嵌入式实验报告郭军 华北电力大学Word格式文档下载.docx

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mkdirhello

cdhello

2编写程序源代码

在LINUX下的文本编辑器有许多，常用的是vim,Xwindow界面下的gedit等，我们在开发过程中推荐使用vim，用户需要学习vim的操作方法，实际的hello.c源代码较简单。

如下：

＃include<

stdio.h>

main（）

{

printf（“helloworld\n”）;

}

3编写Makefile

CC=armv4l-unknown-linux-gcc

EXEC=hello

OBJS=hello.o

CFLAGS+=

LDFLAGS+=-elf2flt–static

all:

$（EXEC）

$（EXEC）:

$（OBJS）

$（CC）$（LDFLAGS）-o$@$（OBJS）

clean:

-rm-f$（EXEC）*.elf*.gdb*.o

这个makefile显示了几个主要的部分：

●CC指明编译器的宏。

●EXEC表示生成的执行文件名称的宏。

●OBJS目标文件列表宏。

●CFLAGS编译参数宏。

●LDFLAGS连接参数宏。

●all:

编译主入口。

●clean：

清除编译结果节。

注意：

“$（CC）$（LDFLAGS）-o$@$（OBJS）”和“-rm-f$（EXEC）*.elf*.gdb*.o”前空白由一个Tab制表符生成，不能单纯由空格来代替。

4编译应用程序

在hello目录下运行make，如果进行了修改，重新编译则运行:

makeclean

make

注意编译、修改程序都是在开发计算机上进行，不要在MINICOM的终端方式下进行。

5下载调试

在宿主PC计算机上启动NFS服务，并设置好共享的目录，之后在开发板上运行:

mount-tnfs192.168.0.10:

/arm2410/host（实际IP地址要根据实际情况修改。

）

挂接宿主机的根目录。

成功之后在开发板上进入/host目录便相应进入宿主机的/arm2410目录，再进入开发程序目录运行刚刚编译好的hello程序，查看运行结果。

开发板挂接宿主计算机目录只需要挂接一次便可，只要开发板没有重起，就可以一直保持连接。

这样可以反复修改、编译、调试，不需要下载到开发板的过程。

四、实验总结

通过本次实验，对Linux操作系统有初步了解，简单运用Linux操作系统，并设置超级终端，下载已编译好的文件到目标开发板上等，由于初次使用Linux以及嵌入式开发不太了解，实验过程操作比较慢，还应在以后多练。

实验二、多线程应用程序设计

1．了解多线程程序设计的基本原理。

2．学习pthread库函数的使用。

二、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。

进入/arm2410/exp/basic/02_pthread目录，运行make产生pthread程序，使用NFS方式连接开发主机进行运行实验。

三、实验设备及工具

硬件：

UP-NETARM2410-S嵌入式实验仪，PC机pentumn500以上,硬盘40G以上,内存大于128M。

四、实验原理

1多线程程序的优缺点　　

多线程程序作为一种多任务、并发的工作方式，有以下的优点：

　　1）提高应用程序响应。

这对图形界面的程序尤其有意义，当一个操作耗时很长时，整个系统都会等待这个操作，此时程序不会响应键盘、鼠标、菜单的操作，而使用多线程技术，将耗时长的操作（timeconsuming）置于一个新的线程，可以避免这种尴尬的情况。

　　2）使多CPU系统更加有效。

操作系统会保证当线程数不大于CPU数目时，不同的线程运行于不同的CPU上。

　　3）改善程序结构。

一个既长又复杂的进程可以考虑分为多个线程，成为几个独立或半独立的运行部分，这样的程序会利于理解和修改。

LIBC中的pthread库提供了大量的API函数，为用户编写应用程序提供支持。

2实验源代码结构流程图

实验为著名的生产者－消费者问题模型的实现，主程序中分别启动生产者线程和消费者线程。

生产者线程不断顺序地将0到1000的数字写入共享的循环缓冲区，同时消费者线程不断地从共享的循环缓冲区读取数据。

流程图如图2-1所示：

图2-1实验源代码结构流程图

3生产者写入共享的循环缓冲区函数PUT

voidput（structprodcons*b,intdata）

pthread_mutex_lock（&

b->

lock）;

//获取互斥锁

while（（b->

writepos+1）%BUFFER_SIZE==b->

readpos）{//如果读写位置相同

pthread_cond_wait（&

notfull,&

//等待状态变量b->

notfull，不满则跳出阻塞。

}

b->

buffer[b->

writepos]=data;

//写入数据

writepos++;

if（b->

writepos>

=BUFFER_SIZE）b->

writepos=0;

pthread_cond_signal（&

notempty）;

//设置状态变量

pthread_mutex_unlock（&

//释放互斥锁

4消费者读取共享的循环缓冲区函数GET

intget（structprodcons*b）

intdata;

while（b->

writepos==b->

readpos）{//如果读写位置相同

notempty,&

//等待状态变量b->

notempty，不空则跳出阻塞。

否则无数据可读。

data=b->

readpos];

//读取数据

readpos++;

readpos>

readpos=0;

notfull）;

pthread_mutex_unlock（&

returndata;

5生产、消费流程图：

生产消费流程图如下图2-2所示：

图2-2生产消费流程图

6主要的多线程API

1、线程创建函数：

intpthread_create（pthread_t*thread_id,__constpthread_attr_t*__attr,

void*（*__start_routine）（void*）,void*__restrict__arg）;

2、获得父进程ID：

pthread_tpthread_self（void）

3、测试两个线程号是否相同：

intpthread_equal（pthread_t__thread1,pthread_t__thread2）

4、线程退出：

voidpthread_exit（void*__retval）

5、等待指定的线程结束：

intpthread_join（pthread_t__th,void**__thread_return）

6、互斥量初始化：

pthread_mutex_init（pthread_mutex_t*,__constpthread_mutexattr_t*）

7、销毁互斥量：

intpthread_mutex_destroy（pthread_mutex_t*__mutex）;

8、再试一次获得对互斥量的锁定（非阻塞）：

intpthread_mutex_trylock（pthread_mutex_t*__mutex）;

9、锁定互斥量（阻塞）：

intpthread_mutex_lock（pthread_mutex_t*__mutex）;

10、解锁互斥量

intpthread_mutex_unlock（pthread_mutex_t*__mutex）

11、条件变量初始化

intpthread_cond_init（pthread_cond_t*__restrict__cond,

__constpthread_condattr_t*__restrict__cond_attr）

12、销毁条件变量COND

intpthread_cond_destroy（pthread_cond_t*__cond）

13、唤醒线程等待条件变量

intpthread_cond_signal（pthread_cond_t*__cond）

14、等待条件变量（阻塞）

intpthread_cond_wait（pthread_cond_t*__restrict__cond,

pthread_mutex_t*__restrict__mutex）

15、在指定的时间到达前等待条件变量

intpthread_cond_timedwait（pthread_cond_t*__restrict__cond,

pthread_mutex_t*__restrict__mutex,

__conststructtimespec*__restrict__abstime）

五、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NFSmount开发主机的/arm2410到/host目录。

4．进入/host/exp/basic/pthread目录，运行pthread，观察运行结果的正确性。

5．修改一些参数，再次运行调试，加深对多线程的理解。

6．参考源代码：

#include<

stdlib.h>

time.h>

#include"

pthread.h"

#defineBUFFER_SIZE16

/*Circularbufferofintegers.*/

structprodcons{

intbuffer[BUFFER_SIZE];

/*theactualdata*/

pthread_mutex_tlock;

/*mutexensuringexclusiveaccesstobuffer*/

intreadpos,writepos;

/*positionsforreadingandwriting*/

pthread_cond_tnotempty;

/*signaledwhenbufferisnotempty*/

pthread_cond_tnotfull;

/*signaledwhenbufferisnotfull*/

};

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

/*Initializeabuffer*/

voidinit（structprodcons*b）

pthread_mutex_init（&

lock,NULL）;

pthread_cond_init（&

notempty,NULL）;

notfull,NULL）;

b->

/*Storeanintegerinthebuffer*/

/*Waituntilbufferisnotfull*/

while（（b->

readpos）{

printf（"

waitfornotfull\n"

）;

/*Writethedataandadvancewritepointer*/

/*Signalthatthebufferisnownotempty*/

/*Readandremoveanintegerfromthebuffer*/

/*Waituntilbufferisnotempty*/

waitfornotempty\n"

/*Readthedataandadvancereadpointer*/

/*Signalthatthebufferisnownotfull*/

#defineOVER（-1）

structprodconsbuffer;

void*producer（void*data）

intn;

for（n=0;

n<

1000;

n++）{

put-->

%d\n"

n）;

put（&

buffer,n）;

}

put（&

buffer,OVER）;

printf（"

producerstopped!

\n"

returnNULL;

void*consumer（void*data）

intd;

while

（1）{

d=get（&

buffer）;

if（d==OVER）break;

%d-->

get\n"

d）;

consumerstopped!

intmain（void）

pthread_tth_a,th_b;

void*retval;

init（&

pthread_create（&

th_a,NULL,producer,0）;

th_b,NULL,consumer,0）;

pthread_join（th_a,&

retval）;

pthread_join（th_b,&

return0;

实验三、串行端口程序设计

1了解在linux环境下串行程序设计的基本方法。

2掌握终端的主要属性及设置方法，熟悉终端IO函数的使用。

3学习使用多线程来完成串口的收发处理。

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。

UP-NETARM2410-S嵌入式实验仪，PC机pentumn500以上,硬盘40G以上,内存大于128M。

PC机操作系统REDHATLINUX9.0＋MINICOM＋AMRLINUX开发环境

Linux操作系统从一开始就对串行口提供了很好的支持，为进行串行通讯提供了大量的函数，我们的实验主要是为掌握在LINUX中进行串行通讯编程的基本方法。

1.程序流程图

程序流程图如图2-3所示：

图2-3程序流程图

2串口操作需要的头文件

/*标准输入输出定义*/

/*标准函数库定义*/

unistd.h>

/*linux标准函数定义*/

sys/types.h>

sys/stat.h>

fcntl.h>

/*文件控制定义*/

termios.h>

/*PPSIX终端控制定义*/

errno.h>

/*错误号定义*/

#include<

pthread.h>

/*线程库定义*/

3打开串口

在Linux下串口文件是位于/dev下，串口一为/dev/ttyS0，串口二为/dev/ttyS1，打开串口是通过使用标准的文件打开函数操作：

intfd;

/*以读写方式打开串口*/

fd=open（"

/dev/ttyS0"

O_RDWR）;

if（-1==fd）{

perror（"

提示错误！

"

4设置串口

最基本的设置串口包括波特率设置，效验位和停止位设置。

串口的设置主要是设置structtermios结构体的各成员值。

structtermio

{unsignedshortc_iflag;

/*输入模式标志*/

unsignedshortc_oflag;

/*输出模式标志*/

unsignedshortc_cflag;

/*控制模式标志*/

unsignedshortc_lflag;

/*localmodeflags*/

unsignedcharc_line;

/*linediscipline*/

unsignedcharc_cc[NCC];

/*controlcharacters*/

设置这个结构体很复杂，可以参考man手册或者由赵克佳、沈志宇编写的《UNIX程序编写教程》，我这里就只考虑常见的一些设置：

波特率设置：

下面是修改波特率的代码：

structtermiosOpt;

tcgetattr（fd,&

Opt）;

cfsetispeed（&

Opt,B19200）;

/*设置为19200Bps*/

cfsetospeed（&

tcsetattr（fd,TCANOW,&

校验位和停止位的设置：

无效验8位

Option.c_cflag&

=~PARENB;

=~CSTOPB;

=~CSIZE;

Option.c_cflag|=~CS8;

奇效验（Odd）7位

Option.c_cflag|=~PARENB;

=~PARODD;

Option.c_cflag|=~CS7;

偶效验（Even）7位

Option.c_cflag|=~PARODD;

Space效验7位

=&

~CSIZE;