買連結:https://detail.tmall.com/item.htm?&id=782801398750
4）全套實驗原始碼+手冊+影片下載地址：http://www.openedv.com/docs/boards/k210/ATK-DNK210.html
5）正點原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890
6）正點原子K210技術交流企鵝群:605557868
不論是使用CanMV提供的基於C語言和FreeRTOS的應用開發方式開發應用程式或是編譯CanMV韌體，都需要搭建基於CanMV的C開發環境，用於編譯CanMV原始碼。
本章分為如下幾個小節：
4.1 開發環境搭建說明
4.2 安裝VMware Workstation Player
4.3 建立虛擬機器並安裝Ubuntu
4.4 開啟SSH服務並進行遠端連線
4.5 建立工作目錄
4.6 執行開發環境搭建指令碼
4.1 開發環境搭建說明
CanMV提供了基於C語言和FreeRTOS的應用開發方式以及基於MicroPython語法的應用開發方式，其中基於C語言和FreeRTOS的應用開發方式依靠直接編譯CanMV原始碼和應用程式碼來生成應用程式的可執行檔案，而基於MicroPython語法的應用開發方式則是需要先編譯CanMV原始碼並得到CanMV韌體，然後在目標晶片上執行CanMV韌體，以此來解析並執行MicroPython指令碼的應用程式。
可以發現，無論使用那種開發方式進行CanMV的應用開發，都是需要編譯CanMV的原始碼，因此本章介紹的開發環境實際上就是CanMV原始碼的編譯環境，因此在搭建好CanMV的原始碼編譯環境後，便可使用基於C語言和FreeRTOS的應用開發方式開發應用程式以及編譯CanMV韌體。
在CanMV專案倉庫原始碼編譯相關的文件（build.md）中有這麼一句話，如下所示：
Only support Linux(recommend) and macOS
那麼，這意味著CanMV原始碼的編譯只能在Linux或macOS作業系統下完成，在Windows下是無法完成CanMV原始碼編譯的，並且也推薦在Linux作業系統下進行CanMV原始碼的編譯。為此本教程文件將選用Linux作業系統來搭建CanMV的編譯環境，具體選用的Linux發行版本是Ubuntu Server 20.04.6。當然，對於具有能夠解決所遇到問題的能力的讀者，也可以選用其他Linux發行版本或macOS。
至此，確定了使用Ubuntu Server 20.04.6作為開發環境的作業系統，但是可能大部分讀者的電腦安裝的都是Windows作業系統，身邊並沒有裝有Ubuntu Server 20.04.6作業系統的電腦，那怎麼辦呢？以下列出一個解決方案：
一， 以購買、租借等方式新增一臺安裝Ubuntu Server 20.04.6作業系統的電腦
二， 使用Windows下的WLS（適用於Linux的Windows子系統）
三， 使用VMware Workstation Player等應用程式在Windows下建立虛擬機器，並執行Ubuntu Server 20.04.6作業系統
四， 其他
本教程文件將就以上解決方案中的第三點（使用VMware Workstation Player等應用程式在Windows下建立虛擬機器，並執行Ubuntu Server 20.04.6作業系統）提供詳細的教程步驟，具體將介紹在Windows作業系統下使用VMware Workstation Player 17.0.0建立虛擬機器並安裝執行Ubuntu Server 20.04.6作業系統。
除此了作業系統之外，CanMV原始碼編譯的開發環境，還需要Python、pip、Git、CMake、適用於目標晶片的Toolchain和kflash等軟體的支援，下面列出了本教程文件使用的部分軟體的版本資訊：
表4.1.1 本教程文件所使用部分軟體的版本資訊
從本章節開始，將會有很多命令列操作，為了方便讀者區分是在Window環境下的命令列操作還是Linux環境下的命令列操作，在此約定，下文中出現的命令都將以所需作業系統環境的名稱作為命令的註釋，且放置在首行。
例如，Windows環境下的命令列操作，如下所示：
# Windows
echo "Hello, World"
Linux環境下的命令列操作，如下所示：
# Linux
echo "Hello, World"
4.2 安裝VMware Workstation Player
本教程使用的VMware Workstation Player版本為17.0.0，VMware Workstation Player是一個能夠在Windows作業系統下建立虛擬機器並在所建立虛擬機器上執行Ubuntu Server 20.04.6作業系統的程式軟體，該軟體的下載地址為https://www.vmware.com/cn/products/workstation-player.html，讀者也可以在A盤軟體資料軟體VMware Workstation Player安裝程式下找到該軟體的安裝程式。
在Windows作業系統下雙擊開啟VMware Workstation Player 17.0.0的安裝程式執行安裝程式，並根據提示點選“下一步”按鈕，如下圖所示：
圖4.2.1 VMware Workstation Player 17.0.0安裝程式
認真閱讀該軟體的“終端使用者許可協議”，確認無誤後，即可勾選“我接受許可協議中的條款”核取方塊，隨後點選“下一步”按鈕，如下圖所示：
圖4.2.2 VMware終端使用者許可協議
若提示“更改Windows功能的相容性設定”，則根據需要勾選“自動安裝 Windows Hypervisor Platform (WHP)”核取方塊，隨後點選“下一步”按鈕，如下圖所示：
圖4.2.3 更改Windows功能的相容性設定
接著自定義安裝選項，包括軟體的位置、是否安裝增強型鍵盤驅動程式、是否將軟體的控制檯工具新增到系統環境變數，配置好這些自定義安裝選項後，點選“下一步”按鈕，如下圖所示：
圖4.2.4自定義安裝選項
接著是一些使用者體驗的配置項，讀者可根據自己的喜好進行配置，配置好後點選“下一步”按鈕，如下圖所示：
圖4.2.5 使用者體驗設定選項
再接著就是配置是否建立快捷方式的介面，讀者可根據需要進行配置，配置好後點選“下一步”按鈕，如下圖所示：
圖4.2.6 快捷方式配置選項
接下來，點選“安裝”按鈕，安裝程式便會自動安裝VMware Workstation Player，如下圖所示：
圖4.2.7 確認安裝VMware Workstation Player
隨後安裝程式便會自動安裝VMware Workstation Player，靜靜等待安裝完成即可，如下圖所示：
圖4.2.8 正在安裝VMware Workstation Player
安裝程式完成VMware Workstation Player安裝後，讀者若擁有軟體的許可證金鑰，可點選“許可證”按鈕新增許可證木金鑰，若無軟體的許可證金鑰，直接點選“完成”按鈕即可，如下圖所示：
圖4.2.9 完成安裝VMware Workstation Player
至此，VMware Workstation Player安裝完成，讀者可在軟體的安裝路徑中找到並執行軟體，或透過安裝程式建立的快捷方式執行軟體，如下圖所示：
圖4.2.10 VMware Workstation Player主介面
4.3 建立虛擬機器並安裝Ubuntu
要使用VMware Workstation Player建立虛擬機器並安裝Ubuntu Server 20.04.6作業系統，請讀者先根據4.2小節在Windows主機下正確安裝VMware Workstation Player。
安裝Ubuntu Server 20.04.6作業系統需要使用Ubuntu Server 20.04.6的系統安裝映象檔案，該映象檔案可前往其官方的釋出網站進行下載，網址為：https://releases.ubuntu.com/focal，進入網站後，在“Select an image”處選擇“Server install image”進行下載，如下圖所示：
圖4.3.1 釋出網站下載映象檔案
讀者也可以在A盤軟體資料軟體Ubuntu Server安裝映象下找到Ubuntu Server 20.04.6的系統安裝映象檔案。
準備好映象檔案後，開啟VMWare Workstation Player並點選“建立新虛擬機器(N)”按鈕開啟新建虛擬機器嚮導，如下圖所示：
圖4.3.2 新建虛擬機器嚮導
開啟新建虛擬機器嚮導後，選擇“安裝程式光碟映像檔案(iso)(M)”，並瀏覽選中Ubuntu Server 20.04.6的系統安裝映象檔案，如下如所示：
圖4.3.3 選擇映像檔案
點選“下一步”按鈕後，填寫簡易安裝資訊，如下圖所示：
圖4.3.4 填寫簡易安裝資訊
簡易安裝資訊的說明，如下表所示：
表4.3.1 簡易安裝資訊說明
點選“下一步”按鈕後，填寫虛擬機器的名稱和位置，如下圖所示：
圖4.3.5 填寫虛擬機器資訊
點選“下一步”按鈕後，填寫虛擬機器的磁碟容量等資訊，如下圖所示：
圖4.3.6 配置虛擬機器磁碟資訊
虛擬機器的磁碟將佔用虛擬機器安裝位置磁碟的空間，因此確保主機的磁碟空間足夠。讀者可以根據自己的實際情況來確定虛擬機器的磁碟大小，另外，虛擬機器的磁碟大小是可以在建立好虛擬機器後再次調整的。
點選“下一步”按鈕後，自定義虛擬機器的硬體資訊，如下圖所示：
圖4.3.7 自定義硬體資訊
主要自定義的硬體資訊有記憶體、處理器、網路介面卡，其餘的硬體資訊，讀者也可以根據實際情況進行調整。
硬體資訊中的記憶體、處理器、網路介面卡說明，如下表所示：
表4.3.2 部分硬體資訊說明
點選“完成”按鈕後，虛擬機器建立完畢，勾選“建立後開啟此虛擬機器”核取方塊，虛擬機器將自動開啟。
開啟虛擬機器後，Ubuntu Server 20.04.6的安裝程式將自動執行，安裝程式啟動後，首先進入“選擇語言”介面，讀者可根據實際情況選擇語言，但建議選擇“English”，如下圖所示：
圖4.3.8 選擇語言
回車確認後，若此時安裝程式已經連線網路，且檢測到有新發布的Ubuntu Server安裝程式，則彈出更新介面，建議選擇“Continue without updating”，如下圖所示：
圖4.3.9 不更新安裝程式
回車確認後，進入鍵盤配置介面，鍵盤配置一般保持預設即可，如下圖所示：
圖4.3.10 配置鍵盤
回車確認後，進入網路配置介面，讀者請根據實際的網路情況配置網路，或等待DHCP伺服器自動分配IP地址，如下圖所示：
圖4.3.11 配置網路
回車確認後，進入網路代理配置介面，讀者請根據實際情況配置網路代理，若無需網路代理，留空即可，如下圖所示：
圖4.3.12 配置網路代理
回車確認後，進入軟體映象源配置介面，讀者可以根據實際的網路情況填寫軟體映象源，也可保持預設，如下圖所示：
圖4.3.13 配置軟體映象源
常用的軟體映象源，如下表所示：
表4.3.3 常用軟體映象源
回車確認後，進入磁碟分割槽佈局的選擇介面，讀者可根據實際情況進行選擇，一般保持預設即可，如下圖所示：
圖4.3.14 磁碟分割槽佈局
回車確認後，進入磁碟分割槽介面，讀者可根據實際情況進行分割槽配置，一般保持預設即可，如下圖所示：
圖4.3.15 配置磁碟分割槽
回車確認後，彈出磁碟分割槽確認提示，磁碟分割槽會擦除磁碟且無法恢復，確認無誤後，選擇“Continue”並回車，如下圖所示：
圖4.3.16 確認磁碟分割槽
隨後進入系統資訊配置介面，讀者可根據實際情況配置系統資訊，如下圖所示：
圖4.3.17 配置系統資訊
系統配置資訊的說明，如下表所示：
表4.3.4 系統配置資訊說明
回車確認後，進入SSH配置介面，SSH服務用於遠端連線Ubuntu Server，本教程將在Ubuntu Server安裝完成後手動安裝SSH服務，因此這裡無需重複配置，如下圖所示：
圖4.3.18 配置SSH
回車確認後，進入熱門軟體安裝介面，讀者可自行選擇安裝與否，如下圖所示：
圖4.3.19 安裝熱門軟體
回車確認後，安裝程式便自動開始安裝Ubuntu Server，如下圖所示：
圖4.3.20 Ubuntu Server安裝中
等待安裝程式安裝Ubuntu Server完成後，會出現“Reboot Now”選項，如下圖所示：
圖4.3.21 Ubuntu Server安裝完成
選中“Reboot Now”並回車後，虛擬機器會重新啟動，直到彈出Ubuntu Server的登入介面後，根據提示輸入上文系統資訊配置中輸入的“Your name”和“Choose a password”分別作為使用者名稱和使用者密碼登入Ubuntu Server系統，如下圖所示：
圖4.3.22 登入Ubuntu Server
至此，完成Ubuntu作業系統在虛擬機器上的安裝，由於在建立虛擬機器的時候選擇了Ubuntu Server 20.04.6的系統安裝映象檔案，因此虛擬機器在每次開機時都會載入該映象檔案，為了避免在之後的虛擬機器開機時再次自動進入Ubuntu Server的安裝程式，導致無法正常進入已安裝好的Ubuntu Server 20.04.6作業系統，因此需要關閉系統安裝映象檔案的“啟動時連線”，具體方法為：在VMware Workstation Player軟體中選擇建立好的Ubuntu虛擬機器並依次點選選單欄的“Player可移動裝置CD/DVD 2(SATA) 設定”，如下圖所示：
圖4.3.23 開啟系統安裝映象設定
接著找到並取消勾選“啟動時連線”核取方塊後點選“確認”按鈕，如下圖所示：
圖4.3.24 取消勾選“啟動時連線”核取方塊
4.4 開啟SSH服務並進行遠端連線
為了方便開發操作以及主機與虛擬機器之間的檔案傳輸，建議在Ubuntu Server下開啟SSH服務，這樣一來，並可在Windows下使用Visual Studio Code、Windows Terminal等軟體訪問Ubuntu Server。
首先在Ubuntu Server下安裝openssh-server：
# Linux
sudo apt update
sudo apt install openssh-server -y
安裝好openssh-server後便自動開啟了SSH服務，這麼一來，同區域網的SSH客戶端便可透過Ubuntu Server的IP地址與Ubuntu Server建立SSH連線。
檢視Ubuntu Server的IP地址：
# Linux
hostname -I
接下來便可在Windows主機下透過Windows PowerShell、Windows Terminal、Visual Studio Code等軟體的終端與Ubuntu Server建立SSH連線：
# Windows
# ssh user@host
ssh alientek@192.168.6.666
其中“user”是Ubuntu Server中使用者的使用者名稱，“host”是Ubuntu Server的IP地址，若Ubuntu Server的SSH服務配置正確且網路連線正常，便會提示輸入“password”，即Ubuntu Server中使用者的密碼，成功連線後，如下圖所示：
圖4.4.1 使用Windows PowerShell進行SSH連線
關於Windows PowerShell、Windows Terminal、Visual Studio Code等工具軟體的安裝和使用介紹不是本教程文件的重點，請讀者在使用中遇到問題時，善用搜尋引擎。
至此，便可在Windows下透過SSH服務直接訪問Ubuntu Server，非常方便操作
4.5 建立工作目錄
Ubuntu Server 20.04.6安裝完成後，便可在Ubuntu Server 20.04.6下安裝相關的軟體以搭建CanMV的開發環境，但為了方便檔案管理，本教程文件將建立三個目錄來存放CanMV，具體如下表所示：
表4.5.1 工作目錄說明
建立以上三個目錄：
# Linux
mkdir -p ~/Kendryte_K210/Resources
mkdir -p ~/Kendryte_K210/Tools
mkdir -p ~/Kendryte_K210/Workspace
為了方便訪問這三個目錄，接著將這三個目錄的路徑新增到環境變數：
# Linux
echo 'export RESOURCES='"$HOME"'/Kendryte_K210/Resources' >> ~/.bashrc
echo 'export TOOLS='"$HOME"'/Kendryte_K210/Tools' >> ~/.bashrc
echo 'export WORKSPACE='"$HOME"'/Kendryte_K210/Workspace' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
這麼一來，便可在命令列中直接使用“$RESOURCES”、“$TOOLS”、“$WORKSPACE”來分別訪問以上三個目錄了，例如：
# Linux
cd $RESOURCES
4.6 執行開發環境搭建指令碼
為方便開發環境的搭建，本教程文件是使用指令碼程式來搭建開發環境，讀者可在A盤軟體資料軟體CanMV韌體開發環境搭建指令碼中找到該指令碼檔案，指令碼檔案的檔名為“canmv_dev_env_setup.sh”。
該指令碼檔案是在Ubuntu Server下執行的指令碼程式，因此首先需要將該指令碼檔案傳輸到Ubuntu Server的檔案系統中。主機與虛擬機器之間傳輸檔案的方法有很多，本文件教程將介紹使用SSH的方式進行檔案傳輸。
在Windows環境下可以藉助scp命令傳送檔案至SSH伺服器或從SSH伺服器複製檔案，使用起來就和cp命令一樣方便。將指令碼檔案從Windows的檔案系統傳輸到Ubuntu Server的檔案系統，如下：
# Windows
# scp source ... target
scp ./canmv_dev_env_setup.sh alientek@192.168.6.666:/tmp
接著到Ubuntu Server下執行該指令碼程式：
# Linux
chmod +x /tmp/canmv_dev_env_setup.sh
/tmp/canmv_dev_env_setup.sh
rm /tmp/canmv_dev_env_setup.sh
指令碼程式執行過程中可能需要輸入使用者密碼，指令碼程式執行完畢後，需重啟以生效所有配置：
# Linux
sudo reboot
至此，基於CanMV的C開發環境基本搭建完成。
下面列出指令碼程式的執行流程：
1，檢查指令碼執行環境
2，更新軟體源和軟體
3，建立python軟連結
4，安裝pip
5，安裝Git
6，安裝CMake
7，安裝Toolchain
8，安裝kflash
9，安裝build-essential
有能力的讀者可以自行閱讀該指令碼檔案，有需要的話也可以根據需求修改該指令碼檔案。