嵌入式系统设计与开发实验指导书.doc

南昌工程学院嵌入式系统设计与开发实验指导书2011年9月目 录实验一嵌入式系统基本操作(9.14)实验二linux编程基础(9.21)实验三设备文件和驱动程序安装(10.12)实验四DEMO驱动程序(10.19)实验五AD驱动程序(10.26)实验六MiniGUI应用程序设计(11.2)实验七嵌入式数据库程序设计(11.9)实验八QT应用程序设计(11.16)实验一：嵌入式系统基本操作一、实验目的1撑握实验箱的基本操作。2掌握利用telnet协议控制远程的计算机。3掌握利用nfs服务，将远程计算机的硬盘作为本地硬盘使用。二、实验设备和仪器1计算机2UP-2410S实验箱三、实验内容及要求 1实验箱和宿主机的硬件连接（串行线和网络的连接），运行实验箱上的程序。2在终端方式学习linux命令的基本操作。（1）画出计算机的目录结构（使用ls和cd命令）（2）创建目录和复制文件（使用mkdir和cp命令）（3）查看和设置IP地址（使用ifconfig命令）（4）新增用户及修改口令（使用adduser和passwd命令）（5）查看系统服务（使用service命令）（6）挂载FAT分区（使用mount命令）3利用telnet协议操作远程计算机。4利用nfs服务，将远程计算机上的目录挂载到本机。四、实验原理及步骤 1操作实验箱 利用终端（串口协议）来操作实验箱。具体步骤如下：（1）连接电缆线第一步：将串口线，一端连接到计算机的COM1口，另一端接实验箱的COM1口。第二步：将网线，一端连接到计算机的RJ45接口，另一端接实验箱的NIC-1口。第三步：插上实验箱的电源思考：串口线和网线分别实现什么功能？（2）画出实验箱的目录结构第一步：打开计算机（缩主机）,进入进入Linux操作系统。第二步：单击“开始/系统工具/终端”，进入终端窗口。第三步：在终端下运行minicom。注：如果是第一次运行minicom，则要进行设置，即设置串口为：ttyS0,传输率为：115200 8N1，数据流控制选择：NO。第四步：打开实验箱电源，这时在minicom窗口，出现显示。按“Enter”键，实验箱开始启动Linux操作系统。第五步：使用ls和cd命令画出目录结构。（3）运行实验箱上的程序第1步：仔细分析实验箱的目录结构，看看应用程序存放在什么目录。第2步：运行一个动画程序（程序存放的绝对路径是：/mnt/yaffs/mplay，播放器文件名是：mplay，动画文件名假设是:test.avi），输入以下命令：/mnt/yaffscd mplay/mnt/yaffs/mplay./mplay test.avi第3步：运行MiniGUI、MP3等其它应用程序2学习linux命令的基本操作第1步：进入终端方式依次单击“开始/系统工具/终端”，这时会弹出一个窗口，在窗口出现如下提示：rootlocalhost root#思考：“rootlocalhost root”的各部分（如：root）代表什么意思？第2步：使用“ls”查看文件和目录。rootlocalhost root#ls思考：显示的文件和目录有好几种颜色，它们代表什么意思。它有那些参数？第3步：使用“cd”命令更改路径。思考：它和DOS下的CD的使用有什么区别？第4步：使用“cp”命令复制文件第5步：使用“mkdir”新建文件夹第6步：使用“rm”命令删除文件第7步：使用“ifconfig”命令设置IP地址第8步：使用adduser和passwd命令新增加一个用户第9步：使用service命令查看系统服务第10步：使用“mount”命令挂载FAT文件系统，先使用fdisk l查看硬盘分区信息。3利用telnet协议控制远程的计算 设网络连接如图1所示。目前要利用计算机A来操作计算机B。所以要将计算机B作为telnet服务器，然后计算机A利用telnet协议登录计算机B，并对其进行操作。图1 网络连接图第1步：在计算机B上设置telnet服务进入终端方式运行setup选中telnet服务，重启计算机。第2步：计算机A利用telnet协议登录计算机B telnet 192.168.0.115 登录时使用普通用户，再用su命令转为根用户（su l root）。第3步：在计算机B上可以使用命令who查看有多少用户登录本机。第4步：这时可以用命令进行各种操作。4nfs服务器的设置操作第1步：进入终端方式运行setup第2步：“防火墙”设为“no firewall”。在system servers项中，选中nfs和telnet服务，去除“iptables”和“ipchains”服务，然后保存设置并退出。第3步：修改nfs服务权限，即修改“etc/exports”的文件内容。每一行表示一个权限设置，格式为：提供的目录 （计算机名或IP地址）（权限）第4步：启动nfs服务器，使其生效。重启计算机。第5步：客户机使用nfs服务器的目录，使用mount目录 mount t nfs IP地址：目录 目录或 mount o nolock IP地址：目录 目录第六步：telnet远程操作其它计算机五、实验报告要求：1、要求画出实验箱的目录结构。2、nfs操作过程。3、如何挂U盘和Windows的FAT分区。实验二：Linux编程基础一、实验目的1撑握gcc程序编译2撑握gdb程序调试（选做）。3撑握makefile工具管理的使用。二、实验设备和仪器1计算机 2嵌入式实验箱三、实验内容及要求 1编写一应用程序，使用gcc进行编译，并分别使用-o, -g static, -O2选项。2编写一应用程序，使用gdb对程序进行调试。3实现1个应用程序，这个应用程序由2个C文件构成，使用Makefile来完成文件的编译。四、实验原理及步骤 1gcc编译程序具体步骤如下：第一步：用vi编写一个C语言应用程序hello.c。hello.c文件内容如下：#include void main() printf(hello worldn); return 0;第二步：使用gcc编译程序#gcc o hello hello.c第三步：运行可执行程序#./hello第四步：用vi编写一个C语言应用程序optimize.c。optimize.c文件内容如下：#include int main(void)double counter;double result;double temp;for (counter = 0; counter 2000.0 * 2000.0 * 2000.0 / 20.0 + 2020; counter += (5 - 1) / 4)temp = counter / 1979;result = counter;printf(Result is %lfn, result);return 0;第五步：观察优化选项编译的效果，具体步骤如下：gcc optimize.c o optimizetime ./ optimize 观察程序运行使用的时间gcc O1 optimize.c o optimizetime ./ optimize 再观察程序运行使用的时间第六步：使用gcc的其它参数进行编译，gcc参如下表：选项说明-o FileName指定输出文件名，如果没有指定，缺省文件名是：a.out-c只编译生成目标文件，后缀为.o-g在执行程序中包括标准调试信息-O对程序进行优化编译、链接，提高程序的执行效率。-I DirName将DirName加入到头文件的搜索目录列表中-L DirName将DirName加入到库文件的搜索目录列表中，在缺省情况下gcc只链接共享库。-l FOO链接名为libFOO的函数库-static静态链接库文件2GDB调试程序具体步骤如下：第一步：用vi编写一个C语言应用程序GDB_test.c（教材P34）。第二步：带调试参数-g进行编译#gcc g GDB_test.c o GDB_test第三步：启动GDB调试，开始调试#gdb GDB_test第四步：使用用gdb的命令进行调试（教材的P35-P40）。3利用Makefile管理工具编译程序。具体步骤如下：第一步：用vi编写4个C语言应用程序和头文件。这4个文件分别是menu.c, menu.h, music.c和picture.c。(文件的内容见教材P42-43)第二步：在当前目录用vi编写Makefile文件(文件的内容见教材P43-44)第三步：编译#make第四步：运行可执行程序#./menu五、实验报告要求：1、总结gcc常用选项及功能。2、总结gdb常用命令及功能。3、总结Makefile常用预定义变量及功能。4、思考：不同目录下文件Makefile如何编写？实验三：设备文件和驱动程序安装一、实验目的1撑握设备文件、主设备号、驱动程序之间的关系。2撑握驱动程序的加载方法。 3学习驱动开发调试的过程。二、实验设备和仪器1计算机 2嵌入式实验箱三、实验内容及要求 1在PC机准备一个模块驱动程序，并安装。2查看驱动程序的主设备号和模块名称。3创建一个设备文件。4编写一个应用程序使用设备文件。5在实验箱上进行相同的操作。四、实验原理及步骤 实验箱上的直流电机、步进电机的驱动程序的加载方式是：动态加载（模块化编译）；AD驱程序是：静态加载（直接编译）。lsmod命令可以查看模块化驱动程序的使用情况，可以用cat /proc/devices命令查看系统所有的设备（及主设备）的使用情况。（1）查看设备文件及主设备号 进入/dev目录， 用ls l命令查看 仔细观察屏幕显示，并能知道每个符号的含义（2）查看已加载的（模块化）驱动程序 使用lsmod命令，分析显示的内容 运行cat /proc/devices，将显示的结果与上面进行比较。 理解什么叫动态加载和静态加载（3）加载demo.o驱动程序 加载驱动程序(insmod demo.o) 查看是否加载成功（lsmod和用ls查看设备文件名是否存在）（4）创建设备文件 运行cat /proc/devices查看demo的主设备号 创建设备文件（mknod /dev/demo c 249 0） 运行测试程序并观察结果（5）在实验箱上加载直流电机驱动程序 insmod s3c2410-dc-motor.o lsmod ./dcm-main（6）在实验箱上加载步进电机驱动程序 insmod s3c2410-exio.o lsmod ./stepmotor五、实验报告要求：1、简述设备文件、主设备号、驱动程序之间的关系？实验四：DEMO驱动程序一、实验目的1撑握在linux下进行驱动程序设计的原理。2掌握使用模块方式进行驱动开发调试的过程。3掌握linux驱动程序的框架结构二、实验设备和仪器1计算机 2嵌入式实验箱三、实验内容及要求 在PC机上编写简单的虚拟硬件驱动程序并进行调度，实验驱动的各个接口函数的实现，分析并理解驱动与应用程序的交互过程。四、实验原理及步骤 实验箱上的直流电机、步进电机的驱动程序的加载方式是：动态加载（模块化编译）；AD驱程序是：静态加载（直接编译）。lsmod命令可以查看模块化驱动程序的使用情况，可以用cat /proc/devices命令查看系统所有的设备（及主设备）的使用情况。（1）阅读源程序demo.c驱动程序 理解各函数的功能 了解入口和出口函数（2）编译驱动程序 编写Makefile文件 运行make命令（3）加载驱动程序 insmod demo.o lsmod（4）创建设备文件 mknod /dev/demo c 249 0（5）阅读测试程序test_demo.c（6）编译应用程序 gcc test_demo.c o test_demo（7）运行程序 运行测试程序，并理解运行的结果。五、实验报告要求：1、驱动程序内部有那部函数？驱动程序给应用程序提供那些标准函数？2、思考驱动程序和设备文件之间的关系。实验五：AD驱动程序一、实验目的1学习AD转换的工作的原理。 2学习AD驱动程序和编写方法。二、实验设备和仪器1计算机 2嵌入式实验箱三、实验内容及要求 1. 学习AD测试程序。2.学习多线程控制程序。3. 编写利用电位器的电压值来控制直流电机的运行。四、实验原理及步骤 实验原理实验的硬件电路 逐次逼近型A/D转换原理 S3C2410X内置的A/D转换器框图2.实验步骤（1）阅读AD源程序（2）编译AD源程序成可执行程序（3）将AD可执行程序下载到实验箱 （4）执行AD程序（5）编写控制程序、编译并执行。五、实验报告要求：1、要求根据要求写出祥细具体操作步骤。2、思考如何用C语言程序给寄存器置位（置0或置1）。实验六：MiniGUI应用程序设计一、实验目的1学习MiniGUI程序的结构2学习MiniGUI程序的编译方法。 3学习MiniGUI主窗口、对话框和菜单程序的编写方法。二、实验设备和仪器1计算机 2嵌入式实验箱三、实验内容及要求 1.阅读MiniGUI主窗口程序，然后编译并运行。2修改程序中存在的错误。3 在dialog.c程序中增加一个名为“hello”的按钮，按钮的ID号为115。四、实验原理及步骤 实验源程序在05_MiniguiExp/host目录下(arm目录下是编译成实验箱上运行的程序)。(1)编译主窗口程序（在缩主机上运行） 阅读主窗口源程序（host/helloworld.c）。 阅读Makefile文件。 进入控制台（Alt_ctrl+F1） 运行程序 并运行观察结果.(2)编译主窗口程序（在实验箱上运行） 阅读主窗口源程序（arm/helloworld.c）。 阅读Makefile文件。 操作实验箱，并挂载nfs 运行程序 并运行观察结果.（3）有菜单的主窗口 阅读源程序（host/menu1.c menu2.c menu3.c）。 阅读Makefile文件。 编译，并运行实验源程序在05_MiniguiExp/host目录下(arm目录下是编译成实验箱上运行的程序)。(1)编译对话框程序 阅读主窗口源程序（host/dialog.c）。 阅读Makefile文件。 进入控制台（Alt_ctrl+F1） 运行程序 并运行观察结果.(2)编译装载图片程序 阅读主窗口源程序（host/loadbmp.c）。 阅读Makefile文件。 进入控制台（Alt_ctrl+F1） 运行程序 并运行观察结果.五、实验报告要求：1、要求写出对话框使用的具体函数及其功能。2、思考如何在程序中添加一些自己的功能。实验七：嵌入式数据库应用一、实验目的1学习嵌入式数据库的应用。二、实验设备和仪器1计算机 三、实验内容及要求 1.阅读嵌入式数据库的资料2 学习SQLite3数据库的使用四、实验原理及步骤 1：安装SQLite3数据库。2：用SQLite3的相关命令实