基于ARM9和Linux操作系统下的TCP套接字通信.doc

嵌入式系统开发与应用实习（报告）第 22 页 共22页 目录1 功能描述11.1 课题背景11.2 课题意义12 基础知识12.1开发环境介绍12.1.1硬件环境12.1.2软件环境22.2 网络配置22.2.1 桥接22.2.2 nfs32.2.3 ftp32.2.4 linux 基本命令32.3 基于socket的tcp通信43 系统设计4整个系统的设计流程图如图3-1所示：4图3-1 系统流程图54 实验54.1 实验准备54.1.1 vmware workatation 7.1.2的安装54.1.2 建立虚拟机54.1.3 在虚拟机上安装rhl9操作系统54.1.4 驱动的安装74.2 网络环境搭建94.2.1网络配置94.2.2 配置nfs服务器104.2.3 配置ftp服务器124.2.4 建立交叉编译环境154.3 程序设计164.4 实习平台搭建17总 结21参考文献221 功能描述1.1 课题背景 传统的数据传输和通讯，需要铺设专用的介质和电缆。通过前端的传感机器采集数据信息，并通过相关的通讯协议进行数据传输。比如我们经常使用的can，485总线等。这些总线和协议需要自己定制，硬件设备需要自己设计开发，面向的对象不同，解决的设计问题不同，主要面向专业设计开发，由于技术上的门槛，普通人元很难理解和使用。基于嵌入式系统的通信设计，设计开发网络应用产品具有重要的意义。（1）嵌入式通信设计为终端设备网络化提供了保障；（2） 嵌入式通信设计技术为工业控制领域设备的发展提供动力；（3）嵌入式通信设计为家庭生活的智能化提供了技术支持。1.2 课题意义 本次实习整个系统包括red hat linux 9虚拟机系统，再此基础上设置与宿主机的桥接，实现基于公共的链路层协议将两个通信网络互连，并基于链路地址选择要传递的数据的过程。实现nfs功能，可以通过网络，让不同的机器、不同的操作系统、可以彼此分享自己的文件。ftp功能，可以从一台计算机将文件传送到另一台计算机，它与这两台计算机所处的位置、联系的方式以及使用的操作系统无关。编写的实验程序可以通过建立socket来监听连接的请求，建立连接，进行消息一对一发送，将其移植到s3c2410x微处理器上，利用其uart接口的功能，从而实现tcp通信。 2 基础知识2.1开发环境介绍2.1.1硬件环境 （1）arm介绍 对于arm（advanced risc machines），既可认为是一个公司的名字，也可认为是一个公司的名字，也可认为是对一类微处理器的通称，还可认为是一种技术的名字。1991年，arm公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用arm技术知识产权ip核的微处理器，即通常所说的arm微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统及军用系统等各类产品市场，基于arm技术的微处理器应用占据了32位risc微处理器70%以上的市场份额，arm技术正在渗入到生活中的各个方面。arm公司是专门从事基于risc技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，它本身并不直接从事芯片生产，而是靠转让设计许可，由合作公司生产各具特色的芯片。世界各大半导体生产商从arm公司购买其arm微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的arm微处理器芯片进入市场。目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用arm公司的授权，因此，既使arm技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场并被消费者接受，从而更具竞争力。 （2）s3c2410x微处理器介绍 s3c2410x微处理器是一款由samsung公司为手持设备涉及到低损耗、高集成度的基于arm920t核的微处理器。为了降低系统总成本和减少外围部件，这款芯片中还集成了一下部件：16kb指令cache、16kb数据 cache、mmu、外围存储器控制器、lcd控制器（stn和tft）、nand flash控制器、4个dma通道、3个uart通道、1个i2c总线控制器、1个i2s总线控制器，以及pwm定时器和一个内部定时器、通用i/o口、实时时钟、8通道10位adc和触摸屏接口、usb主、usb从、sd/mmc卡接口等。现在它广泛应用于pda、移动通信、路由器、工业控制等领域。2.1.2软件环境 （1）vmware workatation 7.1.2 （2）red hat linux 9操作系统 linux是的强大功能体现在服务器级的用途上。比如说运行数据库:oracle，db2，mysql，webs erver，mail server，router，firewall。2.2 网络配置2.2.1 桥接 上网常用的方法总共有三种：桥接,host-only,nat,我们在虚拟机中安装了操作系统后，网上邻居会出现两个虚拟的网卡，其中1是用来host-only上网的，和宿主机之间建立专有的连接，宿主机上一块虚拟网卡，虚拟机上一块虚拟网卡，host-only是连接到主机的vmnet1网卡！8是用来nat上网的，nat主要是用于宽带连接的，nat是连接到主机的vmnet8网卡！桥接是连接到主机的物理网卡，等于连接到宿主机所在的交换机，一般是用于局域网，和宿主机有同样的身份和地位，宿主机可以上网的话，虚拟机也可以。2.2.2 nfs nfs就是 network filesystem 的缩写，最早之前是由sun所发展出来的，他最大的功能是可以通过网络，让不同的机器、不同的操作系统、可以彼此分享自己的文件（share file)，所以也可以简单的将他看做是一个file server。这个nfs server可以让你的pc将网络远程的nfs主机分享的目录挂载到本地端的机器当中，所以，在本地端的机器看起来，那个远程主机的目录就好像是自己的partion一样。这里远程的那台给你共享的机器就是server，而你的pc就是client.把网络上的一台电脑当成一个磁盘文件系统使用，譬如，电脑a打开了nfs功能，那么对于同一网络上的电脑b来说，电脑a就是一块硬盘，电脑b访问电脑a的过程就是电脑a把它们之间的连线转换为磁盘的连线，当电脑b读写电脑a的文件时，电脑a自动完成中间和系统、文件系统、硬件驱动的所有过程，直接向电脑b提供文件服务，nfs是依靠现有数据建立新的文件系统。 2.2.3 ftpftp以它所使用的协议：文件传输协议（file transfer protocol）来命名的。正如其名所示：协议的任务是从一台计算机将文件传送到另一台计算机，它与这两台计算机所处的位置、联系的方式、以及使用的操作系统无关。假设两台计算机能与ftp协议对话，并且能访问internet，就可以用ftp软件的命令来传输文件。ftp是个非常有用的工具，你可以在任意个可经ftp访问的公共有效的联机数据库或文档中找到你想要的任何东西。全世界现在已有1000多（96年的数据）个ftp文件服务器对所有internet用户开使用，用户可以通过与internet相连的计算机，把自己需要的文件传输过来。2.2.4 linux 基本命令mount1.作用mount命令的作用是加载文件系统，它的用权限是超级用户或/etc/fstab中允许的使用者。2.格式mount a fv t vfstype n rw f device dirmkdir1.作用mkdir命令的作用是建立名称为dirname的子目录，与ms dos下的md命令类似，它的使用权限是所有用户。2.格式mkdir options 目录名ls1.作用ls命令用于显示目录内容，类似dos下的dir命令，它的使用权限是所有用户。2.格式ls optionsfilenameifconfig1.作用ifconfig用于查看和更改网络接口的地址和参数，包括ip地址、网络掩码、广播地址，使用权限是超级用户。2.格式ifconfig -interface options addresstar1.作用tar命令是unix/linux系统中备份文件的可靠方法，几乎可以工作于任何环境中，它的使用权限是所有用户。2.格式tar 主选项+辅选项 文件或目录2.3 基于socket的tcp通信socket在所有网络操作系统和网络应用程序中都是必不可少的，它是网络通信中应用进程和网络协议之间的接口。在linux操作系统中，socket属于文件系统的一部分，网络通信可以被看作是对文件的读取。这就使得用户对网络的控制像对文件的控制一样方便。在linux 下开发高性能的网络通信程序, 是充分发挥linux 网络特性的一个关键因素。socket 接口是tcp /ip 网络最为通用的api, socket 在计算机中提供了一个通信端口, 可以通过这个端口与任何一个具有socket 接口的计算机通信。3 系统设计 整个系统的设计流程图如图3-1所示： 图3-1 系统流程图4 实验4.1 实验准备4.1.1 vmware workatation 7.1.2的安装4.1.2 建立虚拟机 第一步、 打开软件vmware workatation 7.1.2 第二步、选择新建虚拟机4.1.3 在虚拟机上安装rhl9操作系统 第一步、对虚拟机进行设置，选择第一个镜像文件，然后根据提示进行安装。 第二步、以下是安装中需要注意的设置步骤，按定制方式设置，如图4-1-1所示： 图 4-1-1 选择安装系统的类型为定制 图 4-1-2 选择需要安装的软件 图4-1-3 更换第二张光盘进入虚拟机设置，将镜像文件设置为第二个镜像。第五步.安装成功后，登录，如图4-1-4所示 图 4-1-4 更换第三张光盘 图 4-1-5 系统安装后的桌面 4.1.4 驱动的安装（1） 鼠标右键点击vmware界面左侧中的虚拟系统，选择“install vmware tools”，如图4-1-6所示： 图 4-1-6 选择安装驱动（2）找到vmware tools安装包 右键点击linux桌面，打开终端，依次输入以下命令（注意有空格）： #cd /mnt/cdrom（注：进入到虚拟光驱的文件夹里） #ls（注：查看文件夹里的文件和子文件夹）这个时候出现的“vmware tools-8.1.4-227600.tar.gz”即安装包名字，记住它，稍后将会用到。（3）移动安装包，然后解压安装 在刚刚的终端中，继续输入一下命令： #cd /（注：回到根目录） #cp /mnt/cdrom/vmwaretools-5.5.3-34685.tar.gz /tmp（注：将安装包复制到tmp文件夹） #cd /tmp（注：进入tmp文件夹里） #tar zxf vmwaretools-5.5.3-34685.tar.gz（注：解压安装包） #cd vmware-tools-distrib（注：进入解压出来的文件夹里） #./vmware-install.pl（注：执行安装文件） 如果你的linux中已经安装了所有的x窗口环境和开发工具，上述的安装过程应该比较顺利，在安装过程中，会遇到诸如“in which directory do you want to install your binary files”这类的问题，直接按回车就行了。如遇到诸如带有yes的询问时，输入yes后按回车即可。如遇到诸如带有no的询问时，输入no后按回车即可。（4） 安装完成以后，还会让我们配置分辨率：do you want to change your guest x resolution？1640x4802800x60031024x768. .我的机器能支持1024x768，选择的是3，自己根据自己机器的情况来决定。设置分辨率，能使得屏幕在全屏显示下更清晰漂亮注意，这的分辨率适用于全屏显示，很多人可能习惯用窗口模式来操作虚拟系统（比如我），那么就应该把分辨率设置得小些，比如800x600。至此，vmware tools就安装成功了，(5) 需要重启一下虚拟机，使配置生效。4.2 网络环境搭建4.2.1网络配置（1）虚拟机-设置-虚拟机设置 ，将网络适配器设置为自定义，并指定虚拟网络为vmnet0，如图4-2-1所示： 图4-2-1 虚拟机设置（2）编辑-编辑虚拟网络-设置vmnet0为桥接方式，并且指定其桥接的网卡 ，如图4-2-2所示： 图4-2-2 选择桥接网卡（3）red hat ip配置 开始-系统设置-网络，双击eth0配置ip信息如下： 地址：60 子网掩码： 默认网关地址： dns: （注意：在此更改ip有可能不生效，在终端里改ifconfig eth0 60）（4）点击激活（5）测试网络连接是否正常 1）打开网页 2）ping ，测试结果如图4-2-3所示： 图4-2-3 测试桥接结果 4.2.2 配置nfs服务器 （1）设置：开始-系统设置-服务器设置-nfs服务器打开配置对话框； （2）添加nfs共享 首先要建立目录 /home/jason/nfs，代码如下： #cd /home #ls #mkdir jason #cd /home # cs #cd /home/jason #mkdir nfs #ls 其次，设置目录 homejasonnfs，设置能够访问的主机设置为*, 表示任何主机都可以访问，基本权限设置读/写，结果如图4-2-4所示： 图4-2-4 nfs共享设置 图4-2-5 nfs设置结果 接着，重新启动nfs服务 /etc/init.d/nfs restart，如图4-2-6所示： 图4-2-6 nfs启动结果 最后，测试连接是否正常 mount 20:/home/jason/nfsboot /home/tmp。4.2.3 配置ftp服务器 第一步、配置tftp服务器 ，勾选tftp服务，并重启服务，如图4-2-7所示： 图 4-2-7 勾选tftp服务 第二步、配置本机的ip地址，要与虚拟机linux的ip在同一个网段，这样主机就能就能与虚拟机进行通信； 图4-2-8 配置本机的ip地址 第三步、关闭主机的防火墙和杀毒软件； 第四步、测试下主机和虚拟机之间是否能进行通信； 第五步、上述步骤若是能ping通，我们要在虚拟机linux上新建一个用户，如图4-4-9到图4-2-11所示，使主机能通过ftp访问，方便之间实现文件的共享。若是上面步骤中，还不能ping通，检查下自己电脑的ip和虚拟机linux的ip是否在同一网段，还有看看主机的防火墙有没有关闭等等。 图4-2-9 进入ftp设置 图4-2-10 创建新用户 图4-2-11 用户创建成功 第六步、使用软件flashfxp在主机建立ftp，如图4-4-6所示： 图4-2-12 创建ftp站点 第七步、输入虚拟机用户名、虚拟机linux的ip以及密码，之后建立连接，如图4-2-13所示： 图4-2-13 实现ftp连接 第八步、将桌面上的cross-2.95.3.tar和linux-jx2410.tar.gz压缩包移动到虚拟机linux用户里，如图4-2-14所示： 图4-2-14 cross-2.95.3.tar移到虚拟机linux用户里4.2.4 建立交叉编译环境 在 linux 平台下，要为开发板编译内核，图形界面qtopia，bootloader，还有其他一些应用程序，均需要交叉编译工具链。之前的系统，要使用不同的编译器版本才能正常编译各个部分，因此要在开发过程不断切换设置，这十分不利于初学者使用，也降低了开发的效率；自从linux-2.6.29 开始(本开发板所配内核已为最新的linux-)，我们把交叉编译器统一为arm-linux-gcc-4.3.2，它的安装设置步骤如图4-2-15所示： 图4-2-15 交叉编译软件解压安装 直接解压！将虚拟机linux用户里面的交叉编译压缩包进行解压 ，解压结果如图4-2-16所示： 图4-2-16 cross-2.95.3.tar 安装结果 4.3 程序设计 程序设计流程图如图4-3-1所示： 图4-3-1 客户与服务器通信建立过程4.4 实习平台搭建 jxarm9-2410 arm实验系统基本实验模型如图4-4-1所示： 图4-4-1 jxarm9-2410 arm实验系统基本实验模型 搭建过程及程序测试如下所示： （1） 线路连接如图4-4-1示；（2） 建立超级终端的过程，如图4-4-2到图4-4-4所示： 图 4-4-2 超级终端名称设置 图4-4-3 超级终端端口选择 图4-4-4 超级终端端口设置（3）linux的宿主机pc与linux虚拟机桥接成功，如图4-4-5所示： 图4-4-5 pc ping 虚拟机（4） 虚拟机与开发板ping通，如图4-4-6所示： 图4-4-6 虚拟机与开发板ping通（5） 运行tcp程序结果如图4-4-7、4-4-8所示： 图4-4-7 超级终端接收到连接 图4-4-8 虚拟机与开发板建立了连接 总 结 通过这次实习，在设计方面我感觉自己有了一定的收获。在实习过程中我们相互帮助，团结合作，遇到问题的时候会一起研究，特别是安装red hat linux系统的时候，安装中遇到很多问题，比如刚开始不会选择第二张光盘，安装不了，重新来，第二次安装成功了，可是没有