《嵌入式系统》实验报告指导书(含答案)

1、实验一 熟悉嵌入式LINUX开发环境1、实验目的熟悉UP-TECHPXA270-S的开发环境。学会WINDOWS环境与嵌入式Linu环境共享资源的基本方法。2、实验内容学习UP-TECHPXA270-S系统的使用、XP和虚拟机之间传送文件方法以及UP-TECHPXA270-S和虚拟机之间共享目录的建立方法。3、预备知识了解UP-TECHPXA270-S的基本结构和配置，Linux基本知识。4、实验设备硬件：UP-TECHPXA270-S开发板、PC机（内存500M以上）。软件：PC机操作系统RADHAND LINUX 9+MIMICOM+RAM LINUX操作系统5、实验步骤（1）、在虚拟机下

2、练习Linux常用命令。（注意以下操作只能在rootBC root#，也就是root文件夹下运行，不然会导致系统不能启动） a. 学习命令通过“man *”和“* -help”得到的命令使用方法。 b学习并掌握如下命令： ls，cd ，pwd，cat，more，less，mkdir， rmdir ，rm，mv，cp，tar，ifconfig（2）、XP与虚拟机之间传送文件（Samba服务器建立、网络设置、文件传送）；（3）、了解系统资源和连线；（4）、开发板与虚拟机之间共享目录建立（设置NFS、开发板IP设置、目录挂载），挂载文件；（5）vi(vim)的使用（6）输入qt，启动桌面，按CTRL

3、+C退出 6、实验报告要求（1）、XP和虚拟机之间传送文件步骤； 虚拟机共享XP文件：选择虚拟机设置，设置要共享的文件启动Linux进入/mnt/hgfs即可看到共享文件夹服务器设置samba服务器(设置需要共享的目录)XP共享虚拟机文件：服务器设置samba服务器(设置需要共享的目录)确保网络的PING通（即在同一局域网）：1.虚拟机的192.168.1.234（RH9）2.XP的为192.168.1.1253.在XP 下点击开始-运行（192.168.1.234）4.用户名bc密码123456以上实现了Linux虚拟机(RH9)和XP的文件的共享（2）、开发板与虚拟机之间建立共享目录以及文

4、件挂载步骤；1. 服务器设置nfs服务器(设置需要共享的目录)2. 设置开发板的ip地址：ifconfig eth0 192.168.1.53. 在实验箱终端里输入mount -t nfs -o nolock 192.168.1. 234:/up-techpxa270/exp /mnt/nfs 4. /mnt/nfs即为共享目录（3）、请画出虚拟机、PC机和ARM实验箱之间的硬件连接图；（4）、在Linux中怎样配置网络；系统设置->网络,在新的选项卡中（5）、实验中遇到的问题与解决过程。第一个实验相对简单些就是熟悉实验环境,然后练习了文件挂载, 学会了开发板和虚拟机之间传送文件的方法。

5、挂载时我觉得难点是容易忽略IP的配置，若两者IP不在同一局域网，则挂载不成功。最后是练习VI编辑器的使用，VI编辑器在上学期学过，这次只是重新熟悉下。实验二 嵌入式LINUX系统的编程1、实验目的熟悉UP-TECHPXA270-S下Linux的开发环境，了解GNU/make工具的工作原理。学会使用makefile管理项目，学会编写一个Makefile文件。熟悉arm-linux-gcc交叉编译的使用，了解嵌入式开发的基本过程。2、实验内容新建一个目录，编写几个源文件，使用makefile 管理项目。学习在linux 下的编程和编译过程，以及UP-TECHPXA270-S 开发板开发环境的设置。

6、下载已经编译好的文件到UP-TECHPXA270-S 开发板中运行。3、预备知识C 语言的基础知识、程序调试的基础知识和方法，LINUX 的基本操作。4、实验设备及工具（包括软件调试工具）硬件：UP-TECHPXA270-S 嵌入式开发板、PC 机Pentumn500 以上, 硬盘10G 以上。软件：PC 机操作系统REDHAT LINUX 9.0 MINICOM ARM-LINUX 开发环境5、实验步骤（1）、建立工作目录（2）、编写程序源代码（3）、编写makefile 文件（4）、编译应用程序（5）、下载调试（6）、 写一个简单的工程，并输出自己的姓名和学号，利用Makefile管理工程

7、，并写出Makefile文件，进行调试。6、实验报告要求（1）、写清每步实验步骤的具体操作内容。1.建立工作目录：先挂载：服务器设置nfs服务器(设置需要共享的目录)设置开发板的ip地址：ifconfig eth0 192.168.1.5在实验箱终端里输入mount -t nfs -o nolock 192.168.1. 234:/up-techpxa270/exp /mnt/nfs /mnt/nfs即为共享目录在/mnt/nfs下建立自己的目录：mkdir cz2.编写程序源代码使用VI编辑器在工作目录写入源代码3.编写makefile 文件使用 vi makefile命令 来编写makef

8、ile文件4.编译应用程序使用编译命令：make f makefile 来编译程序5.下载调试在宿主PC上启动NFS服务并设置共享目录。就可进行两者通信了。6.写一个简单的工程，并输出自己的姓名和学号，利用Makefile管理工程，并写出Makefile文件，进行调试。(2)、简述Makefile文件的规则。Makefile文件 Makefile 一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作，因为 makefile就像一个Shell脚本一样，

9、其中也可以执行操作系统的命令。makefile是一个make的规则描述脚本文件，包括四种类型行：目标行、命令行、宏定义行和make伪指令行（如“include”）。makefile文件中注释以“#”开头。当一行写不下时，可以用续行符“”转入下一行。（3）、简述调试情况。先是*.h和*.c文件的编写，最后是makefile文件编写。写好makefile文件amake后，用命令：make f amake进行编译，但是一直提示一个错误，说是amake文件第6行出错，然后使用vi amake命令进行amake文件修改，但还是出错，花了半个多小时都没成功，后来重新编写amake文件才得以编译成功。我猜测

10、是第一次写amake文件时，加入了不能识别的字符。实验三 串行端口程序设计1、实验目的了解在Linux 环境下串行程序设计的基本方法； 掌握终端的主要属性及设置方法；熟悉终端IO 函数的使用；完成串口的收发处理。2、实验内容读懂程序源代码，学习终端IO 函数tcgetattr(), tcsetattr(),tcflush()的使用方法，学习将多线程编程应用到串口的接收和发送程序设计中。3、预备知识有 C 语言基础；掌握 Makefile 的编写和使用；掌握 Linux 下的程序编译与交叉编译过程4、实验设备及工具硬件：UP-TECHPXA270-S 嵌入式开发板、PC 机Pentumn500

11、以上, 硬盘10G 以上。软件：PC 机操作系统REDHAT LINUX 9.0 MINICOM ARM-LINUX 开发环境5、实验步骤(1)、将E盘下的03_tty复制到D:PXA270Share下；将虚拟机的共享打开；(2)、主机A的虚拟机添加串口，主机A的COM1与实验箱ttyS1相连，实验箱ttyS0与另一台PC机B相连；(3)、将每台虚拟机linux的/up-techpxa270/exp/basic/03_tty删除，将两台主机的D:PXA270Share03_tty复制到虚拟机linux下的/up-techpxa270/exp/basic下；(4)、进入/up-techpxa27

12、0/exp/basic/03_tty 目录，使用vi 编辑器或其他编辑器阅读理解serial_rcv和serial_send的源代码。(5)、分别编译serial_rcv和serial_send下的源文件生成可执行文件。(6)、自主选择作为发送端或接收端，并修改相应的代码。(7)、挂载PC机B的/up-techpxa270/exp到开发板的/mnt/nfs。(8)、在开发板和PC机Alinux下运行可执行程序，一个发送数据，一个接收数据。(9)、修改程序，使发送端发送一个特定字符给接收端，且发送端回显一个字符或一句话。6、实验报告要求(1)、写清每步实验步骤的具体操作内容。1.将E盘下的03_

13、tty复制到D:PXA270Share下；将虚拟机的共享打开：打开虚拟机，选择red hat 的设置，在“选项”的选项卡下打开虚拟机共享2.主机A的虚拟机添加串口，主机A的COM1与实验箱ttyS1相连，实验箱ttyS0与另一台PC机B相连；3.将每台虚拟机linux的/up-techpxa270/exp/basic/03_tty删除，分别将两台主机的D:PXA270Share03_tty复制到虚拟机linux下的/up-techpxa270/exp/basic下； 4.进入/up-techpxa270/exp/basic/03_tty 目录，使用vi 编辑器或其他编辑器阅读理解serial_

14、rcv和serial_send的源代码。5.分别编译serial_rcv和serial_send下的源文件生成可执行文件。使用make 命令在linux平台编译6.自主选择作为发送端或接收端，并修改相应的代码。7.挂载PC机B的/up-techpxa270/exp到开发板的/mnt/nfs。服务器设置nfs服务器(设置需要共享的目录)，设置开发板的ip地址：ifconfig eth0 192.168.1.5，在实验箱终端里输入mount -t nfs -o nolock 192.168.1. 234:/up-techpxa270/exp /mnt/nfs ，/mnt/nfs即为共享目录8.在开

15、发板和PC机Alinux下运行可执行程序，一个发送数据，一个接收数据。运行程序：./ serial9.修改程序，使发送端发送一个特定字符给接收端，且发送端回显一个字符或一句话。while(1)*serial_buf = getchar();if(getchar()=a)printf(“hello world!n”);write(serial_fd, serial_buf, 1);（2）、232串行通讯的数据格式是什么？（3）、串行通讯最少需要几根线，分别如何连接？最少需要3根线，分别是RXD（接收数据）、TXD（发送数据）、GND（信号地）。AB的地线相连，A的RXD接B的TXD，B的RXD接

16、A的TXD。（4）、分析Makefile文件。CROSS=arm-linux- /交叉编译CC=$(CROSS)gcc/GCC交叉编译器CPP=$(CROSS)g+/G+交叉编译INSTALL=installBIN=/usr/local/binWARNINGS = -Os -Wall -Wstrict-prototypes -Wmissing-prototypes -Wshadow -Wpointer-arith -Wcast-qual -Winline -I.CFLAGS= -O2 $(WARNINGS)MATH_LIB=-lmLIBS= $(MATH_LIB) lpthread /引用库文

17、件OBJ= serial.o main.o TARGET=serial/目标文件all: $(TARGET) $(OBJ)/下面一层层开始编译# Applications:serial: $(OBJ)$(CC) $(CFLAGS) -o $(TARGET) $(OBJ) $(LIBS)main.o: main.c$(CC) $(CFLAGS) -c -o $ $<serial.o: serial.c serial.h$(CC) $(CFLAGS) -c -o $ $</清除中间文件clean:echo "Cleaning up directory."rm -f

18、*.a *.o $(TARGET) (5)、简述调试情况。接收端开始不能运行，发现是Makefile错误。去掉#CROSS=arm-linux-之前的#即可编译。运行时，发送端输入一个字符并按下回车键，接收端可以显示出这个字符。然后是修改程序，使发送端发送一个特定字符给接收端，且发送端回显一个字符或一句话。发送端可以回显，但是接收端会多出一个字符，我猜测是由于缓冲区没有清除的原因。实验四 多线程应用程序设计1、实验目的了解多线程程序设计的基本原理，学习pthread库函数的使用。2、实验内容读懂pthread.c的源代码，熟悉几个重要的PTHREAD库函数的使用。掌握共享锁和信号量的使用方法。

19、3、预备知识熟练使用C语言，掌握在Linux下常用编辑器的使用，掌握Makefile的编写和使用，掌握Linux下的程序编译与交叉编译过程。4、实验设备及工具硬件：UP-TECHPXA270-S 嵌入式实验仪，PC 机pentumn500 以上, 硬盘10G 以上软件：PC 机操作系统REDHAT LINUX 9.0 MINICOM AMRLINUX 开发环境5、实验步骤（1）进入exp/basic/02_pthread目录，使用vi编辑器或其他编辑器阅读理解源代码；（2）运行make产生pthread可执行文件；（3）切换到minicom终端窗口，使用NFS mount开发主机的/up-te

20、chpxa270到/mnt目录；（4）进入/mnt/exp/basic/02_pthread目录，运行./pthread，观察运行结果的正确性，若显示结果太快，可以用以下命令输出显示结果到pthread.txt文件./pthread >pthread.txt，然后再用cat pthread.txt查看文件内容，结合程序分析结果；（5）加入一个新的线程用于处理键盘输入，并在按特定字符时终止所有线程。6、实验报告要求（1）写清每步实验步骤及具体操作内容；1.进入exp/basic/02_pthread目录，使用VI命令即可打开源代码进行阅读2.运行make产生pthread可执行文件3.挂载

21、：服务器设置nfs服务器(设置需要共享的目录)，设置开发板的ip地址：ifconfig eth0 192.168.1.5，在实验箱终端里输入mount -t nfs -o nolock 192.168.1. 234:/up-techpxa270/exp /mnt/nfs ，/mnt/nfs即为共享目录4. 进入/mnt/exp/basic/02_pthread目录，运行./pthread，观察运行结果的正确性，若显示结果太快，可以用以下命令输出显示结果到pthread.txt文件./pthread >pthread.txt，然后再用cat pthread.txt查看文件内容，结合程序分析

22、结果；最后的结果：put->998put->999producer stopped!993->get994->get995->get996->get997->get998->get999->getconsumer stopped!5.加入一个新的线程用于处理键盘输入，并在按特定字符时终止所有线程。void listener(void *data)if(getch()=q)pthread_cancel(id1); pthread_cancel(id2); pthread_exit(0);（2）写出程序pthread.c的分析；#include

23、 <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>#include "pthread.h"#define BUFFER_SIZE 16/* 设置一个整数的圆形缓冲区*/struct prodcons int bufferBUFFER_SIZE; /* 缓冲区数组*/pthread_mutex_t lock; /* 互斥锁*/int readpos, writepos; /* 读写的位置*/pthread_cond_t notempty; /* 缓冲区非空信号pthread_cond_t notfu

24、ll; /*缓冲区非满信号*/;/*-*/*初始化缓冲区*/void init(struct prodcons * b)pthread_mutex_init(&b->lock, NULL); /*初始化后处于解锁状态*/pthread_cond_init(&b->notempty, NULL); /*指针为空时默认状态*/pthread_cond_init(&b->notfull, NULL);b->readpos = 0;b->writepos = 0;/*-*/* 向缓冲区中写入一个整数*/void put(struct prodcon

25、s * b, int data)pthread_mutex_lock(&b->lock);/*等待缓冲区非满*/while (b->writepos + 1) % BUFFER_SIZE = b->printf("wait for not fulln");pthread_cond_wait(&b->notfull, &b->lock);/*写数据并且指针前移*/b->bufferb->writepos = data;b->writepos+;if (b->writepos >= BUFFER

26、_SIZE) b->writepos = /*设置缓冲区非空信号*/pthread_cond_signal(&b->notempty);pthread_mutex_unlock(&b->lock);/*-*/*从缓冲区中读出一个整数*/int get(struct prodcons * b)int data;pthread_mutex_lock(&b->lock);/* 等待缓冲区非空*/while (b->writepos = b->readpos) printf("wait for not emptyn");p

27、thread_cond_wait(&b->notempty, &b->lock);/* 读数据并且指针前移*/data = b->bufferb->readpos;b->readpos+;if (b->readpos >= BUFFER_SIZE) b->readpos = 0;/* 设置缓冲区非满信号*/pthread_cond_signal(&b->notfull);pthread_mutex_unlock(&b->lock);return data;/*-*/#define OVER (-1)st

28、ruct prodcons buffer;/*-*/void * producer(void * data) /*生产者进程函数*/int n;for (n = 0; n < 1000; n+) printf(" put->%dn", n);put(&buffer, n);put(&buffer, OVER);printf("producer stopped!n");return NULL;/*-*/void * consumer(void * data) /*消费者进程函数*/int d;while (1) d = get(

29、&buffer);if (d = OVER ) break;printf(" %d->getn", d);printf("consumer stopped!n");return NULL;/*-*/int main(void)pthread_t th_a, th_b;void * retval;/*存储被等待线程的返回值*/init(&buffer);pthread_create(&th_a, NULL, producer, 0);pthread_create(&th_b, NULL, consumer, 0);/*

30、 等待生产者和消费者结束*/pthread_join(th_a, &retval);pthread_join(th_b, &retval);return 0;(3) 写出修改后的代码并加以说明；void listener(void *data)if(getch()=q)pthread_cancel(id1); pthread_cancel(id2); pthread_exit(0);在main函数中：int main(void)pthread_t th_a, th_b，th_a;void * retval;init(&buffer);pthread_create(&am

31、p;th_a, NULL, producer, 0);pthread_create(&th_b, NULL, consumer, 0);pthread_create(&th_c, NULL, listener, 0);/* 等待生产者和消费者结束*/pthread_join(th_a, &retval);pthread_join(th_b, &retval);pthread_join(th_c, &retval);return 0;（4）实验中遇到的问题与解决过程？实验时先是看懂代码，其中有很多函数都没见过，更没用过，先是网上查资料，看API文档，逐一的

32、看懂函数。然后是整体思路的理解，消费者怎么工作，生产者怎么工作，他们是怎么互斥的。然后是改正代码实现：加入一个新的线程用于处理键盘输入，并在按“q“时终止所有线程。开始为了接收按键用了<conio.h>但是linux下没有这个库函数，问了其他同学，才发现自己将问题想复杂了，直接用getch()即可，然后经过调试就完成了实验任务。实验五 内核驱动设计入门-模块方式驱动实验1、实验目的学习在LINUX 下进行驱动设计的原理；掌握使用模块方式进行驱动开发调试的过程。2、实验内容在PC 机上编写简单的虚拟硬件驱动程序并进行调试，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

33、程。3、预备知识有 C 语言基础；掌握 Makefile 的编写和使用；掌握 Linux 下的程序编译与交叉编译过程。有驱动开发的基本知识。4、实验设备及工具硬件：PC 机pentumn500 以上, 硬盘40G 以上,内存大于128M。软件：PC 机操作系统REDHAT LINUX 9.0 MINICOM AMRLINUX 开发环境5、实验步骤(1) 认真阅读实验原理，理解驱动的体系结构(2) 熟悉程序源代码及Makefile (/up-techpxa270/exp/drivers/01_moddriver)(3) 编译程序(4) 程序挂载(5) 驱动调试 插入模块insmod hello.

34、ko(6) 删除模块 rmmod hello.ko(7) 分析demo.c我们可以直接使用cat /dev/demo 调用驱动的read 函数，测试读过程。6、实验报告要求（1）、写清每步实验步骤的具体操作内容。1.认真阅读实验原理，理解驱动的体系结构2.进入/up-techpxa270/exp/drivers/01_moddriver目录，使用vi命令打开源代码和Makefile3.使用make命令编译程序4. 程序挂载：服务器设置nfs服务器(设置需要共享的目录)，设置开发板的ip地址：ifconfig eth0 192.168.1.5，在实验箱终端里输入mount -t nfs -o n

35、olock 192.168.1. 234:/up-techpxa270/exp /mnt/nfs ，/mnt/nfs即为共享目录5.插入模块：命令insmod hello.ko6.删除模块：命令rmmod hello.ko7.分析demo.c：使用vi打开demo.c文件，并对照实验指导书分析各个函数的功能。（2）、模块与应用程序的区别？1.应用程序是从头到尾执行单个任务;模块却只是预先注册自己以便服务于将来的某个请求，其中，函数init_module(模块的入口)的任务是为以后调用模块函数预先做准备，函数cleanup_module(模块的第二入口)是在模块卸载时调用。2.应用程序可以调用它

36、未定义的函数，因为在连接过程能够解析外部引用从而使用适当的函数库;模块仅仅被连接到内核，因此它仅能调用有内核导出的函数(如printk)，而没有任何可连接的库。3.应用程序开发过程中的段错误是无害的，并且总是可以使用调试器跟踪到源代码中的问题所在;内核模块的一个错误即使不对整个系统是致命的，也至少会对当前进程造成致命错误。4.应用程序运行于用户空间，处理器禁止其对硬件的直接访问以及对内存的未授权访问;内核模块运行于内核空间，可以进行所有操作。5.应用程序一般不必担心发生其他情况而改变它的运行环境;内核模块编程则必须考虑并发问题的处理。（3）、编译、调试情况。编译后，插入模块：insmod he

37、llo.ko，可在开发板上显示 hello world！删除模块：rmmod hello.ko，删除模版时也会显示一句话。实验六 Qt/E应用程序设计1、实验目的1.了解在Linux下安装Qt以及Qt/Embedded的基本步骤；2.学会在嵌入式设备上Qt/E平台下使用Virtual framebuffer显示程序结果；2、实验内容1.在Linux下编译和使用Qt/E平台；2.在Qt/E平台下编译和运行一个程序使用Virtual framebuffer显示运行结果；并且运行结果可以在实验箱上显示。3、预备知识1.熟悉使用C+语言程序设计；2.掌握Linux下常用编辑器的使用；3.掌握Linux

38、下程序编译；4.熟悉Qt程序设计；4、实验室设备和工具硬件：PC机Pentumn500以上, 硬盘10G以上。软件：PC机操作系统REDHAT LINUX 9.0 MINICOM ARM-LINUX开发环境5、实验步骤（1）解压安装包并设置环境变量（2）编译Qt/Embedded（3）查看运行结果（4）在开发板上看运行结果6、实验报告要求（1）、写出具体实验流程及操作内容1. 解压安装包并设置环境变量安装Tmakecd /pxa270Qttar xzf tmake-1.13.tar.gzexport TMAKEDIR=$PWD/tmake-1.13安装Qt 2.3.2cd /pxa270Qttar xzf qt-x11-2.3.2.tar.gzexport QT2DIR=$PWD/qt-2.3.2安装Qt/Embeddedcd /pxa270Qttar xzf qt-embedded-2.3.10-free.tar.export