嵌入式系统及实际应用第三四次实验.docx
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嵌入式系统及实际应用第三四次实验
《嵌入式系统及应用》实验第三、四次
实验一Linux映像固化与运行
一、实验目的
ARM实验设备和Emlink-W仿真器
掌握使用Emlink-W仿真器固化linux映射程序
二、实验内容
H-JTAG软件配置
固化启动映像Bootloader
固化内核映像zImage
固化根文件系统映像ramdisk
三、实验步骤
1.准备工作
将Mini2410核心板boot跳线帽闭合
连接好Emlink-W仿真器、电源线（打开电源开关，给实验箱上电）。
2.固化完整的linux系统
参见附录一文档《基于EduKit-IV出厂固化说明》中“5使用Emlink-W仿真器固化Linux映像程序”部分矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
3.启动ramdisk根文件系统
最基本的Linux系统就固化成功了，可以修改vivi的启动参数来设置启动方式（出厂默认是采用yaffs根文件系统启动方式）：
聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
启动ramdisk根文件系统：
vivi>paramramdisk
vivi>paramsave
启动yaffs根文件系统：
vivi>paramreset
vivi>paramsave
启动nfs根文件系统：
vivi>paramsetlinux_cmd_line"root=/dev/nfsnfsroot=192.192.192.190:
/home/example/nfsip=192.192.192.200:
192.192.192.190:
192.192.192.1:
255.255.255.0:
EDUK4:
eth1:
offconsole=ttySAC1,115200mem=64Minit=/linuxrcnoinitrd"残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
vivi>paramsave
根据不通的vivi启动参数可以引导不同的根文件系统。
4.根文件系统的更新
进行根文件系统的固化与更新。
步骤如下：
1）在EduKit-IV实验平台中，Mini2410-IV核心子板中运行的Linux采用了“双根文件系统”的技术，MTD2分区存放ramdisk根文件系统，MTD3分区存放yaffs根文件系统。
对于正常使用的用户而言，可见的文件系统是yaffs根文件系统，只有在该文件系统崩溃的时候，才通过修改vivi参数启动ramdisk根文件系统，来恢复更新yaffs根文件系统。
同时在Linux映像固化的时候，yaffs根文件系统也是通过ramdisk文件系统更新的。
下面的步骤将介绍通过ramdisk根文件系统来固化更新yaffs根文件系统。
酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
2）运行PC机上WindowsXP系统自带的超级终端软件，“开始->所有程序->附件->通讯->超级终端”，设置每秒位数115200、数据位8、奇偶校验无、停止位1、数据流控制无。
（确认已经关闭其他超级终端工具）彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
3）将EduKit-IV实验平台的电源的拨动开关拨向向上端的加电状态，重新给实验平台上电，在超级终端的界面将会出现Linux启动映像vivi的启动信息，在vivi启动的同时迅速按下PC机的空格键进入vivi的命令行界面。
（如果没有及时进入vivi的命令行界面请重新启动实验系统，再进入vivi命令行界面）謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
4）在超级终端界面的vivi命令行输入命令修改传递给内核的启动参数“paramramdisk”，输入完成后按回车键：
厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
5）参数修改成功后，在vivi的命令行输入“boot”，启动Linux内核，在超级终端中可以看到Linux的启动信息，同时也可以在LCD屏上看到Linux的启动画面。
茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
6）Linux启动完成后，输入回车即可进入Linux的命令行界面。
7）将拷贝有rootfs-eduk4-tsp-ys.tgz文件（DISK3_S3C2410\02-Images\02-Linux）的U盘插入EduKit-IV实验平台的USB接口的上面U口，在超级终端中可以看到提示U盘插入的信息，如图4-6-15所示：
鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
附：
出厂的yaffs根文件系统映像为rootfs-eduk4-tsp-ys.tgz，其他的映像见光盘内同级目录下的list.txt文件说明，后面章节所介绍的linux实验使用的yaffs根文件系统映像为rootfs-eduk4-base.tgz。
籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
另外此处也可以不必使用U盘作为传送映像的媒介，也可以使用SD卡或者网络等传送。
8）在超级终端的Linux命令行执行命令：
$mount-tvfat/dev/ub/a/part1/media
将U盘映射到/media目录：
9）在超级终端的Linux命令行执行命令：
$tarzxvf/media/rootfs-eduk4-tsp-ys.tgz-C/mnt
解压rootfs-eduk4-tsp-ys.tgz文件到MTD3所映射的目录，如图4-6-38所示：
10）解压完成后，输入命令：
$umount/mnt
$umount/media
卸载U盘及MTD3设备：
11）拔出U盘，给EduKit-IV实验平台重新上电，在超级终端的界面将会出现最终的Linux启动信息，同时LCD屏上也会显示Linux的启动画面。
預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
附：
Linux操作系统下想更新启动映像、内核映像映像和根文件系统映像可以使用Minicom软件，由于Linux下没有vivi支持的USB驱动，所以不能使用“loadflashviviu”命令，但是可以使用xmodem方式来下载，命令为“loadflashvivix”渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。
5Linux映像的运行
固化好了bootloader、内核、根文件系统后，重启实验平台或者给实验平台重新加电，正确设置好超级终端，将可以看到串口打印的信息铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
实验二vivi的编译与运行
一、实验目的
熟悉vivi相关知识及应用；
学会使用交叉编译器编译vivi；
掌握vivi命令将文件固化到目标板上。
二、实验内容
在Ubuntu系统下，使用交叉编译器编译vivi；
利用vivi命令固化Linux文件到目标板上。
三、实验原理
bootloader（引导加载程序）是系统加电后运行的第一段代码，一般运行的时间非常短，但是对于嵌入式系统来说，这段代码非常重要。
在我们的台式电脑当中，引导加载程序由BIOS（固件程序）和位于硬盘MBR中的操作系统引导加载程序（比如NTLOADER，GRUB和LILO）一起组成。
擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
在嵌入式系统当中没有像BIOS这样的固件程序，不过也有一些嵌入式CPU会在芯片内部嵌入一小段程序，一般用来将bootloader装进RAM中，有点类似BIOS，但是功能比BIOS弱很多。
在一般的典型系统中，整个系统的加载启动任务全由bootloader来完成。
在ARM中，系统上电或复位时通常从地址0x00000000处开始执行，而在这个位置，通常安排的就是系统的BOOTLOADER。
通过这小段程序可以初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而将系统的软硬件环境设置到一个合适的状态，从而最终为调用操作系统内核准备好正确的环境。
贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
vivi是由mizi公司为ARM处理器系列设计的一个bootloader，因为vivi目前只支持使用串口和主机通信，所以您必须使用一条串口电缆来连接目标板和主机。
主要功能为：
复制并启动内核，初始化硬件，下载目标板到flash等。
坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
vivi有两种工作模式：
启动加载模式和下载模式。
启动加载模式可以在一段时间后（这个时间可更改）自行启动linux内核，这时vivi的默认模式。
在下载模式下，vivi为用户提供一个命令行接口，通过接口可以使用vivi提供的一些命令，见下表：
蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。
表1-1vivi使用命令表
四、实验步骤
1．编译vivi
1）在Ubuntu中单击菜单应用程序->附件->终端打开终端，在终端中输入命令设置环境变量：
2）进入vivi实验工作目录：
3）清除早前可能存在的配置信息：
4）执行配置命令：
图1-1vivi配置界面
选择LoadanAlternateConfigurationFile选项，回车。
在弹出的对话框中输入配置文件，这里我们提供了vivi的配置文件：
config-eduk4。
買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
图1-2选择配置文件
选择，回车退出。
接下来在选择退出配置，然后再在如图1-3中选择，保存并退出。
綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。
图1-3vivi配置退出保存界面
5）执行make命令生成可执行文件，文件存放在当前目录下：
6）拷贝文件：
执行完命令后，将自动拷贝vivi到/home/example/目录下。
2．固化vivi
在Ubuntu下采用minicom终端更新，下面的步骤将具体介绍：
1）正确连接交叉串口于实验平台的COM2和PC端的串口。
2）运行ubuntu终端，在终端中输入命令打开minicom：
图1-4启动minicom终端
3）给实验平台上电，启动内置viv并按空格键进入到vivi的命令行界面：
图1-5进入vivi命令行
4）输入命令使用xmodem协议来传送新编译好的vivi（/home/example/vivi）：
图1-6进入vivi命令行
输入完命令后，回车，终端提示等待xmodem协议传送文件，此时按下“Ctrl+a”键，然后再输入“z”键进入到minicom的功能菜单：
驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。
图1-7minicom功能菜单
从键盘输入“s”，选择发送文件选项，出现协议选择菜单：
图1-8minicom传送协议选择
通过键盘的上下方向键选中xmodem协议，回车进入所需传送文件的默认路径界面：
图1-9minicom传送默认文件夹
此时通过键盘的左右方向键，选中“[转到]”选项，回车，在弹出的界面输入新的vivi映像所在目录路径/home/example：
猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。
图1-10输入目标传送文件所在目录
输入完成后回车，将进入到新vivi所在目录：
图1-11进入到目标传送文件所在目录
通过键盘方向键选择“[OK]”项，弹出目标传送文件界面，输入目标文件名vivi：
图1-12进入到目标传送文件名
输入正确的目标传送文件名后，回车，将开始传送新的vivi映像，并显示传送进度：
图1-13传送中
传送完毕将提示传送成功，按任意键退出：
图1-14传送完成
在minicom终端将打印出新vivi的固化信息，并提示成功：
图1-15完成vivi的传送
注意：
等待传送的时间不宜太久，否则就超时，如果出现选中了所需传输的文件，但是传送进度无反应的，即时超时，可按“Ctrl+c”退出，重新传送。
锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。
5）可以重启实验系统验证新固化进去的vivi，minicom终端打印如下：
实验三内核编译与运行
一、实验目的
学习和掌握Linux编译的基本步骤；
通过实验掌握Linux配置、编译过程。
二、实验内容
对Linux的内核及用户程序进行配置；
编译生成内核映象文件；
把编译的映象文件烧写到FALSH中，查看运行结果。
三、实验原理
内核是Linux操作系统的核心，它管理所有的系统线程、进程、资源和资源分配。
与其它操作系统不同的是，Linux操作系统允许用户对内核进行重新设置。
用户可以对内核进行“瘦身”，增加或消除对某些特定设备或子系统的支持。
在开发嵌入式系统时，开发人员经常会减少系统对一些无用设备的支持，将节省下来的内存分配给各种应用软件。
構氽頑黉碩饨荠龈话骛。
Linux内核对各种硬件和端口的支持要靠各种硬件驱动程序来实现。
这些驱动程序可以被直接写入内核，也可以针对某些特定硬件在需要时自动加载。
通常情况下，可以被自动加载进内核的内核编码称为自动加载内核模块。
輒峄陽檉簖疖網儂號泶。
Linux内核的设置是通过内核设置编辑器完成的。
内核设置编辑器可对每个内核设置变量进行描述，帮助用户决定哪些变量需要被清除，哪些需要写入内核，或者编成一个可加载内核模块在需要时进行加载。
尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
内核是为众多应用程序提供对计算机硬件的安全访问的一部分软件，这种访问是有限的，并且内核决定一个程序在什么时候对某部分硬件操作多长时间。
直接对硬件操作是非常复杂的，所以内核通常提供一种硬件抽象的方法来完成这些操作。
硬件抽象隐藏了复杂性，为应用软件和硬件提供了一套简洁，统一的接口，使程序设计更为简单。
识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。
用户可以根据自己的需要编译内核。
四、实验步骤
1．编译内核
1）单击菜单应用程序->附件->终端打开终端，设置环境变量：
2）执行命令切换到linux内核目录下：
3）清除早前可能存在的配置信息：
4）执行配置命令：
图2-1kernel配置界面
选择LoadanAlternateConfigurationFile选项，添加配置文件，回车。
凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。
图6-2-2选择LoadanAlternateConfigurationFile
将弹出的窗体中的.config替换成./config-eduk4。
图6-2-3选择kernel配置文件
选择，回车退出。
在弹出的主配置界面中，选择，回车。
图6-2-4kernel配置退出保存界面
选择，回车。
5）编译内核：
编译完成后将在arch/arm/boot目录下生成zImage文件，并自动拷贝到/home/example目录下。
恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。
6）生成驱动模块：
2．固化内核映像
使用minicom固化内核映像的方法跟前节固化vivi映像的步骤相似，启动vivi后，输入命令使用xmodem协议来传送新编译好的内核映像zImage（/home/example/zImage）：
鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。
后面的步骤参考前节vivi的传送，仅需要把需要传送的文件名替换为zImage即可，传送完毕minicom串口终端打印信息如下：
硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。
图6-2-5内核映像传送完毕
重启实验系统将可以看到新的内核引导信息。
实验四busybox编译实验
一、实验目的
熟悉busybox相关知识及应用；
学会使用交叉编译器定制一个busybox；
利用该busybox制作一个文件系统。
二、实验内容
利用交叉编译器编译busybox；
利用已经配置好的busybox制作一个文件系统。
三、实验原理
busybox是一个集成了一百多个最常用linux命令和工具的软件，他甚至还集成了一个http服务器和一个telnet服务器，而所有这一切功能却只有区区1M左右的大小。
我们平时用的那些linux命令就好比是分立式的电子元件，而busybox就好比是一个集成电路，把常用的工具和命令集成压缩在一个可执行文件里，功能基本不变，而大小却小很多倍，在嵌入式linux应用中，busybox有非常广的应用。
另外，大多数linux发行版的安装程序中都有busybox的身影，安装linux的时候按ctrl+alt+F2就能得到一个控制台，而这个控制台中的所有命令都是指向busybox的链接。
busybox的小身材大作用的特性，给制作一张软盘的linux带来了及大方便。
阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。
busybox是标准Linux工具的一个单个可执行实现。
busybox包含了一些简单的工具，例如cat和echo，还包含了一些更大、更复杂的工具，例如grep、find、mount以及telnet。
有些人将busybox称为Linux工具里的瑞士军刀。
简单的说busybox就好像是个大工具箱，它集成压缩了Linux的许多工具和命令，用户可以根据自己的需要定制一个busybox。
氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。
四、实验步骤
1．编译busybox
1）单击菜单应用程序->附件->终端打开终端，设置环境变量：
2）执行命令切换到busybox实验目录下：
3）解压busybox-1.1.2.tar.bz2：
4）进入目录，并打上补丁：
5）清除早前可能存在的配置信息：
6）执行配置命令：
图6-3-1busybox配置界面
选择LoadanAlternateConfigurationFile选项，添加配置文件，回车。
釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。
图6-3-2选择LoadanAlternateConfigurationFile界面
将弹出的窗体中的.config替换成eduk4。
图6-3-3选择busybox配置文件
选择，回车退出。
在弹出的主配置界面中，选择，回车。
图6-3-4busybox配置退出保存界面
7）编译busybox：
执行完命令后，将在busybox-1.1.2下面生成一个_install文件夹。
2．基于busybox生成文件系统包
1）建立root-mini文件系统目录，并拷贝busybox生成的文件到该目录内：
2）创建文件系统目录树结构，并拷贝必要的文件到文件系统目录内：
3）拷贝inittab文件到etc目录下：
4）在etc/init.d目录下建立rcS文件，内容如下：
5）修改新建的文件系统文件夹属性：
这样基于busybox所建立的文件系统就做好了。
实验五ramdisk根文件系统的制作
一、实验目的
熟悉根文件系统组织结构；
定制、编译ramdisk根文件系统。
二、实验内容
利用实验三中的已经完成的文件系统，生成一个根文件系统镜像。
三、实验原理
ramdisk是内核初始化的时候用到的一个临时文件系统，是一个最小的linuxrootfs系统，它包含了除内核以外的所有linux系统在引导和管理时需要的工具，做为启动引导驱动，包含如下目录：
bin，dev，etc，home，lib，mnt，proc，sbin，usr，var。
还需要有一些基本的工具：
sh，ls，cp，mv……（位于/bin目录中）；必要的配置文件：
inittab，rc，fstab……位于（/etc目录种）；必要的设备文件：
/dev/tty*，/dev/console，/dev/men……（位于/dev目录中）；sh，ls等工具必要的运行库：
glibc。
怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。
四、实验步骤
1．制作ramdisk根文件系统映像
1）单击菜单应用程序->附件->终端打开终端，设置环境变量：
2）执行命令切换到ramdisk实验目录下：
3）运行脚本文件：
shell脚本命令说明：
创建一个空的ramdisk镜像：
用dd命令建立了一个名为ramdisk的ramdisk基本文件；ramdiskimage文件名为ramdisk，大小为2M。
谚辞調担鈧谄动禪泻類。
格式化文件系统：
把它格式化为你需要的文件系统，比如ext2，ext3等。
在rootfs上面建立ext2文件系统。
这里的-N3500表示最大的node数为3500。
因为linux的设备也是基于文件系统的，需要占用文件系统的node，如果数目建立的太少，以后可能会不够用。
嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。
挂载文件系统：
把ramdisk文件系统挂载到temp目录下面。
拷贝实验中已经创建好的文件结构到temp文件夹：
卸载；
生成压缩文件；
修改root-mini.gz的执行权限；
删除临时文件夹ramdisk，拷贝生成的ramdisk根文件系统映像到/home/example目录。
熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。
这样生成的ramdisk.gz即为ramdisk根文件系统映像，同时拷贝到/home/example目录下。
鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。
2．固化引导ramdisk文件系统
在Ubuntu下采用minicom终端更新。
使用minicom固化ramdisk文件系统映像的方法跟前节固化vivi映像的步骤相似，启动vivi后，输入命令使用xmodem协议来传送新制作好的ramdisk文件系统映像ramdisk.gz（/home/example/ramdisk.gz）：
纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。
后面的步骤参考前节vivi的传送，仅需要把需要传送的文件名替换为ramdisk.gz即可，传送完毕minicom串口终端打印信息如下：
颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。
图6-4-1ramdisk映像传送完毕
重启实验系统，并按空格进入到vivi的命令行界面，输入命令修改vivi启动参数为引导ramdisk根文件系统启动：
濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。
重新启动实验系统，将可以在minicom终端看到ramdisk文件系统的完成信息：
收获及建议：
总体来说第三四次的实验与第二次的难度差不多，经常因为一些细节的问题出现运行与烧制错误。
后来通过一步一步的校验，修改才做完实验，感觉的这些程序的调整上注意细节非常重要。
并且通过多次重复实验记住了很多命令，发现掌握这些东西还是需要多练多操作的。
銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。
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