基于嵌入式实时操作系统的应用程序开发电子.doc

广州大学综合设计性实验报告册实验项目 基于嵌入式实时操作系统的应用程序开发 学院 物理与电子工程学院 年级专业班 电子132 姓名 学号 成绩 实验地点 电子楼618 指导教师 综合设计性实验预习报告实验项目： 基于嵌入式实时操作系统的应用程序开发 一 引言：这次实验主要是基于ubuntu进行arm芯片的开发，目的是为了熟悉在linux环境下的程序开发，这次需要我们在arm开发板上运行一个led控制程序，并在LCD触摸屏上能够对LED进行控制，这需要我们熟悉linux下的程序编写与编译，和相关的QT编写。二 实验目的：1.学习在VMware中的ubuntu中搭建好开发环境，配置好环境变量2.学习交叉编译，学习基本linux命令。3.学会用C语言编写驱动程序，以及驱动程序的编译和使用，学习qt界面编程三 实验原理：交叉编译器可以将源代码编译成arm开发板上可以运行的程序。使用带有lcd驱动的linux内核可以驱动开发板上3.5英寸的显示屏，nfs可以建立一个pc与开发板共享的目录，让pc上交叉编译好的程序很方便地在开发板上运行。VMware虚拟机软件，是全球桌面到数据中心虚拟化解决方案的领导厂商。全球不同规模的客户依靠VMware来降低成本和运营费用、确保业务持续性、加强安全性并走向绿色。VMWare提供了三种工作模式，它们是bridged（桥接模式）、NAT（网络地址转换模式）和host-only（主机模式）。要想在网络管理和维护中合理应用它们，就应该先了解一下这三种工作模式。bridged（桥接模式）在这种模式下，VMWare虚拟出来的操作系统就像是局域网中的一台独立的主机，它可以访问网内任何一台机器。在桥接模式下，你需要手工为虚拟系统配置IP地址、子网掩码，而且还要和宿主机器处于同一网段，这样虚拟系统才能和宿主机器进行通信。同时，由于这个虚拟系统是局域网中的一个独立的主机系统，那么就可以手工配置它的TCP/IP配置信息，以实现通过局域网的网关或路由器访问互联网。使用桥接模式的虚拟系统和宿主机器的关系，就像连接在同一个Hub上的两台电脑。想让它们相互通讯，你就需要为虚拟系统配置IP地址和子网掩码，否则就无法通信。如果你想利用VMWare在局域网内新建一个虚拟服务器，为局域网用户提供网络服务，就应该选择桥接模式。host-only（主机模式）在某些特殊的网络调试环境中，要求将真实环境和虚拟环境隔离开，这时你就可采用host-only模式。在host-only模式中，所有的虚拟系统是可以相互通信的，但虚拟系统和真实的网络是被隔离开的。提示：在host-only模式下，虚拟系统和宿主机器系统是可以相互通信的，相当于这两台机器通过双绞线互连。在host-only模式下，虚拟系统的TCP/IP配置信息（如IP地址、网关地址、DNS服务器等），都是由VMnet1(host-only)虚拟网络的DHCP服务器来动态分配的。如果你想利用VMWare创建一个与网内其他机器相隔离的虚拟系统，进行某些特殊的网络调试工作，可以选择host-only模式。在虚拟机上安装操作系统的时候，系统的IP设置为9，DNS：修改虚拟机的VMnet1的ip为：在你可访问网络的那块网卡上设置Internet连接共享，具体设置方式为：属性-；高级-；连接共享，然后选择VMnet1，将网络共享给它在本机上ping一下9，如果能ping通，就说明你设置正确了。进入你虚拟机中的linux操作系统，尽情的网上冲浪吧NAT（网络地址转换模式）使用NAT模式，就是让虚拟系统借助NAT（网络地址转换）功能，通过宿主机器所在的网络来访问公网。也就是说，使用NAT模式可以实现在虚拟系统里访问互联网。NAT模式下的虚拟系统的TCP/IP配置信息是由VMnet8(NAT)虚拟网络的DHCP服务器提供的，无法进行手工修改，因此虚拟系统也就无法和本局域网中的其他真实主机进行通讯。采用NAT模式最大的优势是虚拟系统接入互联网非常简单，你不需要进行任何其他的配置，只需要宿主机器能访问互联网即可。如果你想利用VMWare安装一个新的虚拟系统，在虚拟系统中不用进行任何手工配置就能直接访问互联网，建议你采用NAT模式。NFS（Network File System）即网络文件系统，是FreeBSD支持的文件系统中的一种，它允许网络中的计算机之间通过TCP/IP网络共享资源。在NFS的应用中，本地NFS的客户端应用可以透明地读写位于远端NFS服务器上的文件，就像访问本地文件一样。以下是NFS最显而易见的好处：1. 节省本地存储空间，将常用的数据存放在一台NFS服务器上且可以通过网络访问，那么本地终端将可以减少自身存储空间的使用。2. 用户不需要在网络中的每个机器上都建有Home目录，Home目录可以放在NFS服务器上且可以在网络上被访问使用。3. 一些存储设备如软驱、CDROM和Zip（一种高储存密度的磁盘驱动器与磁盘）等都可以在网络上被别的机器使用。这可以减少整个网络上可移动介质设备的数量。四 实验内容：设置window下的虚拟机运行环境，设置好虚拟机与arm开发板下的ubuntu系统，设置好nfs，运行LED程序。五 重点问题：安装好虚拟机，并且熟悉基本linux命令，配置好开发环境。六 参考文献：嵌入式系统原理与应用 清华大学出版社广州大学实验原始数据记录表实验项目 基于嵌入式实时操作系统的应用程序开发 指导教师 揭海 姓 名 黎杰华 班 别 电子132 学 号 1319200055 学 院 物理与电子工程学院 专 业 电子信息科学与技术 实验进行时间 2016 年 6 月 13 日第 16 周 星期一 ， 08 时至 10 时；实 验 地 点 电子楼618 原始数据记录(自行设计记录表格)：注：此表格必须附在实验报告内一并交给任课老师。指导教师对学生情况记录：综合设计性实验实验报告实验名称： 基于嵌入式实时操作系统的应用程序开发 一 引言：这次实验主要是基于ubuntu进行arm芯片的开发，目的是为了熟悉在linux环境下的程序开发，这次需要我们在arm开发板上运行一个led控制程序，并在LCD触摸屏上能够对LED进行控制，这需要我们熟悉linux下的程序编写与编译，和相关的QT编写。二 实验要求：设置window下的虚拟机运行环境，设置好虚拟机与arm开发板下的ubuntu系统，运行LED程序。三 实验仪器：计算机（PC），GEC2410开发板 ， LCD 触摸屏，串口线，交叉网线四 实验步骤：1. 安装VMware Tools 点击VMware菜单“虚拟机”，若显示菜单项“重新安装VMware Tools”则表示该VM已经安装过VMware Tools，否则点击菜单项“安装VMware Tools”进行安装。在自动弹出显示的文件管理窗口（一般是光驱）中会显示VMwareTools-*.tar.gz文件（具体文件名星号内容可能有一点区别），将它复制到/tmp目录下。打开终端窗口（Terminal）执行以下指令umount /dev/cdrom (很重要)cd /tmpsudo tar -zxvf VMwareTools-*.tar.gz（可能要求输入管理员密码）cd vmware-tools-distribsudo ./vmware-install.pl接下来就是一直按回车。最后一个选项是设置虚拟机模拟Ubuntu界面的窗口大小最后就看到Enjoy安装成功reboot安装完全结束。2. 网络设置1、 设置Ubuntu虚拟机网络连接为“桥接模式”（Bridge）图1图22、 设置Windows、Ubuntu虚拟机和开发板的IP确保它们在同一网段！Ubuntu虚拟机中的设置如下：图3图4设置好后，点击图3所示菜单中的Auto eth0，刷新一下。开发板设置如下：PC连接开发板串口，开发板上电，在超级终端中进入控制台，用命令ifconfig查看开发板网络参数。例如：eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 08:90:00:A0:90:90 inet addr:30若不符，vi修改/etc下的网络配置文件，重启即可。用交叉网线连接PC和开发板，互相ping一下，看是否已经连通。3. 安装交叉编译器 将4.3.3.tar.bz2复制至某个目录，比如/mywork/to618，在终端中执行命令解压。$tar xvjf arm-linux-gcc-3.4.5-glibc-2.3.6.tar.bz2将路径/mywork/to618/4.3.3/bin 加入/etc/environment文件中PATH环境变量。注销后再次登录即可生效，输入命令$arm-linux-gcc v若出现以下类似的信息表示编译器可用。Using built-in specs.Target: arm-none-linux-gnueabiConfigured with: /scratch/maxim/arm-lite/src-4.3-arm-none-linux-gnueabi-lite/gcc-4.3/configure -build=i686-pc-linux-gnu -host=i686-pc-linux-gnu -target=arm-none-linux-gnueabi -enable-threads -disable-libmudflap -disable-libssp -disable-libstdcxx-pch -with-gnu-as -with-gnu-ld -with-specs=%funwind-tables|fno-unwind-tables|mabi=*|ffreestanding|nostdlib:;:-funwind-tables -enable-languages=c,c+ -enable-shared -enable-symvers=gnu -enable-_cxa_atexit -with-pkgversion=Sourcery G+ Lite 2009q1-176 -with-bugurl=/GNUToolchain/ -disable-nls -prefix=/opt/codesourcery -with-sysroot=/opt/codesourcery/arm-none-linux-gnueabi/libc -with-build-sysroot=/scratch/maxim/arm-lite/install-4.3-arm-none-linux-gnueabi-lite/arm-none-linux-gnueabi/libc -with-gmp=/scratch/maxim/arm-lite/obj-4.3-arm-none-linux-gnueabi-lite/host-libs-2009q1-176-arm-none-linux-gnueabi-i686-pc-linux-gnu/usr -with-mpfr=/scratch/maxim/arm-lite/obj-4.3-arm-none-linux-gnueabi-lite/host-libs-2009q1-176-arm-none-linux-gnueabi-i686-pc-linux-gnu/usr -disable-libgomp -enable-poison-system-directories -with-build-time-tools=/scratch/maxim/arm-lite/install-4.3-arm-none-linux-gnueabi-lite/arm-none-linux-gnueabi/bin -with-build-time-tools=/scratch/maxim/arm-lite/install-4.3-arm-none-linux-gnueabi-lite/arm-none-linux-gnueabi/binThread model: posixgcc version 4.3.3 (Sourcery G+ Lite 2009q1-176)4. 使用Linux内核 在终端下执行命令tar xvjf 将linux--for3inchLCD-test.tar.bz2解压至/mywork下某个目录。5. 设置和使用NFS 通过NFS可以很方便地将PC上交叉编译好的程序在开发板上运行。PC端设置：编辑NFS服务的配置文件/etc/exports，添加以下内容：/mywork/to618 *(rw,sync,no_root_squash)修改完毕后，重启NFS服务（启动服务用start，关闭用stop）$sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart开发板：在终端中输入以下命令cd /mntmkdir nfs_rootmount -o nolock 7:/mywork/to618 /mnt/nfs_root其中7为Ubuntu实际的IP。ls /mnt/nfs_root查看是否挂载成功为了今后使用方便，可编写mount_mynfs脚本文件放在开发板的/usr/bin，内容如下#!/bin/shmount -o nolock 7:/Ubuntu中设置的NFS目录 /mnt/nfs_root用命令chmod 744 mount_mynfs增加可执行权限要挂接NFS时，可直接执行mount_mynfs 确认不是处于nfs_root目录中，使用下面命令可以取消挂接umount /mnt/nfs_root此时，即可在开放板上访问到ubuntu上共享的nfs目录，/mywork/to618下存放了已经交叉编译好的程序，将该目录下的s3c24xx_leds_234.ko复制到开发板的/usr目录下，命令cp /mywork/to618/s3c24xx_leds_234.ko /usr再将该目录下的devCtrlve复制到/usr目录，命令cp /mywork/to618/devCtrlve /usr然后用命令chmod 744 devCtrlve 增加可执行权限，输入./devCtrlve运行程序，此时开发板上将会出现控制界面五 数据处理及实验结果表示：点击LEDx按钮，对应LED亮灭；勾选流水灯，LED开始运行流水灯程序，此时调节旋钮可以改变流水灯的速度。六 实验结果分析：如果一开始屏幕触摸功能使用不了，需要输入命令：ts_calibrate校准画面在终端输入./devCtrlve -qws运行程序，此时开发板上将会出现以上控制界面点击界面的led1，2，3，4可以控制各个led灯的亮灭，并且屏幕上会显示出led灯状态，选择流水灯功能，可以实现led流水灯显示，此时旋钮可以控制流水灯转换的速度，最小100ms，最大5000ms。七 实验心得：本人对linux系统比较熟悉，有过arm开发经验，但在Ubuntu下安装工具花费了很多时间，在LED驱动程序没有更深入的编写，对Qt的使用也有一定的了解，Qt4.5的编译安装要花费3个小时，这还是在正常顺利的情况下，而在Ubuntu 14 下更是bugs多多，然而坚持就是胜利，通过网上搜索解决问题，一步步提升自己的嵌入式开发水平。八 参考文献：嵌入式系统原理与应用 清华大学出版社九 附录（程序源代码等，应有适当的注释）：#include #include #include #include #include #include #include #include #define DEVICE_NAMEleds/*LED设备名称，设备加载后用命令cat /proc/devices可看到 */#define LED_MAJOR 231 /* 主设备号 ，可以设为0，表示由内核自动分配主设备号*/* 引脚输出电平定义*/#define IOCTL_LED_ON 0#define IOCTL_LED_OFF 1/* 设备使用到的引脚名称*/static unsigned long led_table = S3C2410_GPF4, S3C2410_GPF5, S3C2410_GPF6, S3C2410_GPF7,;/* 引脚配置为输出*/static unsigned int led_cfg_table = S3C2410_GPF4_OUTP, S3C2410_GPF5_OUTP, S3C2410_GPF6_OUTP, S3C2410_GPF7_OUTP,;/* 应用程序对设备文件/dev/leds执行open()时，就会调用s3c24xx_leds_open函数 */static int s3c24xx_leds_open(struct inode *inode, struct file *file) int i; for (i = 0; i 4) return -EINVAL; switch(cmd) case IOCTL_LED_ON: / 设置指定引脚的输出电平为0 s3c2410_gpio_setpin(led_tablearg, 0); return 0; case IOCTL_LED_OFF: /设置指定引脚的输出电平为1 s3c2410_gpio_setpin(led_tablearg, 1); return 0; default: return -EINVAL; /* 这个结构是字符设备驱动程序的核心 *当应用程序操作设备文件时所调用的open、read、write等函数， * 最终会调用这个结构中的对应函数 */static struct file_operations s3c24xx_leds_fops = .owner = THIS_MODULE, /* 这是一个宏，指向编译模块时自动创建的_this_module变量 */ .open = s3c24xx_leds_open,