《嵌入式系统》实验报告指导书

《嵌入式系统》实验报告指导书.试验一熟识嵌入式LINUX开发环境

1、试验目的

熟识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、试验内容

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和虚拟机之间共享名目的建立方法。

3、预备学问

了解UP-TECHPXA270-S的基本结构和配置，Linux基本学问。

4、试验设备

硬件：UP-TECHPXA270-S开发板、PC机（内存500M以上）。

软件：PC机操作系统RADHANDLINUX9+MIMI+RAMLINUX操作系统

5、试验步骤

（1）、在虚拟机下练习Linux常用命令。（留意以下操作只能在#，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．学习并把握如下命令：

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名目建立（设置NFS、开发板IP设置、名目挂载），挂载文件；

（5）vi(vim)的使用

（6）输入qt，启动桌面，按CTRL+C退出

6、试验报告要求

（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(设置需要共享的名目)

XP共享虚拟机文件：

服务器设置——samba服务器(设置需要共享的名目)

确保网络的PING通（即在同一局域网）：

1.虚拟机的19

34（RH9）

2.XP的为25

3.在XP下点击开头-》运行（\\34）

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名目以及文件挂载步骤；

1.服务器设置——nfs服务器(设置需要共享的名目)

2.设置开发板的ip地址：ifconfigeth0

3.在试验箱终端里输入mount-tnfs-onolock192.168.1.

234:/up-techpxa270/exp/mnt/nfs

4./mnt/nfs即为共享名目

（3）、请画出虚拟机、PC机和ARM试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）、试验中遇到的问题与解决过程。

第一个试验相对简洁些就是熟识试验环境,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。挂载时我觉得难点是简单忽视IP的配置，若两者IP不在同一局域网，则挂载不胜利。最终是练习VI编辑器的使用，VI编辑器在上学期学过，这次只是重新熟识下。

试验二嵌入式LINUX系统的编程

1、试验目的

熟识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。熟识arm-linux-gcc交叉编译的使用，了解嵌入式开发的基本过程。

2、试验内容

新建一个名目，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。下载已经编译好的文件到UP-TECHPXA270-S开发板中运行。

3、预备学问

C语言的基础学问、程序调试的基础学问和方法，LINUX的基本操作。

4、试验设备及工具（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REDHATLINUX9.0＋MINI＋ARM-LINUX开发环境

5、试验步骤

（1）、建立工作名目

（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）、写一个简洁的工程，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。

6、试验报告要求

（1）、写清每步试验步骤的详细操作内容。

1.建立工作名目：

先挂载：服务器设置——nfs服务器(设置需要共享的名目)

设置开发板的ip地址：ifconfigeth0

在试验箱终端里输入

mount-tnfs-onolock192.168.1.234:/up-techpxa270/exp/mnt/nfs/mnt/nfs即为共享名目

在/mnt/nfs下建立自己的名目：mkdircz

2.编写程序源代码

使用VI编辑器在工作名目写入源代码

3.编写makefile文件

使用vimakefile命令来编写makefile文件

4.编译应用程序

使用编译命令：make–fmakefile来编译程序

5.下载调试

在宿主PC上启动NFS服务并设置共享名目。就可进行两者通信了。

6.写一个简洁的工程，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文件的规章。

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名目中，makefile定义了一系列的规章来指定，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，甚至于进行更简单的功能操作，由于makefile就像一个Shell脚本一样，其中也可以执行操作系统的命令。

makefile是一个make的规章描述脚本文件，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文件中解释以“#”开头。当一行写不下时，可以用续行符“\”转入下一行。

（3）、简述调试状况。

先是*.h和*.c文件的编写，最终是makefile文件编写。写好makefile文件amake后，用命令：make–famake进行编译，但是始终提示一个错误，说是amake文件第6行出错，然后使用viamake命令进行amake文件修改，但还是出错，花了半个多小时都没胜利，后来重新编写amake文件才得以编译胜利。我猜想是第一次写amake文件时，加入了不能识别的字符。

试验三串行端口程序设计

1、试验目的

了解在Linux环境下串行程序设计的基本方法；

把握终端的主要属性及设置方法；熟识终端IO函数的使用；完成串口的收发处理。

2、试验内容

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、预备学问

有C语言基础；把握Makefile的编写和使用；把握Linux下的程序编译与交叉编译过程

4、试验设备及工具

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REDHATLINUX9.0＋MINI＋ARM-LINUX开发环境

5、试验步骤

(1)、将E盘下的03_tty复制到D:\PXA270\Share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1与试验箱ttyS1相连，试验箱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:\PXA270\Share\03_tty复制到虚拟机linux下的/up-techpxa270/exp/basic下；

(4)、进入/up-techpxa270/exp/basic/03_tty名目，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、试验报告要求

(1)、写清每步试验步骤的详细操作内容。

1.将E盘下的03_tty复制到D:\PXA270\Share下；将虚拟机的共享打开：打开虚拟机，选择redhat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1与试验箱ttyS1相连，试验箱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:\PXA270\Share\03_tty复制到虚拟机linux下的/up-techpxa270/exp/basic下；

4.进入/up-techpxa270/exp/basic/03_tty名目，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。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(设置需要共享的名目)，设置开发板的ip地址：ifconfigeth0，在试验箱终端里输入mount-tnfs-onolock192.168.1.234:/up-techpxa270/exp/mnt/nfs，/mnt/nfs即为共享名目

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。

运行程序：./serial

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。

while(1)

{

*serial_buf=getchar();

if(getchar()==’a’){

printf(“helloworld!\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=install

BIN=/usr/local/bin

WARNINGS=-Os-Wall-Wstrict-prototypes-Wmissing-prototypes-Wshadow

-Wpointer-arith-Wcast-qual-Winline-I.

CFLAGS=-O2$(WARNINGS)

MATH_LIB=-lm

LIBS=$(MATH_LIB)–lpthread//引用库文件

OBJ=serial.omain.o

TARGET=serial//目标文件

all:$(TARGET)$(OBJ)

//下面一层层开头编译

#Applications:

serial:$(OBJ)

$(CC)$(CFLAGS)-o$(TARGET)$(OBJ)$(LIBS)

main.o:main.c

$(CC)$(CFLAGS)-c-o$@$pthread.txt，然后再用catpthread.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全部线程。

6、试验报告要求

（1）写清每步试验步骤及详细操作内容；

1.进入exp/basic/02_pthread名目，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：服务器设置——nfs服务器(设置需要共享的名目)，设置开发板的ip地址：ifconfigeth0，在试验箱终端里输入mount-tnfs-onolock192.168.1.234:/up-techpxa270/exp/mnt/nfs，/mnt/nfs即为共享名目

4.进入/mnt/exp/basic/02_pthread名目，运行./pthread，观看运行结果的正确性，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catpthread.txt查看文件内容，结合程序分析结果；

最终的结果：

put-->998

put-->999

producerstopped!

993-->get

994-->get

995-->get

996-->get

997-->get

998-->get

999-->get

consumerstopped!

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全部线程。voidlistener(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

#include

#include

#include"pthread.h"

#defineBUFFER_SIZE16

/*设置一个整数的圆形缓冲区*/

structprodcons{

intbuffer;/*缓冲区数组*/

pthread_mutex_tlock;/*互斥锁*/

intreadpos,writepos;/*读写的位置*/

pthread_cond_tnotempty;/*缓冲区非空信号pthread_cond_tnotfull;/*缓冲区非满信号*/

};

/*--------------------------------------------------------*/

/*初始化缓冲区*/

voidinit(structprodcons*b)

{

pthread_mutex_init(/*初始化后处于解锁状态*/

pthread_cond_init(/*指针为空时默认状态*/pthread_cond_init(

b->readpos=0;

b->writepos=0;

}

/*--------------------------------------------------------*/

/*向缓冲区中写入一个整数*/

voidput(structprodcons*b,intdata)

{

pthread_mutex_lock(

/*等待缓冲区非满*/

while((b->writepos+1)%BUFFER_SIZE==b->printf("waitfornotfull\n");

pthread_cond_wait(

}

/*写数据并且指针前移*/

b->buffer=data;

b->writepos++;

if(b->writepos>=BUFFER_SIZE)b->writepos=/*设置缓冲区非空信号*/pthread_cond_signal(

pthread_mutex_unlock(

}

/*--------------------------------------------------------*/

/*从缓冲区中读出一个整数*/

intget(structprodcons*b)

{

intdata;

pthread_mutex_lock(

/*等待缓冲区非空*/

while(b->writepos==b->readpos){

printf("waitfornotempty\n");

pthread_cond_wait(

}

/*读数据并且指针前移*/

data=b->buffer;

b->readpos++;

if(b->readpos>=BUFFER_SIZE)b->readpos=0;

/*设置缓冲区非满信号*/

pthread_cond_signal(

pthread_mutex_unlock(

returndata;

}

/*--------------------------------------------------------*/

#defineOVER(-1)

structprodconsbuffer;

/*--------------------------------------------------------*/

void*producer(void*data)/*生产者进程函数*/

{

intn;

for(n=0;n%d\n",n);

put(

}

put(

printf("producerstopped!\n");

returnNULL;

}

/*--------------------------------------------------------*/void*consumer(void*data)/*消费者进程函数*/

{

intd;

while(1){

d=get(

if(d==OVER)break;

printf("%d-->get\n",d);

}

printf("consumerstopped!\n");

returnNULL;

}

/*--------------------------------------------------------*/intmain(void)

{

pthread_tth_a,th_b;

void*retval;/*存储被等待线程的返回值*/

init(

pthread_create(

pthread_create(

/*等待生产者和消费者结束*/

pthread_join(th_a,

pthread_join(th_b,

return0;

}

(3)写出修改后的代码并加以说明；

voidlistener(void*data)

{

if(getch()=’q’){

pthread_cancel(id1);

pthread_cancel(id2);}

pthread_exit(0);

}

在main函数中：

intmain(void)

{

pthread_tth_a,th_b，th_a;

void*retval;

init(

pthread_create(

pthread_create(

pthread_create(

/*等待生产者和消费者结束*/

pthread_join(th_a,

pthread_join(th_b,

pthread_join(th_c,

return0;

}

（4）试验中遇到的问题与解决过程？

试验时先是看懂代码，其中有许多函数都没见过，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“时终止全部线程。开头为了接收按键用了但是linux下没有这个库函数，问了其他同学，才发觉自己将问题想简单了，直接用getch()即可，然后经过调试就完成了试验任务。

试验五内核驱动设计入门-模块方式驱动试验

1、试验目的

学习在LINUX下进行驱动设计的原理；把握使用模块方式进行驱动开发调试的过程。

2、试验内容

在PC机上编写简洁的虚拟硬件驱动程序并进行调试，试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。

3、预备学问

有C语言基础；

把握Makefile的编写和使用；

把握Linux下的程序编译与交叉编译过程。

有驱动开发的基本学问。

4、试验设备及工具

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REDHATLINUX9.0＋MINI＋AMRLINUX开发环境

5、试验步骤

(1)仔细阅读试验原理，理解驱动的体系结构

(2)熟识程序源代码及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insmodhello.ko

(6)删除模块rmmodhello.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、试验报告要求

（1）、写清每步试验步骤的详细操作内容。

1.仔细阅读试验原理，理解驱动的体系结构

2.进入/up-techpxa270/exp/drivers/01_moddriver名目，使用vi命令打开源代码和Makefile

3.使用make命令编译程序

4.程序挂载：

服务器设置——nfs服务器(设置需要共享的名目)，设置开发板的ip地址：ifconfigeth0，在试验箱终端里输入mount-tnfs-onolock192.168.1.234:/up-techpxa270/exp/mnt/nfs，/mnt/nfs即为共享名目

5.插入模块：命令insmodhello.ko

6.删除模块：命令rmmodhello.ko

7.分析demo.c：使用vi打开demo.c文件，并对比试验指导书分析各个函数的功能。

（2）、模块与应用程序的区分？

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恳求，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预备，函数cleanup_module(模块的其次入口)是在模块卸载时调用。

2.应用程序可以调用它未定义的函数，由于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，可以进行全部操作。

5.应用程序一般不必担忧发生其他状况而转变它的运行环境;内核模块编程则必需考虑并发问题的处理。

（3）、编译、调试状况。

编译后，插入模块：insmodhello.ko，可在开发板上显示helloworld！

删除模块：rmmodhello.ko，删除模版时也会显示一句话。

试验六Qt/E应用程序设计

1、试验目的

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Virtualframebuffer显示程序结果；

2、试验内容

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Virtualframebuffer显示运行结果；并且运行结果可以在试验箱上显示。

3、预备学问

1.熟识使用C++语言程序设计；

2.把握Linux下常用编辑器的使用；

3.把握Linux下程序编译；

4.熟识Qt程序设计；

4、试验室设备和工具

硬件：PC机Pentumn500以上,硬盘10G以上。

软件：PC机操作系统REDHATLINUX9.0＋MINI＋ARM-LINUX开发环境

5、试验步骤

（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、试验报告要求

（1）、写出详细试验流程及操作内容

1.解压安装包并设置环境变量

安装Tmake

cd~/pxa270Qt

tar–xzftmake-1.13.tar.gz

exportTMAKEDIR=$PWD/tmake-1.13

安装Qt2.3.2

cd~/pxa270Qt

tar–xzfqt-x11-2.3.2.tar.gz

exportQT2DIR=$PWD/qt-2.3.2

安装Qt/Embedded

cd~/pxa270Qt

tar–xzfqt-embedded-2.3.10-free.tar.exportQTEDIR=$PWD/qt-2.3.10

2.编译Qt/Embedded

BuildQt2.3.2

cd$QT2DIR

exportTMAKEPATH=$TMAKEDIR/lib/linux-g++

exportQTDIR=$QT2DIR