2嵌入式操作系统实验指导书更新文档格式.docx
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（17）插入模式下输入“Hello,thisisviworld!
”.
（18）返回命令行模式。
（19）向下查找字符串“0:
wait”。
（20）再向上查找字符串“halt”。
（21）强制退出vim，不存盘。
2、用gdb调试程序的bug
（1）使用vi编辑器，将以下代码输入到名为greet.c的文件中。
此代码的原意为输出倒序main函数中定义的字符串，但结果显示没有输出，代码如下所示。
#include<
stdio.h>
intdisplay1（char*string）;
intdisplay2（char*string）;
intmain（）
{
charstring[]=”EmbeddedLinux”;
display1（string）;
display2（string）;
}
intdisplay1（char*string）
printf（“Theoriginalstringis%s\n”,string）;
intdisplay2（char*string1）
char*string2;
intsize,i;
size=strlen（string1）;
string2=（char*）malloc（size+1）;
for（i=0,i<
size;
i++）
{
string2[size-i]=string[i];
}
string2[size+1]=’’;
printf（“Thestringafterwardis%s\n”,string2）;
（2）使用gcc编译这段代码，注意要加上“-g”选项以方便之后的调试。
（3）运行生成的可执行文件，观察运行结果。
（4）使用gdb调试程序，通过设置断点、单步跟踪，一步步找出错误所在。
（5）纠正错误，更改源程序并得到正确的结果。
3、编写包含多文件的makefile
（1）用vi在同一目录下编辑两个简单的hello程序，如下所示。
#hello.c
#include“hello.h”
printf（“Helloeveryone!
\n”）;
#hello.h
#include<
（2）仍在同一目录下用vim编辑makefile，且不使用变量替换，用一个目标体实现（即直接将hello.c和hello.h编译成hello目标体）。
然后用make验证所写的makefile是否正确。
（3）将上述makefile使用变量替换实现。
同样用make验证所编写的makefile是否正确。
（4）编辑另一个makefile，取名为makefile1，不使用变量替换，但用两个目标体实现（也就是首先将hello.c和hello.h编译为hello.o，再将hello.o编译为hello），再用make的“-f”选项验证这个makefile1的正确性。
（5）将上述makefile1使用变量替换实现。
三、实验步骤
根据实验内容要求完成实验。
实验2进程管理实验
2实验名称：
进程管理实验
计算机科学与技术（嵌入式系统）学时数：
1、通过编写多进程程序，使读者熟练掌握fork（）、exec（）、wait（）和waitpid（）等函数的使用，进一步理解在Linux中多进程编程的步骤。
2、通过编写经典的“生产者—消费者”问题的实验，进一步熟悉Linux中的多线程编程，掌握用信号量处理线程间的同步和互斥问题。
1、编写多进程程序
该实验有3个进程，其中一个为父进程，其余两个是该父进程创建的子进程，其中一个子进程运行“ls-l”指令，另一个子进程在暂停5s之后异常退出，父进程先用阻塞方式等待第一个子进程的结束，然后用非阻塞方式等待另一个子进程的退出，等待收集到第二个子进程结束的信息，父进程就返回。
参考流程图如图1所示。
图1多进程实验流程图
2、多线程实验
编写“生产者—消费者”问题的实验，熟悉Linux中的多线程编程。
“生产者—消费者”问题描述如下。
有一个有限缓冲区和两个线程：
生产者和消费者。
他们分别不停地把产品放入缓冲区和从缓冲区中拿走产品。
一个生产者在缓冲区满的时候必须等待，一个消费者在缓冲区空的时候也必须等待。
另外，因为缓冲区是临界资源，所以生产者和消费者之间必须互斥执行。
要求使用有名管道来模拟有限缓冲区，并且使用信号量来解决“生产者—消费者”问题中的同步和互斥问题。
使用3个信号量，其中两个信号量avail和full分别用于解决生产者和消费者线程之间的同步问题，mutex是用于这两个线程之间的互斥问题。
其中avail表示有界缓冲区中的空单元数，初始值为N；
full表示有界缓冲区中非空单元数，初始值为0；
mutex是互斥信号量，初始值为1。
参考流程图如图2所示。
图2多线程实验流程图
1、根据参考流程图编写程序；
2、编译和运行程序代码，并观察运行结果。
实验3模块编程实验
3实验名称：
模块编程实验
1、熟悉模块添加和删除的方法。
2、熟悉字符设备驱动的编写流程。
要求实现到虚拟设备（一段内存）的打开、关闭、读写的操作，并通过编写测试程序来测试虚拟设备及其驱动运行是否正常。
（1）编写代码。
这个简单的驱动程序的源代码如下所示：
/*test_drv.c*/
linux/module.h>
linux/init.h>
linux/fs.h>
linux/kernel.h>
#incldue<
linux/slab.h>
linux/types.h>
linux/errno.h>
linux/cdev.h>
asm/uaccess.h>
#defineTEST_DEVICE_NAME“test_dev”
#defineBUFF_SZ1024
/*全局变量*/
staticstructcdevtest_dev;
unsignedintmajor=0;
/*主设备号major=250*/
staticchar*data=NULL;
/*读函数*/
staticssize_ttest_read（structfile*file,char*buf,size_tcount,loff_t*f_pos）
{
intlen;
if（count<
0）
return–EINVAL;
}
len=strlen（data）;
count=（len>
count）?
count:
len;
if*（copy_to_user（buf,data,count））/*将内核缓冲的数据复制到用户空间*/
｛
return–EFAULT;
returncount;
/*写函数*/
staticssize_ttest_write（structfile*file,constchar*buffer,
size_tcount,loff_t*f_pos）
if（count<
memset（data,0,BUFF_SZ）;
count=（BUFF_SZ>
BUFF_SZ;
if（copy_from_user（data,buffer,count））/*将用户缓冲的数据复制到内核空间*/
/*打开函数*/
staticinttest_open（structinode*inode,structfile*file）
printk（“Thisisopenoperation\n”）;
/*分配并初始化缓冲区*/
data=（char*）kmalloc（sizeof（char）*BUFF_SZ,GFP_KERNEL）;
if（!
data）
return–ENOMEM;
memset（data,0,BUFF_SZ）;
return0;
/*关闭函数*/
staticinttest_release（structinode*inode,structfile*file）
printk（“Thisisreleaseoperation\n”）;
if（data）
kfree（data）;
/*释放缓冲区*/
data=NULL;
/*防止出现野指针*/
｝
/*创建、初始化字符设备，并且注册到系统*/
staticvoidtest_setup_cdev（structcdev*dev,intminor,
structfile_operations*fops）
interr,devno=MKDEV（major,minor）;
cdev_init（dev,fops）;
dev->
owner=THIS_MODULE;
ops=fops;
err=cdev_add（dev,devno,1）;
if（err）
printk（KERN_NOTICE"
Error%daddingtest%d"
err,minor）;
/*虚拟设备的file_operations结构*/
staticstructfile_operationstest_fops=
.owner=THIS_MODULE,
.read=test_read,
.write=test_write,
.open=test_open,
.release=test_release,
};
/*模块注册入口*/
intinit_module（void）
intresult;
dev_tdev=MKDEV（major,0）;
if（major）
{/*静态注册一个设备，设备号先前指定好，并设定设备名，用cat/proc/devices来查看*/
result=register_chrdev_region（dev,1,TEST_DEVICE_NAME）;
else
result=alloc_chrdev_region（&
dev,0,1,TEST_DEVICE_NAME）;
if（result<
printk（KERN_WARNING"
Testdevice:
unabletogetmajor%d\n"
major）;
returnresult;
test_setup_cdev（&
test_dev,0,&
test_fops）;
printk（"
Themajorofthetestdeviceis%d\n"
major）;
return0;
/*卸载模块*/
voidcleanup_module（void）
cdev_del（&
test_dev）;
unregister_chrdev_region（MKDEV（major,0）,1）;
Testdeviceuninstalled\n"
）;
（2）编译代码。
虚拟设备的驱动程序的Makefile如下所示：
ifeq（$（KERNELRELEASE）,）
KERNELDIR?
=/lib/modules/$（shelluname-r）/build/*内核代码编译路径*/
PWD:
=$（shellpwd）
modules:
$（MAKE）-C$（KERNELDIR）M=$（PWD）modules
modules_install:
$（MAKE）-C$（KERNELDIR）M=$（PWD）modules_install
clean:
rm-rf*.o*~core.depend.*.cmd*.ko*.mod.c.tmp_versions
.PHONY:
modulesmodules_installclean
obj-m:
=test_drv.o/*将生成的模块为test_drv.ko*/
endif
（3）加载和卸载模块。
通过下面两个脚本代码分别实现驱动模块的加载和卸载。
加载脚本test_drv_load如下所示：
#!
/bin/sh
#驱动模块名称
module="
test_drv"
#设备名称。
在/proc/devices中出现
device="
test_dev"
#设备文件的属性
mode="
664"
group="
david"
#删除已存在的设备节点
rm-f/dev/${device}
#加载驱动模块
/sbin/insmod-f./$module.ko$*||exit1
#查到创建设备的主设备号
major=`cat/proc/devices|awk"
\\$2==\"
$device\"
{print\\$1}"
`
#创建设备文件节点
mknod/dev/${device}c$major0
#设置设备文件属性
chgrp$group/dev/${device}
chmod$mode/dev/${device}
卸载脚本test_drv_unload如下所示：
#卸载驱动模块
/sbin/rmmod$module$*||exit1
#删除设备文件
exit0
（4）编写测试代码。
最后一步是编写测试代码，也就是用户空间的程序，该程序调用设备驱动来测试驱动的运行是否正常。
以下实例只实现了简单的读写功能，测试代码如下所示：
/*test.c*/
#include<
stdlib.h>
string.h>
sys/stat.h>
sys/types.h>
unistd.h>
fcntl.h>
#defineTEST_DEVICE_FILENAME"
/dev/test_dev"
/*设备文件名*/
#defineBUFF_SZ1024/*缓冲大小*/
intfd,nwrite,nread;
charbuff[BUFF_SZ];
/*缓冲区*/
/*打开设备文件*/
fd=open（TEST_DEVICE_FILENAME,O_RDWR）;
if（fd<
0）
perror（"
open"
exit
（1）;
do
printf（"
Inputsomewordstokernel（enter'
quit'
toexit）:
"
memset（buff,0,BUFF_SZ）;
if（fgets（buff,BUFF_SZ,stdin）==NULL）
fgets"
break;
buff[strlen（buff）-1]='
\0'
;
if（write（fd,buff,strlen（buff））<
0）/*向设备写入数据*/
write"
if（read（fd,buff,BUFF_SZ）<
0）/*从设备读取数据*/
read"
printf（"
Thereadstringisfromkernel:
%s\n"
buff）;
}while（strncmp（buff,"
quit"
4））;
close（fd）;
exit（0）;
四、实验结果
首先在虚拟设备驱动源码目录下编译并加载驱动模块。
$makeclean;
make
$./test_drv_load；
加载模块直接运行脚本文件test_drv_load
接下来，编译并运行测试程序
$gcc–otesttest.c
$./test
测试程序运行效果如下：
Hello,everybody!
/*从内核读取的数据*/
Thisisasimpledriver
Thisisasimpledriver
quit
最后，卸载驱动程序
$./test_drv_unload卸载模块直接运行脚本文件test_drv_unload
通过dmesg命令可以查看内核打印的信息：
$dmesg|tail–n10
……
Themajorofthetestdeviceis250/*当加载模块时打印*/
Thisisopenoperation/*当打开设备时打印*/
Thisisreleaseoperation/*关闭设备时打印*/
Testdeviceuninstalled/*当卸载设备时打印*/
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