《ARM嵌入式Linux系统开发》实验指导书.docx
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《ARM嵌入式Linux系统开发》实验指导书
《ARM嵌入式Linux系统开发》
实 验 指 导 书
陈靖 编写
适用专业：
09级嵌入式专业
闽江学院计算机科学系
2010年 7月
目录
实验一Linux常用工具实验1
实验二Makefile实验10
实验三驱动程序结构实验19
实验四I/O口驱动实验24
实验五USB驱动配置实验34
实验六webserver的移植与网络通讯实验45
实验一Linux常用工具实验
实验学时：
2
实验类型：
验证
实验要求：
必修
【实验目的】
1、了解minicom配置串口通信参数的过程，掌握利用minicom进行传输文件方法
2、了解网络文件系统nfs的配置，掌握利用nfs进行文件的传输和异地运行目标板程序
3、掌握ftp的使用方法
【实验原理】
（一）、minicom的使用
1、串口通信参数的设置
首先运行minicom，由于minicom是通过串口来工作的，所以要通过minicom程序来对
串口通信参数进行设置。
启动minicom的设置窗口：
在linux的终端中输入“minicom–s”,
然后，按下回车键。
[root@localhostroot]#minicom–s
“-s”选项调出配置信息。
下面显示的就是配置的菜单。
有关串口通信选项的含义：
"Filenamesandpaths"：
选择需要传输的文件和路径
"Filetransferprotocols"：
选择传输文件的通信协议
"Serialportsetup"：
设置串口通信参数
"Savesetupasdfl"：
将设置好的各项参数保存为dfl
"Savesetupas"：
将设置好的各项参数保存为自定义的文件名
"Exit"：
退出返回到minicom设置好后的终端
"ExitfromMinicom"：
从minicom命令中退出返回Linux终端
将光标移到"Serialportsetup"，按回车键会弹出串口通信参数的配置菜单。
（1）、串口通信口的选择：
（A-SerialDevice）
接"A"键把光标移动到SerialDevice。
如果串口线连在PC机的串口1上，则把Serial
device设置为/dev/ttyS0。
如果连在串口2上，则把Serialdevice设置为/dev/ttyS1，然后按下
回车键。
（2）、串口参数的设置（E-Bps/Par/Bits）
按"E"键来设置通信波特率、数据位、奇偶校验位和停止位。
可以通过按下不同的键来
设置通信参数。
例如XSBase270平台需要把波特率设为115200，数据位设为8，奇偶校验
位设为无，停止位设为1。
可以分别通过按"I"、"V"、"L"、"W"键设置波特率、数据位、奇
偶校验位和停止位。
设置完后按"Esc"返回。
（3）、数据流的控制选择（F-HardwareFlowControl、G-SoftwareFlowControl）
按"F"键可以完成硬件流控制切换，即完成"Yes"与"No"之间的切换。
按"G"键完成软件
流控制切换，即完成"Yes"与"No"之间的切换。
下图显示的是串口配置好的后完整信息。
（4）、设置参数的保存与退出
配置完成后，按下“Esc”键，将会出现下图的配置菜单。
选择“Savesetupasdfl”按
ENTER键来保存，当配置保存后，按下“Esc”键完成设置。
当minicom窗口出现后，重起XSBase270将会看到启动信息。
如果没有出现启动信息，
请检查mincom的设置和线缆连接是否有错。
2、利用串口通信文件传输
在与目标板连接后，可以通过串口下传一些文件到目标板，具体操作步骤如下：
（1）、在与目标正确连接后，进入[root@51board~],按下CTRL＋A键后，再按Z键，系统
调出minicom的命令选项菜单；
其中Sendfiles和Receivefiles两项负责文件数据的传输，所用命令使用热键进行激活。
如
上传文件只需按S键。
（2）、当向目标板上传文件时，按S键，系统弹出串口通信协议选项，利用方向键选中zmodem
传输协议，按回车键，进入文件选择菜单。
（3）、文件传输
文件选择菜单弹出后，利用空格键选中需要上传的文件，一次可以选择多个文件，选好
需要传输的文件后按回车键，便可以进行文件数据传输。
当数据传输完毕，系统会弹出传输
完毕提示菜单（如下图所示）。
二、网络文件系统nfs的配置
网络文件系统nfs可以将PC机上的一部分文件系统作为目标机的资源，这样可以弥补
目标机存储空间的不足。
在使用网络文件之时，应对网络文件配置进行一定的设置。
1、主机（host）的设置：
在主机/mnt目录下创建nfs目录，并利用文本编辑器编辑修改/etc/exports文件，增加如
下内容：
/mnt/nfs（rw,no_root_squash）
将主机的/mnt/nfs目录设置为能够通过网络文件系统访问可读写的目标，
2、重新启动nfs
[root@local]$/etc/rc.d/init.d/nfsstop
[root@local]$/etc/rc.d/init.d/nfsstart
3、目标机设置（假设主机的IP地址为192.168.1.12）
[root@51Board~]$portmap
[root@51Board~]$mount–tnfs192.168.1.12:
/mnt/nfs/mnt
上述设置实现将主机上的/mnt/nfs目录挂载到目标机的/mnt目录下，并作为目标机文件系统的一部分。
这时，可以将需要传输的文件或需要运行的程序保存在主机的/mnt/nfs目录下，
然后在目标机对主机/mnt/nfs上的文件进行运行或复制等相应的处理。
三、ftp文件传输
文件传输协议ftp（FileTransimitProtocol）利用以太网实现文件的传输。
ftp相对于串口
传输文件来说，传输速度快，所以上传比较大的文件一般采用ftp来实现，需要上传的文件
应保存到主机的/var/ftp/pub目录下。
下面具体介绍ftp文件传输过程（假设主机的IP地址
为192.168.0.100）。
（ftp的具体其他用法可以在linux终端提示符输入manftp查看）
1、在目标板的调试终端输入ftp命令
[root@51Board~]$ftp192.168.0.100
2、输入用户名和密码：
用户采用匿名登陆网络（anonymous），无需输入密码。
如果用户需要采用其他的用户名登陆，必须修改（脚本）
3、当用户名和密码都正确后，在调试终端显示登陆成功信息和ftp提示符，如图所示。
4、文件传输：
ftp提示符下利用cd命令转到主机的pub目录下，利用get命令上传需要传输的文件。
假设需要上传的文件为facedect（确保文件保存在主机的/var/ftp/pub目录下）
ftp>getfacedect
文件传输完毕后，ftp输出成功信息和被传输文件的字节数。
（如图所示）
【实验仪器】
1、装有Linux操作系统的PC机一台；
2、XSBase270或XSBase255ARM实验开发平台一套
【实验内容】
一、minicom的使用实验内容
1、将目标机与PC机相连，利用minicom–s正确设置串口的参数，启动目标机，记录PC
机显示的内容
2、关闭目标板，利用minicom–s重新设置串口参数，启动目标机，记录PC机显示的现象
3、用file命令查看root目录下的hello应用程序的属性并记录。
然后利用串口通信向目标机下传root目录下的hello应用程序，同时运行该应用程序。
记录文件下载的目标板目录和下载文件的基本步骤。
二、网络文件系统nfs的配置及应用实验内容
1、通过网络文件系统的配置将主机的其他目录（如/root/Emdoor目录），并挂载到目标机上，记录设置的步骤。
2、用file命令查看root目录下的hello-arm应用程序的属性并记录。
然后将主机root目录下的ARM程序hello-arm复制到主机的网络文件系统目录上，在目标机的挂载目录运行该程序，记录此次运行结果并与hello的运行结果比较写出你的结论
3、将目标机其他目录上的文件复制到网络文件系统挂载的目录上，然后到主机上查看文件
是否完成传输。
4、将主机上其他目录上的文件复制到网络文件系统挂载的目录上，然后到目标机挂载网络
文件系统的目录中将该文件复制到目标机其他目录上，重新启动目标机系统查看文件是否复
制成功。
最后写出你的结论。
三、ftp实验内容
1、将example目录下的文件cxcore.lib文件通过ftp直接传输到目标板的/usr/lib目录下，记
录通过ftp传输文件的基本步骤，并与通过串口传输文件进行比较，写下你的结论。
2、将目标板中/usr/lib目录下的一个文件传输到主机上，记录传输的基本步骤和文件传输所
在的目录。
【思考题】
1、一目标平台通过串口与PC机连接后，用户启动目标平台时发现串口终端出现乱码，请
分析串口终端产生乱码的原因。
2、某同学想利用ftp进行文件传输，他已经设定主机平台的IP地址为192.168.0.100，可在
串口终端输入ftp192.168.0.100时，出现ftp：
connect：
Connectionrefused错误，请分析
产生错误的原因。
3、参考ftp适应文档，分析在ftp方式下如何使用linux下如mkdir等常用命令。
【实验报告要求】
以书写形式记录下每一个实验内容，包括输入若干信息、遇到的问题和解决方法；并回答思考题。
实验二Makefile实验
实验学时：
2
实验类型：
验证
实验要求：
必修
【实验目的】
1、了解Makefile的基本概念和基本结构
2、初步掌握编写简单Makefile的方法
3、了解递归Make的编译过程
4、初步掌握利用GNUMake编译应用程序的方法
【实验原理】
在Linux或Unix环境下，对于只含有几个源代码文件的小程序（如hello.c）的编译，
可以手工键入gcc命令对源代码文件逐个进行编译；然而在大型的项目开发中，可能涉及几
十到几百个源文件，采用手工键入的方式进行编译，则非常不方便，而且一旦修改了源代码，
尤其头文件发生了的修改，采用手工方式进行编译和维护的工作量相当大，而且容易出错。
所以在Linux或Unix环境下，人们通常利用GNUmake工具来自动完成应用程序的维护和
编译工作。
实际上，GNUmake工具通过一个称为Makefile的文件来完成对应用程序的自动维护和编译工作。
Makefile是按照某种脚本语法编写的文本文件，而GNUmake能够对
Makefile中指令进行解释并执行编译操作。
Makefile文件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。
GNUmake工作时的执行步骤如下：
1、读入所有的Makefile。
2、读入被include的其它Makefile。
3、初始化文件中的变量。
4、推导隐晦规则，并分析所有规则。
5、为所有的目标文件创建依赖关系链。
6、根据依赖关系，决定哪些目标要重新生成。
7、执行生成命令。
1-5步为第一个阶段，6-7为第二个阶段。
第一个阶段中，如果定义的变量被使用了，那么，
make会把其展开在使用的位置。
但make并不会完全马上展开，make使用的是拖延战术，
如果变量出现在依赖关系的规则中，那么仅当这条依赖被决定要使用了，变量才会在其内部
展开。
下面对makefile的相关问题进行简单介绍：
1、Makefile的基本结构
Makefile的一般结构：
target……：
dependency……
command……
结构中各部分的含义：
（1）、target（目标）：
一个目标文件，可以是Object文件，也可以是执行文件。
还可以是一个标签（Label）。
（2）、dependency（依赖）：
要生成目标文件（target）所依赖哪些文件
（3）、command（命令）：
创建项目时需要运行的shell命令（注：
命令（command）部分的每行的缩进必须要使用Tab而不能使用多个空格）。
Makefile实际上是一个文件的依赖关系，也就是说，target这一个或多个的目标文件依
赖于dependency中的文件，其生成规则定义在命令command中。
如果依赖文件（dependency）
中有一个以上的文件比目标（target）文件要新的话，shell命令（command）所定义的命令
就会被执行。
这就是Makefile的规则。
也就是Makefile中最核心的内容。
例如，假设有一个C源文件test.c，该源文件包含有自定义的头文件test.h，则目标文件
test.o明确依赖于两个源文件：
test.c和test.h。
如果只希望利用gcc命令来生成test.o目标文件，这时，就可以利用如下的makefile来定义test.o的创建规则：
#Thismakefilejustisaexample.
test.o:
test.ctest.h
gcc–ctest.c
从上面的例子注意到，第一个字符为#的行表示注释行。
第一个非注释行指定test.o为
目标，并且依赖于test.c和test.h文件。
随后的行指定了如何从目标所依赖的文件建立目标。
当test.c或test.h文件在编译之后又被修改，则make工具可自动重新编译test.o，如果
在前后两次编译之间，test.c和test.h均没有被修改，而且test.o还存在的话，就没有必要重新编译。
这种依赖关系在多源文件的程序编译中尤其重要。
通过这种依赖关系的定义，make工具可避免许多不必要的编译工作。
一个makefile文件中可定义多个目标，利用maketarget命令可指定要编译的目标，如
果不指定目标，则使用第一个目标。
通常，makefile中定义有clean目标，可用来清除编译过程中的中间文件
#Thismakefilejustisaexample.
test.o:
test.ctest.h
gcc-ctest.c
clean:
rm-f*.o
运行makeclean时，执行rm–f*.o命令，删除编译过程中生成的所有中间文件。
2、Makefile的基本内容
Makefile一般包括包含：
显式规则、隐晦规则、变量定义、文件指示和注释等五个内容。
（1）、显式规则：
显式规则说明如何生成一个或多个的目标文件。
这是由Makefile的书写
者明显指出，要生成的文件，文件的依赖文件，生成的命令。
（2）、变量定义。
在Makefile中可以定义一系列的变量，变量一般都是字符串，当Makefile
被执行时，变量的值会被扩展到相应的引用位置上。
（3）、隐含规则：
由于GNUmake具有自动推导功能，所以隐晦规则可以比较粗糙地简略地
书写Makefile，然后由GNUmake的自动推导功能完成隐晦规则的内容。
（4）、文件指示。
其包括了三个部分，一个是在一个Makefile中引用另一个Makefile，就像C语言中的include一样；另一个是指根据某些情况指定Makefile中的有效部分，就像C语言中的预编译#if一样；还有就是定义一个多行的命令。
（5）、注释。
Makefile中只有行注释，和UNIX的Shell脚本一样，其注释是用“#”字符，如果你要在你的Makefile中使用“#”字符，可以用反斜框进行转义，如：
“\#”。
2.1Makefile中的变量
（1）、Makefile中定义的变量，与C/C++语言中的宏一样，代表一个文本字串，在Makefile
被执行时候变量会自动地展开在所使用的地方。
Makefile中的变量可以使用在“目标”，“依赖目标”，“命令”或Makefile的其它部分中。
（2）、Makefile中变量的命名字可以包含字符、数字，下划线（可以是数字开头），但不应该含有“:
”、“#”、“=”或是空字符（空格、回车等）。
（3）、Makefile中变量是大小写敏感的，“foo”、“Foo”和“FOO”是三个不同的变量名。
传统的Makefile的变量名是全大写的命名方式
（4）、变量在声明时需要给予初值，而在使用时，需要在变量名前加上“$”符号
#makefiletestforhelloprogram
#writtenbyEmdoor
CC=gcc
CFLAGS=
OBJS=hello.o
all:
hello
hello:
$（OBJS）
$（CC）$（CFLAGS）$（OBJS）–ohello
hello.o:
hello.c
$（CC）$（CFLAGS）–chello.c–o$（OBJS）
clean:
rm–rfhello*.o
上面自定义变量OBJS表示hello.o，当makefile被执行时，变量会在使用它的地方精确
地展开，就像C/C++中的宏一样。
上述makfile变量展开后的形式为：
#makefiletestforhelloprogram
#writtenbyEmdoor
CC=gcc
CFLAGS=
OBJS=hello.o
all:
hello
hello:
hello.o
gcchello.o–ohello
hello.o:
hello.c
gcc–chello.c–ohello.o
clean:
rm–rfhello*.o
GNUmake的主要预定义变量
GNUmake有许多预定义的变量，这些变量具有特殊的含义，可在规则中使用。
以下给
出了一些主要的预定义变量，除这些变量外，GNUmake还将所有的环境变量作为自己的预
定义变量。
$@——表示规则中的目标文件集。
在模式规则中，如果有多个目标，那么，"$@"就是匹
配于目标中模式定义的集合。
$%——仅当目标是函数库文件中，表示规则中的目标成员名。
例如，如果一个目标是
"foo.a（bar.o）"，那么，"$%"就是"bar.o"，"$@"就是"foo.a"。
如果目标不是函数库文件（Unix
下是[.a]，Windows下是[.lib]），那么，其值为空。
$<——依赖目标中的第一个目标名字。
如果依赖目标是以模式（即"%"）定义的，那么"$<"
将是符合模式的一系列的文件集。
注意，其是一个一个取出来的。
$?
——所有比目标新的依赖目标的集合。
以空格分隔。
$^——所有的依赖目标的集合。
以空格分隔。
如果在依赖目标中有多个重复的，那个这个
变量会去除重复的依赖目标，只保留一份。
$+——这个变量很像"$^"，也是所有依赖目标的集合。
只是它不去除重复的依赖目标。
命令的变量。
AR函数库打包程序。
默认命令是“ar”。
AS汇编语言编译程序。
默认命令是“as”。
CCC语言编译程序。
默认命令是“cc”。
CXXC++语言编译程序。
默认命令是“g++”。
CO从RCS文件中扩展文件程序。
默认命令是“co”。
CPPC程序的预处理器（输出是标准输出设备）。
默认命令是“$（CC）–E”。
FCFortran和Ratfor的编译器和预处理程序。
默认命令是“f77”。
GET从SCCS文件中扩展文件的程序。
默认命令是“get”。
LEXLex方法分析器程序（针对于C或Ratfor）。
默认命令是“lex”。
PCPascal语言编译程序。
默认命令是“pc”。
YACCYacc文法分析器（针对于C程序）。
默认命令是“yacc”。
YACCRYacc文法分析器（针对于Ratfor程序）。
默认命令是“yacc–r”。
MAKEINFO转换Texinfo源文件（.texi）到Info文件程序。
默认命令是“makeinfo”。
TEX从TeX源文件创建TeXDVI文件的程序。
默认命令是“tex”。
TEXI2DVI从Texinfo源文件创建军TeXDVI文件的程序。
默认命令是“texi2dvi”。
WEAVE转换Web到TeX的程序。
默认命令是“weave”。
CWEAVE转换CWeb到TeX的程序。
默认命令是“cweave”。
TANGLE转换Web到Pascal语言的程序。
默认命令是“tangle”。
CTANGLE转换CWeb到C。
默认命令是“ctangle”。
RM删除文件命令。
默认命令是“rm–f”。
命令参数变量：
下面的这些变量都是相关上面的命令的参数。
如果没有指明其默认值，那么其默认值都
是空。
ARFLAGS函数库打包程序AR命令的参数。
默认值是“rv”。
ASFLAGS汇编语言编译器参数。
（当明显地调用“.s”或“.S”文件时）。
CFLAGSC语言编译器参数。
CXXFLAGSC++语言编译器参数。
COFLAGSRCS命令参数。
CPPFLAGSC预处理器参数。
（C和Fortran编译器也会用到）。
FFLAGSFortran语言编译器参数。
GFLAGSSCCS“get”程序参数。
LDFLAGS链接器参数。
（如：
“ld”）
LFLAGSLex文法分析器参数。
PFLAGSPascal语言编译器参数。
RFLAGSRatfor程序的Fortran编译器参数。
YFLAGSYacc文法分析器参数。
2.2隐含规则
GNUmake包含有一些内置的或隐含的规则，这些规则定义了如何从不同的依赖文件建
立特定类型的目标。
GNUmake支持两种类型的隐含规则：
（1）、后缀规则（SuffixRule）。
后缀规则是定义隐含规则的老风格方法。
后缀规则定义了将一个具有某个后缀的文件（例如，.c文件）转换为具有另外一种后缀的文件（例如，.o文件）的方法。
每个后缀规则以两个成对出现的后缀名定义，例如，将.c文件转换为.o文件的后缀规则可定义为：
.c.o:
$（CC）$（CCFLAGS）$（CPPFLAGS）-c-o$@$<
（2）、模式规则（patternrules）。
这种规则更加通用，因为可以利用模式规则定义更加复杂的依赖性规则。
模式规则看起来非常类似于正则规则，但在目标名称的前面多了一个%号，同时可用来定义目标和依赖文件之间的关系，例如下面的模式规则定义了如何将任意一
个X.c文件转换为X.o文件：
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