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如何低成本搭建 ARM+ROS的硬件载体？上文为大家介绍了实现的思路及原理，本文将为读者实际操作，展示ROS部署前的筹备工作及步骤分解。
: e0 Y) W# g+ E* V$ `( a0 X1. 方案概述
$ d! P# n/ j) E/ K本文重点介绍低成本搭建ARM+ROS的硬件及底层实现。开发板选用HDG2L- IoT评估套件，默认配置为2G内存、8G存储，搭载可玩性极高的Ubuntu系统。
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开发套件默认的Ubuntu系统大概占用3.1G空间，剩余3.2G空间，在构建docker+ROS环境时可能会报eMMC空间不足的错误，所以需要调整HDG2L-IoT的启动参数，将启动参数改为引导到TF空间中。市面上常见的树莓派部署ROS方案也是如此操作。
: k) C$ N! B% @2. 方案准备
# R9 [4 X2 F* Q3 {$ z8 n E首先，需要用到的硬件如下所示。 4 \9 Z7 }% n5 L5 O3 N$ K* R8 j& o
1 y" \. g1 m" Y- O, E$ {
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3. TF卡挂载Ubuntu固件修改+ N& I2 ]3 D8 K5 I) @! j
本小节将介绍如何实现HDG2L-IoT挂载TF卡内的文件系统，步骤如下： 1）制作启动卡； 2）解压目标文件系统到TF卡内； 3）修改uboot启动参数；
, l" r* A0 S% f! B6 R. w% t a _3.1制作启动卡
+ A! S9 H7 M& S首先制作启动卡，格式化TF卡的操作可通过瑞萨提供的shell脚本实现，在PC端的Ubuntu开发环境下，执行以下命令来下载操作脚本。 - b8 r+ \, L+ R+ G6 Q
9 G6 N" M! T" b, C. A
将需要被用作启动卡的TF卡插入到PC机内，用虚拟机来操作，调整步骤如下。首先打开虚拟机的USB 3.1功能，以免TF卡读取失败。
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然后将TF卡导入Ubuntu虚拟机中，如下所示。 , o9 ?( W0 |& q
) `' T/ g0 I ?1 z. F: B
系统能识别后，执行刚才下载的usb_sd_partition.sh脚本，如下所示。 ; M/ P: U1 B. B+ o
1 W3 Q, T) F2 f: F6 a, n脚本执行成功后，TF卡将分为两个分区，分区1为fat32，分区2为ext4。 ) t8 W1 _2 \ C% g7 _
{! n6 I$ _: n
（注：当前新版本的Windows系统比较少支持ext4格式的TF卡，所以在Windows环境下一般只看到分区1，分区2会提示需要格式才能识别，请忽略。） $ Z Q- Z0 n p& f, k
3.2拷贝目标文件到TF中
* c! _4 T1 t* b5 h5 O, D7 D- a将HDG2L-IoT配套的Ubuntu压缩包解压到ext4分区中，虚拟机内自动挂载到/media/${USER}/sdb2内。本机的解压命令如下所示。
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8 _ s$ y! a# \0 n6 u* V将HDG2L-IoT配套的内核镜像拷贝到Windows下识别的TF分区中（FAT32系统允许被Windows系统识别，ext4系统不被识别），拷贝后如下所示。 ( G9 O, |9 l7 L; p7 ~# d
' G' k5 W b3 Z: H, m& B% P
) f( ]- Q8 l* A
3.3修改uboot启动参数
% A; X1 G+ i# j) W# f8 C# _1 Z0 T最后需要调整HDG2L-IoT的uboot启动启动参数，引导其使用TF卡内的内核与文件系统，首先上电，在倒计时前进入uboot菜单，如下所示。
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3 O8 X7 d6 J! H& G4 C F$ `将上一步中制作好的TF卡插入HDG2L-IoT板卡的TF卡槽中，在U-Boot提示符下设定以下变量，bootargs变量用于指定文件系统的载体，在系统内，TF卡槽占用的设备名为/dev/mmcblk1p2。
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* i" p. u/ I u" Z) s6 w# [' W然后设置从TF的分区1内获取内核镜像和内核设备树，命令如下所示。 ) A; J* `/ B @* P* p% r
2 G! C+ x* Y) j4 A) a设置完成后，通过以下命令保存uboot的环境变量，命令如下所示。 重新启动后，若TF卡正常，整体存储空间情况如下所示。 ( k/ i' M3 E! I, x8 K
8 P5 W" b( Y: c/ B% g# b" B若TF卡没插入，uboot的启动会报错误信息，错误信息如下所示。 8 C+ S; J" C) J4 N; }& e
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7 w* b( {# u) k0 W8 j& Y4. 安装docker环境' l, ]) ^) l& S* E, h
正常启动之后，开始搭建docker环境。
3 _: S5 i# r; p; o8 ]# a4.1安装docker软件
% f, p4 P z: E5 r# G首先，烧录后的第一次上电的板卡需要更新内部的软件版本，命令如下所示。update更新失败注意检测网络状态和date日期。部分软件可能体积过大，需要耐心等待。
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) X5 [, R, q4 b7 s; |, P3 I" Y, C/ u然后清除旧版本的docker软件，再重新安装docker.io。
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, g) M- i2 y8 [* D6 \9 n; L启动docker。 9 ^8 d& Q5 v8 a) X. R- b/ P: c
/ S) Q: f7 s8 _& x; f" n8 Y使能docker开机自启动。
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检查docker运行状态。 * b6 h( I. ^' F. ]
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" g5 f' N& h o: T: N' u8 u' s p4.2获取镜像( b5 z: d" T+ S1 E
运行此命令可以从Docker Hub上下载现成镜像。
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4 Z: z& r) s# }+ a. c! j/ N查看本地的镜像文件命令如下所示。 d/ B2 R! L- t+ P! F* T
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4.3创建容器
. O% {* ?6 \5 c: Y7 ]. M: l容器就是加载模板后运行的沙盒环境，具有运行时所需的可写文件层、应用程序也处于运行状态。概念上可能会与PC端常用的虚拟机混淆，虚拟机是包括内核、应用运行环境和其他系统环境的，而Docker容器就是独立运行的一个或一组应用以及他们必须的运行环境。 创建容器时，需要指定使用的镜像文件，这里使用上面用pull指令下载下来的镜像文件，创建命令如下所示。 ( s5 p: y) a+ N$ D2 X5 ~
$ X+ J1 c4 v# M! I' O) H8 o% r查看容器状态，命令如下所示，每个容器都有自己的CONTAINER_ID与NAMES，供后面的命令操作使用（可使用docker rename命令修改容器名，便于简便使用）。 # y& ~' j- O2 K) x# I+ I
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' y S! F# c7 q4.4启动容器# X* w3 f0 a3 G8 y2 F s- ], U
容器创建后，通过CONTAINER_ID与NAMES来操作容器，启动命令如下所示。 $ o! ^5 o$ y6 Q5 m% Q6 c
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上文所说，容器是运行一个或一组进程，docker ps命令里的COMMAND即为容器运行的进程，当前显示bash，即进入命令交互进程。通过以下命令进入容器内部。 6 R' F, g* Q4 r8 L0 J/ R* [1 ?) G
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进入后，可以操作容器内的命令，如下所示。
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通过exit命令，可退出容器，退出后容器就处于停止状态，如下所示。
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通过以上操作，我们就完成了硬件与底层的搭建，为ROS运行在这套开发板上做好了准备，下一章节将为大家带来ROS的部署方法。
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发表于 2022-9-28 11:32
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