嵌入式系统设计与开发实验指导书.docx
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嵌入式系统设计与开发实验指导书
南昌工程学院
《嵌入式系统设计与开发》实验指导书
2011年9月
目录
实验一…………………………嵌入式系统基本操作（9.14）
实验二…………………………linux编程基础（9.21）
实验三…………………………设备文件和驱动程序安装（10.12）
实验四…………………………DEMO驱动程序（10.19）
实验五…………………………AD驱动程序（10.26）
实验六…………………………MiniGUI应用程序设计（11.2）
实验七…………………………嵌入式数据库程序设计（11.9）
实验八…………………………QT应用程序设计（11.16）
实验一：
嵌入式系统基本操作
一、实验目的
1．撑握实验箱的基本操作。
2．掌握利用telnet协议控制远程的计算机。
3．掌握利用nfs服务，将远程计算机的硬盘作为本地硬盘使用。
二、实验设备和仪器
1．计算机
2．UP-2410S实验箱
三、实验内容及要求
1．实验箱和宿主机的硬件连接（串行线和网络的连接），运行实验箱上的程序。
2．在终端方式学习linux命令的基本操作。
（1）画出计算机的目录结构（使用ls和cd命令）
（2）创建目录和复制文件（使用mkdir和cp命令）
（3）查看和设置IP地址（使用ifconfig命令）
（4）新增用户及修改口令（使用adduser和passwd命令）
（5）查看系统服务（使用service命令）
（6）挂载FAT分区（使用mount命令）
3．利用telnet协议操作远程计算机。
4．利用nfs服务，将远程计算机上的目录挂载到本机。
四、实验原理及步骤
1．操作实验箱
利用终端（串口协议）来操作实验箱。
具体步骤如下：
（1）连接电缆线
第一步：
将串口线，一端连接到计算机的COM1口，另一端接实验箱的COM1口。
第二步：
将网线，一端连接到计算机的RJ45接口，另一端接实验箱的NIC-1口。
第三步：
插上实验箱的电源
思考：
串口线和网线分别实现什么功能？
（2）画出实验箱的目录结构
第一步：
打开计算机（缩主机）,进入进入Linux操作系统。
第二步：
单击“开始/系统工具/终端”，进入终端窗口。
第三步：
在终端下运行minicom。
注：
如果是第一次运行minicom，则要进行设置，即设置串口为：
ttyS0,传输率为：
1152008N1，数据流控制选择：
NO。
第四步：
打开实验箱电源，这时在minicom窗口，出现显示。
按“Enter”键，实验箱开始启动Linux操作系统。
第五步：
使用ls和cd命令画出目录结构。
（3）运行实验箱上的程序
第1步：
仔细分析实验箱的目录结构，看看应用程序存放在什么目录。
第2步：
运行一个动画程序（程序存放的绝对路径是：
/mnt/yaffs/mplay，播放器文件名是：
mplay，动画文件名假设是:
test.avi），输入以下命令：
[/mnt/yaffs]cdmplay
[/mnt/yaffs/mplay]./mplaytest.avi
第3步：
运行MiniGUI、MP3等其它应用程序
2．学习linux命令的基本操作
第1步：
进入终端方式
依次单击“开始/系统工具/终端”，这时会弹出一个窗口，在窗口出现如下提示：
[root@localhostroot]#
思考：
“[root@localhostroot]”的各部分（如：
root）代表什么意思？
第2步：
使用“ls”查看文件和目录。
[root@localhostroot]#ls
思考：
显示的文件和目录有好几种颜色，它们代表什么意思。
它有那些参数？
第3步：
使用“cd”命令更改路径。
思考：
它和DOS下的CD的使用有什么区别？
第4步：
使用“cp”命令复制文件
第5步：
使用“mkdir”新建文件夹
第6步：
使用“rm”命令删除文件
第7步：
使用“ifconfig”命令设置IP地址
第8步：
使用adduser和passwd命令新增加一个用户
第9步：
使用service命令查看系统服务
第10步：
使用“mount”命令挂载FAT文件系统，先使用fdisk–l查看硬盘分区信息。
3．利用telnet协议控制远程的计算
设网络连接如图1所示。
目前要利用计算机A来操作计算机B。
所以要将计算机B作为telnet服务器，然后计算机A利用telnet协议登录计算机B，并对其进行操作。
图1网络连接图
第1步：
在计算机B上设置telnet服务
进入终端方式运行setup
选中telnet服务，重启计算机。
第2步：
计算机A利用telnet协议登录计算机B
[~]telnet192.168.0.115
登录时使用普通用户，再用su命令转为根用户（su–lroot）。
第3步：
在计算机B上可以使用命令who查看有多少用户登录本机。
第4步：
这时可以用命令进行各种操作。
4．nfs服务器的设置操作
第1步：
进入终端方式运行setup
第2步：
“防火墙”设为“nofirewall”。
在systemservers项中，选中nfs和telnet服务，去除“iptables”和“ipchains”服务，然后保存设置并退出。
第3步：
修改nfs服务权限，即修改“etc/exports”的文件内容。
每一行表示一个权限设置，格式为：
提供的目录（计算机名或IP地址）（权限）
第4步：
启动nfs服务器，使其生效。
重启计算机。
第5步：
客户机使用nfs服务器的目录，使用mount目录
[~]mount–tnfsIP地址：
目录目录
或[~]mount–onolockIP地址：
目录目录
第六步：
telnet远程操作其它计算机
五、实验报告要求：
1、要求画出实验箱的目录结构。
2、nfs操作过程。
3、如何挂U盘和Windows的FAT分区。
实验二：
Linux编程基础
一、实验目的
1．撑握gcc程序编译
2．撑握gdb程序调试（选做）。
3．撑握makefile工具管理的使用。
二、实验设备和仪器
1．计算机
2．嵌入式实验箱
三、实验内容及要求
1．编写一应用程序，使用gcc进行编译，并分别使用-o,-g–static,-O2选项。
2．编写一应用程序，使用gdb对程序进行调试。
3．实现1个应用程序，这个应用程序由2个C文件构成，使用Makefile来完成文件的编译。
四、实验原理及步骤
1．gcc编译程序
具体步骤如下：
第一步：
用vi编写一个C语言应用程序hello.c。
hello.c文件内容如下：
#include
voidmain（）
{
printf（"helloworld\n"）;
return0;
}
第二步：
使用gcc编译程序
#gcc–ohellohello.c
第三步：
运行可执行程序
#./hello
第四步：
用vi编写一个C语言应用程序optimize.c。
optimize.c文件内容如下：
#include
intmain（void）
{
doublecounter;
doubleresult;
doubletemp;
for（counter=0;counter<2000.0*2000.0*2000.0/20.0+2020;counter+=（5-1）/4）
{
temp=counter/1979;
result=counter;
}
printf（"Resultis%lf\\n",result）;
return0;
}
第五步：
观察优化选项编译的效果，具体步骤如下：
[]gccoptimize.c–ooptimize
[]time./optimize
观察程序运行使用的时间
[]gcc–O1optimize.c–ooptimize
[]time./optimize
再观察程序运行使用的时间
第六步：
使用gcc的其它参数进行编译，gcc参如下表：
选项
说明
-oFileName
指定输出文件名，如果没有指定，缺省文件名是：
a.out
-c
只编译生成目标文件，后缀为.o
-g
在执行程序中包括标准调试信息
-O
对程序进行优化编译、链接，提高程序的执行效率。
-IDirName
将DirName加入到头文件的搜索目录列表中
-LDirName
将DirName加入到库文件的搜索目录列表中，在缺省情况下gcc只链接共享库。
-lFOO
链接名为libFOO的函数库
-static
静态链接库文件
2．GDB调试程序
具体步骤如下：
第一步：
用vi编写一个C语言应用程序GDB_test.c（教材P34）。
第二步：
带调试参数-g进行编译
#gcc–gGDB_test.c–oGDB_test
第三步：
启动GDB调试，开始调试
#gdbGDB_test
第四步：
使用用gdb的命令进行调试（教材的P35-P40）。
3．利用Makefile管理工具编译程序。
具体步骤如下：
第一步：
用vi编写4个C语言应用程序和头文件。
这4个文件分别是menu.c,menu.h,music.c和picture.c。
（文件的内容见教材P42-43）
第二步：
在当前目录用vi编写Makefile文件（文件的内容见教材P43-44）
第三步：
编译
#make
第四步：
运行可执行程序
#./menu
五、实验报告要求：
1、总结gcc常用选项及功能。
2、总结gdb常用命令及功能。
3、总结Makefile常用预定义变量及功能。
4、思考：
不同目录下文件Makefile如何编写？
实验三：
设备文件和驱动程序安装
一、实验目的
1．撑握设备文件、主设备号、驱动程序之间的关系。
2．撑握驱动程序的加载方法。
3．学习驱动开发调试的过程。
二、实验设备和仪器
1．计算机
2．嵌入式实验箱
三、实验内容及要求
1．在PC机准备一个模块驱动程序，并安装。
2．查看驱动程序的主设备号和模块名称。
3．创建一个设备文件。
4．编写一个应用程序使用设备文件。
5．在实验箱上进行相同的操作。
四、实验原理及步骤
实验箱上的直流电机、步进电机的驱动程序的加载方式是：
动态加载（模块化编译）；AD驱程序是：
静态加载（直接编译）。
lsmod命令可以查看模块化驱动程序的使用情况，可以用cat/proc/devices命令查看系统所有的设备（及主设备）的使用情况。
（1）查看设备文件及主设备号
Ø进入/dev目录，
Ø用ls–l命令查看
Ø仔细观察屏幕显示，并能知道每个符号的含义
（2）查看已加载的（模块化）驱动程序
Ø使用lsmod命令，分析显示的内容
Ø运行cat/proc/devices，将显示的结果与上面进行比较。
Ø理解什么叫动态加载和静态加载
（3）加载demo.o驱动程序
Ø加载驱动程序（insmoddemo.o）
Ø查看是否加载成功（lsmod和用ls查看设备文件名是否存在）
（4）创建设备文件
Ø运行cat/proc/devices查看demo的主设备号
Ø创建设备文件（mknod/dev/democ2490）
Ø运行测试程序并观察结果
（5）在实验箱上加载直流电机驱动程序
Øinsmods3c2410-dc-motor.o
Ølsmod
Ø./dcm-main
（6）在实验箱上加载步进电机驱动程序
Øinsmods3c2410-exio.o
Ølsmod
Ø./stepmotor
五、实验报告要求：
1、简述设备文件、主设备号、驱动程序之间的关系？
实验四：
DEMO驱动程序
一、实验目的
1．撑握在linux下进行驱动程序设计的原理。
2．掌握使用模块方式进行驱动开发调试的过程。
3．掌握linux驱动程序的框架结构
二、实验设备和仪器
1．计算机
2．嵌入式实验箱
三、实验内容及要求
在PC机上编写简单的虚拟硬件驱动程序并进行调度，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程。
四、实验原理及步骤
实验箱上的直流电机、步进电机的驱动程序的加载方式是：
动态加载（模块化编译）；AD驱程序是：
静态加载（直接编译）。
lsmod命令可以查看模块化驱动程序的使用情况，可以用cat/proc/devices命令查看系统所有的设备（及主设备）的使用情况。
（1）阅读源程序demo.c驱动程序
Ø理解各函数的功能
Ø了解入口和出口函数
（2）编译驱动程序
Ø编写Makefile文件
Ø运行make命令
（3）加载驱动程序
Øinsmoddemo.o
Ølsmod
（4）创建设备文件
Ømknod/dev/democ2490
（5）阅读测试程序test_demo.c
（6）编译应用程序
Øgcctest_demo.c–otest_demo
（7）运行程序
Ø运行测试程序，并理解运行的结果。
五、实验报告要求：
1、驱动程序内部有那部函数？
驱动程序给应用程序提供那些标准函数？
2、思考驱动程序和设备文件之间的关系。
实验五：
AD驱动程序
一、实验目的
1．学习AD转换的工作的原理。
2．学习AD驱动程序和编写方法。
二、实验设备和仪器
1．计算机
2．嵌入式实验箱
三、实验内容及要求
1.学习AD测试程序。
2.学习多线程控制程序。
3.编写利用电位器的电压值来控制直流电机的运行。
四、实验原理及步骤
１．实验原理
实验的硬件电路
逐次逼近型A/D转换原理S3C2410X内置的A/D转换器框图
2.实验步骤
（1）阅读AD源程序
（2）编译AD源程序成可执行程序
（3）将AD可执行程序下载到实验箱
（4）执行AD程序
（5）编写控制程序、编译并执行。
五、实验报告要求：
1、要求根据要求写出祥细具体操作步骤。
2、思考如何用C语言程序给寄存器置位（置0或置1）。
实验六：
MiniGUI应用程序设计
一、实验目的
1．学习MiniGUI程序的结构
2．学习MiniGUI程序的编译方法。
3．学习MiniGUI主窗口、对话框和菜单程序的编写方法。
二、实验设备和仪器
1．计算机
2．嵌入式实验箱
三、实验内容及要求
1. 阅读MiniGUI主窗口程序，然后编译并运行。
2．修改程序中存在的错误。
3．在dialog.c程序中增加一个名为“hello”的按钮，按钮的ID号为115。
四、实验原理及步骤
实验源程序在05_MiniguiExp/host目录下（arm目录下是编译成实验箱上运行的程序）。
（1）编译主窗口程序（在缩主机上运行）
Ø阅读主窗口源程序（host/helloworld.c）。
Ø阅读Makefile文件。
Ø进入控制台（Alt_ctrl+F1）
Ø运行程序
Ø并运行观察结果.
（2）编译主窗口程序（在实验箱上运行）
Ø阅读主窗口源程序（arm/helloworld.c）。
Ø阅读Makefile文件。
Ø操作实验箱，并挂载nfs
Ø运行程序
Ø并运行观察结果.
（3）有菜单的主窗口
Ø阅读源程序（host/menu1.cmenu2.cmenu3.c）。
Ø阅读Makefile文件。
Ø编译，并运行
实验源程序在05_MiniguiExp/host目录下（arm目录下是编译成实验箱上运行的程序）。
（1）编译对话框程序
Ø阅读主窗口源程序（host/dialog.c）。
Ø阅读Makefile文件。
Ø进入控制台（Alt_ctrl+F1）
Ø运行程序
Ø并运行观察结果.
（2）编译装载图片程序
Ø阅读主窗口源程序（host/loadbmp.c）。
Ø阅读Makefile文件。
Ø进入控制台（Alt_ctrl+F1）
Ø运行程序
Ø并运行观察结果.
五、实验报告要求：
1、要求写出对话框使用的具体函数及其功能。
2、思考如何在程序中添加一些自己的功能。
实验七：
嵌入式数据库应用
一、实验目的
1．学习嵌入式数据库的应用。
二、实验设备和仪器
1．计算机
三、实验内容及要求
1. 阅读嵌入式数据库的资料
2．学习SQLite3数据库的使用
四、实验原理及步骤
1：
安装SQLite3数据库。
2：
用SQLite3的相关命令实现：
创建一个名为stu.db的数据库，在该数据库中创建一个名为student的表，表的字段信息如表1所示，并向表中插入2条记录，详细信息如表2所示；然后把表中的记录进行查询在终端上显示出来。
表1表的字段信息
字段名
类型
说明
ID
Integer
学生学号，为主键
Name
varchar（20）
学生姓名
Age
Integer
学生年龄
Sex
varchar（20）
学生性别
表2表的记录
ID
Name
Age
Sex
10001
zhansan
20
female
10002
lisi
19
male
3：
编写C程序，通过调用SQLite的API函数完成以上功能。
五、实验报告要求：
1、请将具体步骤写在实验报告上。
2、如果在实验时遇到错误，请写在实验报告上，如果有解决错误的办法，也写在实验报告上。
实验八：
QT应用程序设计
一、实验目的
1．学习QT程序的结构
2．学习QT程序的编译方法。
3．学习QT主窗口、文本框和菜单的编写方法。
二、实验设备和仪器
1．计算机
2．嵌入式实验箱
三、实验内容及要求
1. 阅读QT主窗口程序helloworld.cpp，然后编译并运行。
2．在helloworld.cpp程序中增加一个名为“hello”的按钮。
四、实验原理及步骤
（1）编译主窗口程序（在缩主机上运行）
Ø阅读主窗口源程序（host/helloworld.cpp）。
Ø创建Makefile文件。
Ø运行程序
Ø并运行观察结果.
（2）增加按钮“hello”
Ø添加代码。
Ø创建Makefile文件。
Ø运行程序
Ø并运行观察结果.
五、实验报告要求：
1、要求写出添加按钮的具体函数及其功能。
2、思考如何在程序中添加一些自己的功能。
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