《嵌入式系统》实验报告指导书含答案.docx
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《嵌入式系统》实验报告指导书含答案
实验一熟悉嵌入式LINUX开发环境
1、实验目的
熟悉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、实验内容
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和虚拟机之间共享目录的建立方法。
3、预备知识
了解UP-TECHPXA270-S的基本结构和配置，Linux基本知识。
4、实验设备
硬件：
UP-TECHPXA270-S开发板、PC机（内存500M以上）。
软件：
PC机操作系统RADHANDLINUX9+MIMICOM+RAMLINUX操作系统
5、实验步骤
（1）、在虚拟机下练习Linux常用命令。
（注意以下操作只能在[root@BCroot]#，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．学习并掌握如下命令：
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目录建立（设置NFS、开发板IP设置、目录挂载），挂载文件；
（5）vi（vim）的使用
（6）输入qt，启动桌面，按CTRL+C退出
6、实验报告要求
（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（设置需要共享的目录）
XP共享虚拟机文件：
服务器设置——samba服务器（设置需要共享的目录）
确保网络的PING通（即在同一局域网）：
1.虚拟机的192.168.1.234（RH9）
2.XP的为192.168.1.125
3.在XP下点击开始-》运行（\\192.168.1.234）
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目录以及文件挂载步骤；
1.服务器设置——nfs服务器（设置需要共享的目录）
2.设置开发板的ip地址：
ifconfigeth0192.168.1.5
3.在实验箱终端里输入mount-tnfs-onolock192.168.1.234:
/up-techpxa270/exp/mnt/nfs
4./mnt/nfs即为共享目录
（3）、请画出虚拟机、PC机和ARM实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）、实验中遇到的问题与解决过程。
第一个实验相对简单些就是熟悉实验环境,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容易忽略IP的配置，若两者IP不在同一局域网，则挂载不成功。
最后是练习VI编辑器的使用，VI编辑器在上学期学过，这次只是重新熟悉下。
实验二嵌入式LINUX系统的编程
1、实验目的
熟悉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。
熟悉arm-linux-gcc交叉编译的使用，了解嵌入式开发的基本过程。
2、实验内容
新建一个目录，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、预备知识
C语言的基础知识、程序调试的基础知识和方法，LINUX的基本操作。
4、实验设备及工具（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＋MINICOM＋ARM-LINUX开发环境
5、实验步骤
（1）、建立工作目录
（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）、写一个简单的工程，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、实验报告要求
（1）、写清每步实验步骤的具体操作内容。
1.建立工作目录：
先挂载：
服务器设置——nfs服务器（设置需要共享的目录）
设置开发板的ip地址：
ifconfigeth0192.168.1.5
在实验箱终端里输入
mount-tnfs-onolock192.168.1.234:
/up-techpxa270/exp/mnt/nfs/mnt/nfs即为共享目录
在/mnt/nfs下建立自己的目录：
mkdircz
2.编写程序源代码
使用VI编辑器在工作目录写入源代码
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服务并设置共享目录。
就可进行两者通信了。
6.写一个简单的工程，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文件的规则。
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目录中，makefile定义了一系列的规则来指定，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，甚至于进行更复杂的功能操作，因为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的规则描述脚本文件，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文件中注释以“#”开头。
当一行写不下时，可以用续行符“\”转入下一行。
（3）、简述调试情况。
先是*.h和*.c文件的编写，最后是makefile文件编写。
写好makefile文件amake后，用命令：
make–famake进行编译，但是一直提示一个错误，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成功，后来重新编写amake文件才得以编译成功。
我猜测是第一次写amake文件时，加入了不能识别的字符。
实验三串行端口程序设计
1、实验目的
了解在Linux环境下串行程序设计的基本方法；
掌握终端的主要属性及设置方法；熟悉终端IO函数的使用；完成串口的收发处理。
2、实验内容
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、预备知识
有C语言基础；掌握Makefile的编写和使用；掌握Linux下的程序编译与交叉编译过程
4、实验设备及工具
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＋MINICOM＋ARM-LINUX开发环境
5、实验步骤
（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COM1与实验箱ttyS1相连，实验箱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目录，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、实验报告要求
（1）、写清每步实验步骤的具体操作内容。
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COM1与实验箱ttyS1相连，实验箱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目录，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（设置需要共享的目录），设置开发板的ip地址：
ifconfigeth0192.168.1.5，在实验箱终端里输入mount-tnfs-onolock192.168.1.234:
/up-techpxa270/exp/mnt/nfs，/mnt/nfs即为共享目录
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）
//下面一层层开始编译
#Applications:
serial:
$（OBJ）
$（CC）$（CFLAGS）-o$（TARGET）$（OBJ）$（LIBS）
main.o:
main.c
$（CC）$（CFLAGS）-c-o$@$<
serial.o:
serial.cserial.h
$（CC）$（CFLAGS）-c-o$@$<
//清除中间文件
clean:
@echo"Cleaningupdirectory."
rm-f*.a*.o$（TARGET）
（5）、简述调试情况。
接收端开始不能运行，发现是Makefile错误。
去掉#CROSS=arm-linux-之前的#即可编译。
运行时，发送端输入一个字符并按下回车键，接收端可以显示出这个字符。
然后是修改程序，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。
发送端可以回显，但是接收端会多出一个字符，我猜测是由于缓冲区没有清除的原因。
实验四多线程应用程序设计
1、实验目的
了解多线程程序设计的基本原理，学习pthread库函数的使用。
2、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。
3、预备知识
熟练使用C语言，掌握在Linux下常用编辑器的使用，掌握Makefile的编写和使用，掌握Linux下的程序编译与交叉编译过程。
4、实验设备及工具
硬件：
UP-TECHPXA270-S嵌入式实验仪，PC机pentumn500以上,硬盘10G以上
软件：
PC机操作系统REDHATLINUX9.0＋MINICOM＋AMRLINUX开发环境
5、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/up-techpxa270到/mnt目录；
（4）进入/mnt/exp/basic/02_pthread目录，运行./pthread，观察运行结果的正确性，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；
（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所有线程。
6、实验报告要求
（1）写清每步实验步骤及具体操作内容；
1.进入exp/basic/02_pthread目录，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（设置需要共享的目录），设置开发板的ip地址：
ifconfigeth0192.168.1.5，在实验箱终端里输入mount-tnfs-onolock192.168.1.234:
/up-techpxa270/exp/mnt/nfs，/mnt/nfs即为共享目录
4.进入/mnt/exp/basic/02_pthread目录，运行./pthread，观察运行结果的正确性，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；
最后的结果：
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所有线程。
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[BUFFER_SIZE];/*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（&b->lock,NULL）;/*初始化后处于解锁状态*/
pthread_cond_init（&b->notempty,NULL）;/*指针为空时默认状态*/
pthread_cond_init（&b->notfull,NULL）;
b->readpos=0;
b->writepos=0;
}
/*--------------------------------------------------------*/
/*向缓冲区中写入一个整数*/
voidput（structprodcons*b,intdata）
{
pthread_mutex_lock（&b->lock）;
/*等待缓冲区非满*/
while（（b->writepos+1）%BUFFER_SIZE==b->printf（"waitfornotfull\n"）;
pthread_cond_wait（&b->notfull,&b->lock）;
}
/*写数据并且指针前移*/
b->buffer[b->writepos]=data;
b->writepos++;
if（b->writepos>=BUFFER_SIZE）b->writepos=/*设置缓冲区非空信号*/
pthread_cond_signal（&b->notempty）;
pthread_mutex_unlock（&b->lock）;
}
/*--------------------------------------------------------*/
/*从缓冲区中读出一个整数*/
intget（structprodcons*b）
{
intdata;
pthread_mutex_lock（&b->lock）;
/*等待缓冲区非空*/
while（b->writepos==b->readpos）{
printf（"waitfornotempty\n"）;
pthread_cond_wait（&b->notempty,&b->lock）;
}
/*读数据并且指针前移*/
data=b->buffer[b->readpos];
b->readpos++;
if（b->readpos>=BUFFER_SIZE）b->readpos=0;
/*设置缓冲区非满信号*/
pthread_cond_signal（&b->notfull）;
pthread_mutex_unlock（&b->lock）;
returndata;
}
/*--------------------------------------------------------*/
#defineOVER（-1）
structprodconsbuffer;
/*--------------------------------------------------------*/
void*producer（void*data）/*生产者进程函数*/
{
intn;
for（n=0;n<1000;n++）{
printf（"put-->%d\n",n）;
put（&buffer,n）;
}
put（&buffer,OVER）;
printf（"producerstopped!
\n"）;
returnNULL;
}
/*--------------------------------------------------------*/
void*consumer（void*data）/*消费者进程函数*/
{
intd;
while
（1）{
d=get（&buffer）;
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（&buffer）;
pthread_create（&th_a,NULL,producer,0）;
pthread_create（&th_b,NULL,consumer,0）;
/*等待生产者和消费者结束*/
pthread_join（th_a,&retval）;
pthread_join（th_b,&retval）;
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（&buffer）;
pthread_create（&th_a,NULL,producer,0）;
pthread_create（&th_b,NULL,consumer,0）;
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