（通信与信息系统专业论文）农村信息化中应用软件的设计与实现.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 本论文课题来源于山东大学信息学院w m c t 实验室承担的山东省自主创新成 果转化重大专项项目 中国虹计划 农村信息化关键技术应用 为促进我国信息化建设快速发展 国家信息通信国际创新园 c i i i c 在深入 研究国际国内i t 产业发展的基础上于2 0 0 8 年提出了 中国虹计划 该计划将首 先应用在电子政务 教育以及农村信息化建设中 利用 云计算 技术 完成低 成本 低能耗 高可靠的信息化的示范性应用 解决当前人们进入计算机领域经 济门槛高和知识门槛高的问题 为我国其他领域的信息化建设提供参照 中国 虹计划 简而言之 就是让用户把所有数据处理任务都交给 虹 端的服务器来 完成 客户端尽可能地简单 只需完成基本的输入 输出功能即可 从而降低用户 的经济成本和维护成本 为完成本项目设定的目标 本论文在嵌入式l i n u x 开发平台上采用了基于q t 技术的嵌入式软件进行开发 本论文中涉及的技术涵盖了嵌入式开发平台的硬件 操作系统 软件 嵌入式交叉编译工具的安装和环境搭建 q t 编程及界面开发 l i n u x 音频和视频驱动 s o c k e t 编程 多线程编程等内容 具体来说 本论文主要完成了以下工作 通过分析现有农村信息化关键技术 的缺点 结合项目提出了终端开发中嵌入式软件开发的方案 研究了嵌入式开发 平台的硬件 操作系统 软件 以及q t 编程等基础技术 完成了嵌入式开发平台 上的交叉编译环境的搭建 完成了m p l a y e r 在嵌入式开发平台上的移植工作 基于 l i n u x 音频和视频驱动 s o c k e t 编程以及多线程编程 完成了嵌入式开发平台上上 网客户端 录放音软件 摄像头软件的开发工作 通过研究 修改k o n q u e r o r 浏览 器源码 完成了在k o n q u e r o r 浏览器中添加功能的工作 关键词 嵌入式软件开发 l i n u x q t a b s t r a c t t h i st h e s i st o p i cc o m e sf r o mt h es h a n d o n gi n d e p e n d e n ti n n o v a t i o na c h i e v e m e 鹏 t i a n s f o 锄a t i o ns p e c i a lp r o j e c t c h i n ar a i n b o wp r o j e c t k e yt e c h n o l o g ya p p l i c a t l o n 1 n r u r a li i 面傩a t i z a l i o n b e a r e db yw m c t l a b o r a t o r yo fs h a n d o n gu n i v e r s i t y f o rp r o m o t i n gc h i n a sr a p i dd e v e l o p m e n ti ni n f o r m a t i z a t i o nc o n s t r u c t i o n i n2 0 0 8 c i i i cp u tf o r 啪f d c h i n ar a i n b o wp r o j e c t b a s e do nt h er e s e a r c ho f t h ed e v e l o p m e n t o fd o m e s t i c 眦di n t e m a t i o n a l i ti n d u s t r y t h i sp r o j e c tw i l l f i r s tb ea p p l i c a t e di n e l e c 仃o i l i cg o v e r n m e n t e d u c a t i o na n dr u r a li n f o r m a t i z a t i o nc o n s t r u c t i o n b yu s m g c l o u dc o m p u t i n g t e c h n o l o g y t h i sp r o j e c tp l a n s t o i m p l e m e n t t h ed e m o n s t r a t l o n a p p l i c a t i o n o fal o wc o s t l o we n e r g yc o n s u m p t i o n a n d h i g hr e l i a b i l i t y i n f 0 肌a t i o n i z a t i o ns y s t e m s o l v et h ec u r r e n tp r o b l e m so fh i g he c o n o m i ca n dk n o w l e d g e t h r e s h o l do fe n t e r i n gt h ec o m p u t e rf i e l d f o rp e o p l e a n dp r o v i d eai n f o r m a t i z a t l o n c o n s 仃u c t i o nr e f e r e n c ef o ro t h e rc h i n e s e a r e a s i ns h o r t t h i sp r o j e c ta l l o w su s e r s t op u t a l ld a t ap r o c e s s i n gt a s k so n r a i n b o w s e r v e r s s ot h ec l i e n tt e r m i n a lc a n b ea ss l m p l ea s p o s s i b l ew h i c ho n l yn e e d st oa c h i e v eb a s i ci n p u t o u t p u tf u n c t i o n t h e r e b yr e d u c e s t h e u s e r s e c o n o m i ca n dm a i n t e n a n c ec o s t s t oa c c o m p l i s ht h eg o a l so ft h i sp r o j e c t t h i st h e s i sd e v e l o p se m b e d d e ds o 肭a r e b a s e do nq tt e c h n o l o g yo ne m b e d d e dl i n u xd e v e l o p m e n tp l a t f o r m t h et e c h n o l o g i e s i n v 0 1 v e di nt h i st h e s i sc o v e rm a n yf i e l d s s u c ha st h eh a r d w a r e o p e r a t m gs y s t e m a l l d s o r 眦eo fe m b e d d e dd e v e l o p m e n tp l a t f o r m e m b e d d e dc r o s s c o m p i l i n g t o o l s i n s t a l l a t i o na n de n v i r o n m e n tc o n s t r u c t i o n q tp r o g r a m m i n ga n d i n t e r f a c ed e v e l o p m e n t l i m a u d i oa n dv i d e o d r i v e r p r o g r a m m i n g s o c k e tp r o g r a m m i n g m u l t i t h r e a d p r o g r a m m i n g e t e c o n c r e t e l ys p c a k i n g t h i st h e s i sm a i n l yc o m p l e t e d t h ef o l l o w i n gj o b t h r o u g ht h e a n a l y s i so fs h o r t c o m i n g so fr u r a li n f o r m a t i z a t i o nk e yt e c h n o l o g i e s p u t f o r w a r dt h e s c h e m eo fe m b e d d e ds o f t w a r ed e v e l o p m e n t s t u d yb a s i ct e c h n o l o g i e ss u c h a sh a r d w a r e o p e r a t i n gs y s t e m s a n ds o f t w a r eo fe m b e d d e dd e v e l o p m e n tp l a t f o r m a n dq r p r o g r a m m i n g a c h i e v et h em p l a y e rt r a n s p l a n t a t i o no n e m b e d d e dd e v e l o p m e n tp l a t 士 o m c o m p l e t et h ed e v e l o p m e n to fi n t e r a c tc l i e n t s o u n d r e c o r d i n gs o f t w a r ea n dc 锄e r a s o r 值r eo ne m b e d d e dd e v e l o p m e n tp l a t f o r m b a s e do na u d i o v i d e od r i v e r s o c k e t 2 a n dm u l t i t 1 1 r e a dp r o g r a m m i n g a c c o m p l i s ht h e a d v a n c e df u n c t i o n 山东大学硕士学位论文 m o d i f i c a t i o ni nk o n q u e r o rw e bb r o w s e r k e y w o r d e m b e d d e ds o f t w a r ed e v e l o p m e n t l i n u x q t a d s l a p i a r m c p u d h c p d m a d n s g u i i p k d e n a t n f s o s s p c p p p r 6 蝴 r g b r o m s d k t c p u d p u s b v 4 l 4 山东大学硕士学位论文 符号说明 a s y m m e t r i cd i g i t a ls u b s c r i b e rl i n e非对称数字用户环路 a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e应用程序接口 a d v a n c e di u s cm a c h i n e s c e n t r a lp r o c e s s i n gu n i t 高级r i s c 设备公司 中央处理器 d y n a m i ch o s tc o n f i g u r a t i o np r o t o c o l动态主机设置协议 d i r e c tm e m o r ya c c e s s d o m a i nn a m es y s t e m g r a p h i c a lu s e ri n t e r f a c e k o o ld e s k t o pe n v i r o n m e n t n e t w o r ka d d r e s st r a n s l a t i o n n e t w o r kf i l es y s t e m 直接内存访问 域名系统 图形用户界面 网络互连协议 k 桌面环境 网络地址转换 网络文件系统 o p e ns o u n ds y s t e m开放声音系统 p e r s o n a lc o m p m e r p o i n t t o p o i n tp r o t o c o l r a n d o ma c c e s sm e m o r y r r e d g g r e e n b b l u e r e a d o n l ym e m o r y s o f t w a r ed e v e l o p m e n tk i t t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c o l u s e rd a t a g r a mp r o t o c o l u n i v e r s a ls e r i a lb u s v i d e of o rl i n u x 个人电脑 网际网路的点对点协议 随机存取存储器 红绿蓝三原色 只读存储器 软件开发工具包 传输控制协议 用户数据报协议 通用串行总线 l i n u x 视频驱动 山东大学硕士学位论文 1 1 项目背景 第一章引言 本论文课题来源于山东大学信息学院w m c t 实验室承担的山东省自主创新成 果转化重大专项项目 中国虹计划 农村信息化关键技术应用 为促进我国信息化建设快速发展 国家信息通信国际创新园 c i i i c i l 在深 入研究国际国内i t 产业发展的基础上于2 0 0 8 年提出了 中国虹计划 该计划将 首先应用在电子政务 教育以及农村信息化建设中 利用 云计算 2 1 1 3 1 4 1 技术 完成低成本 低能耗 高可靠的信息化的示范性应用 解决当前人们进入计算机 领域经济门槛高和知识门槛高的问题 为我国其他领域的信息化建设提供参照 中国虹计划 简而言之 就是让用户把所有数据处理任务都交给 虹 端的服 务器来完成 客户端尽可能地简单 只需完成基本的输入 输出功能即可 从而降 低用户的经济成本和维护成本 中国虹计划 着重解决p c 机 价格门槛高 知识门槛高 等问题 利用 云计算 技术 实现服务器共享 大大降低了成本 使电脑变成普通家电 同时 回避开p c 的核心技术问题和知识产权问题 探索出了一条低成本 高可靠的中国 信息化道路 中国虹计划 一劳永逸地解决了病毒问题 p c 易受病毒攻击主要 是因为其结构 受攻击的是对p c 似懂非懂的普通用户 中国虹计划 使得用户 端无可攻之处 服务器有强大软件工具和专业人士看守 病毒 啃不动 中国 虹计划 一劳永逸地解决了盗版问题 应用软件安装在服务器端 很容易查盗版 有利于保护知识产权 中国虹计划 一劳永逸地解决了p c 知识产权问题 中国 虹计划 与p c 无关 从此彻底摆脱微软 英特尔等i t 巨头对知识产权的控制 在普及信息化的同时 催生出具有中国自主知识产权的巨大的 新兴的信息产业 链 中国虹计划 在农村信息化中的应用已获得山东省自主创新成果转化重大 专项立项支持 并已取得阶段性的成果 山东山大鸥玛软件有限公司 山东大学 项目团队自主研发的低成本 高可靠 交互式信息终端与信息服务平台在项目演 5 山东大学硕士学位论文 示论证会上获得了与会专家的一致好评 目前 中国虹计划 在农村信息化中的 应用项目已申请国家发明专利1 3 项 基于 中国虹计划 在农村信息化领域取得的重大成果 将继续以教育信息 化 电子政务信息化 农村信息化为应用场景 进一步推进中国各领域信息化进 程 在政府单位 学校 农村进行试点示范 完善信息服务体系 并建立反馈机 制 不断改善系统的稳定性 增强用户体验 逐步推广 中国虹计划 在各信息 化领域的应用 与i b m 等国际厂商合作 利用 云计算 技术 在集成创新等方 面申请国家发明专利 建立行业标准 提升中国i t 厂商的核心竞争力 推动中国 i t 业的蓬勃发展 1 2 研究现状 1 2 1 国外研究现状 世界农业信息技术的发展已经进入农业数据库开发 网络和多媒体技术应用 和农业生产自动化控制等的新发展阶段 根据报道 在农业信息技术方面处于世 界领先地位的国家有美国 德国 日本等 美国是农业信息技术的领头羊 日本 德国等发达国家紧随其后 印度 韩国等发展中国家虽然起步较晚 但发展较快 农业丰则基础强 农民富则国家盛 农村稳则社会安 的要求指出 加快我国 农村信息化发展工作迫在眉睫 1 2 2 国内研究现状 国内在农村信息化 5 建设方面 能够通过互联网获得市场和技术信息的农村家 庭只有5 1 因此 从全国情况来看现代网络技术在农村的普及仍需要进一步的 工作来推进 农民经济实力较低 文化素质也普遍偏低 没有多余的财力添置奢 侈的农村信息服务设备并支付较高的运转费 由此看来 如何让需要农业信息的 广大农民获得廉价的信息服务 是农业是否快速发展的关键 而就目前国内市场 来看 在农村低成本信息服务设备的研制情况还是一片空白 因此 低成本 高 可靠 交互式农村信息化系统建设方案旨在面向广大农民 改变农村现有信息闭 6 山东大学硕士学位论文 塞的情况 推进农村信息化进展 国内已经具备一定的基础条件 1 宽带网普及率只有2 2 6 2 0 0 9 年1 月统计结果 2 电话线 a d s l 通村率为1 0 0 入户率超7 0 首选方案 3 有线电视网通村率达9 0 以上 1 3 设计目标和意义 近两年以来我国农村信息化 6 步伐不断加快 中央 一号文件 首次将加快农 业信息化建设作为单独一个条目 进行全面部署和安排 各级政府纷纷制定出各 种以信息手段支农惠农的配套政策和举措来缩小城乡差距 推进农村信息化已成 为新农村建设的一个重要组成部分 因而本系统立项意义深远 首先 该方案是实现传统农业向现代农业跨越式发展的重要手段 通过建立 综合型农村信息系统平台和信息网络体系 及时准确地向农民提供政策 技术 价格 生产 气象 生活等方面的信息服务 帮助农民按照市场需求安排生产和 经营 改变传统农业技术推广方法和手段 加快科技成果的转化与传播 实现由 粗放的传统农业到定量 规范和智能化的现代农业转变 由被动生产经营到主动 适应市场 由单环节生产向多链条经营的一系列转变 从而加速农业现代化进程 和农村经济的跨越式发展 其次 该方案是统筹城乡 建设社会主义新农村的重要手段 实现全面建设 小康社会的重点和难点都在农村 城乡统筹的难点也在农村 农村信息化是统筹 城乡经济发展的重要结合点 推进农村信息化有利于新型农民的培养 有助于城 乡经济社会良性互动 协调发展 将现代农村信息化技术面向农村社会生活的各 个方面渗透应用 将为农村科技 体育 文教 卫生 社会保障等各项事业的发 展提供新的思路和手段 进而惠及广大农民 不断缩小城乡数字鸿沟 推动农村 物质文明和精神文明协调发展 第三 该方案是构建优质高效农产品市场 促进农民增收的强大动力 现代 农村信息化技术为农产品市场供求双方的有机衔接提供了强大的物质手段 使市 场交易双方直接联系 既节约了交易费用 又可以在很大程度上减少流通环节 7 山东大学硕士学位论文 简化交易程序 减少储运损耗 提高货架品质 有了及时 准确 真实的市场信 息做基础 就可以大大减少生产的盲目性 减小农产品市场波动 提高农业市场 流通效率 有效化解小生产与大市场的矛盾 帮助农民规避市场风险 减少自然 风险带来的损失 进而提高生产效益 同时现代农业信息技术不受时空的限制 可将触角伸到国内外任何角落 拓宽农产品经销的市场空间 从而进一步提高农 业效益 增加农民收入 可见 低成本 高可靠 交互式农村信息化系统建设方案可以方便农户实现 简洁 安全 费用低廉的网络接入 对提升农村信息化建设具有重大意义 1 4 论文各部分的内容安排 本论文章节安排如下 第一章 引言 本章主要介绍了中国虹计划 农村信息化关键技术应用项 目的背景 国内外现状和现实意义 第二章 背景技术介绍 本章主要介绍嵌入式软件开发采用的背景技术 第三章 交叉编译环境的建立 本章主要介绍了嵌入式软件开发所必需的交 叉编译环境是如何建立的 第四章 嵌入式软件开发 本章主要介绍了本人在项目中所做的主要工作的 具体内容 即编写 移植及修改了几款基于q t 的嵌入式应用软件 第五章 总结与展望 本章主要是对论文所做的工作进行了总结 并对下一 步研究做了展望 8 山东大学硕士学位论文 第二章背景技术介绍 当今的i n t e m e t 应用正转向以嵌入式设备为中心 这意味着我们进入了嵌入式 i n t e m e t 7 1 时代 要想在i n t e m e t 上随时随地的浏览大量丰富的信息 一款运行在嵌 入式系统 8 1 平台上的有良好的用户界面的嵌入式浏览器就成为必不可少的工具 本课题在实施过程中 根据农村信息化的具体特点 为了给农民提供简便易 用的应用软件 最好地完成项目预期目标 采用了嵌入式技术和q t 编程 9 1v o j 技 2 1 嵌入式开发平台 本项目在开发过程中 采用嵌入式系统作为开发平台 其中 平台的硬件由基于a r m 9 的 3 c 2 4 4 0 嵌入式处理器芯片以及强大的外 围设备和电路组成 平台的操作系统内核采用l i n u x 2 9 1 2 g u i 系统采用 q t o p i a 2 2 0 1 l 9 山东大学硕士学位论文 2 1 1 嵌入式开发平台的硬件资源 中央处理器c p u 三星 3 c 2 4 4 0 a 主频4 0 0 m h z 外部存储器内存 6 4 m 字节 n a n df l a s h 1 2 b m 字节 k 9 f ig 0 8 n o rfl a i s h 4 m 字节 串口两个五线异步串行2 3 2 接口 波特率最高1 15 2 0 0 b p s 一个4 8 5 接口 可同时使用三串口 网络接口一个10 m 网口 采用c s 8 9 0 0 q 3 带联接和传输指示灯 一个1 0 0 m 网口 采用d m 9 0 0 0 带联接和催输指示灯 u s b 接口一个u s b l 1h o s t 接口 一个u s b l 1d e v i c e 接口 音频接口采用l i s 接口芯片u d a l3 4 1 路立体声音频输出接口可接耳机 或音箱 存储接口一个s d 卡接口 一个i d e 接口可直接挂接硬盘 也可以做为总线扩展口 l c d 利i 虫撬屏接口板上集成了谶电阻式触攫屏接口的相关电路 一个5 0 芯l c d 接口引出了l c d 控制器的全部信号 标准配置为2 5 6 k 色3 2 0 x 2 钧 3 5 英寸t f 懒晶屏 带触撬屏 支持黑白 翰 灰度 16 级灰度 2 5 6 色 4 0 9 6 色s t r j i 夜晶屏 板上引出一个3 3v 1 5 v 电塬输出接口 可为更多款液晶提供电压 支持 l o v g 册v 接口 可支持8 0 0 6 0 0 分辨率 输出稳定流畅 无闲烁 摄像头接口板上带有一个2 m m 间距的2 0 p 插座做为扩展 用户可使用此扩 展口连接各种摄像头 时钟源 内部实时时钟 复位电路一个复位按键 并采用专用复位芯片进行复位 稳定可靠 调试及下载接口一个2 e 6 苞 m u l t i i c e 标准j t a g 接口 支持s d t 2 5 1 a d s l 2 等 调试 电源接口 5 v 电源供电 带电源开关和指示灯 其他四个用户按键 四个用户l e d 一个p w m 控制蝗鸣器 一个可调电阻接到 c 引脚上用来验证模数转换 一个一体化红外接收头 扩展接口 引出s p i g p i o 及1 2 c 等 图2 1 嵌入式开发平台的硬件资源 山东大学硕士学位论文 2 1 2 嵌入式开发平台的l i n u x 操作系统资源 国萄 l e d 珊l 试 过 第一个铡试程序 灞 网页渤览器 鬈曲 e m b e d s k y 圈 蜂璃 甏 懑黟黼叫 i 拖喝壁翻试 图2 2 嵌入式开发平台界面 自臻囊1 9 17 内核 l i n u x 2 6 1 2 文件系统 c r a m f s r a m f s l e t x 2 t f a t 3 2 n f s t y a f f s 2 j j f f s 2 i 驱动支持系统中断和系墨珀时钟孕医动 串口驱动 s e r i a ld e v i c ed r i v e r 块设备驱动 包括i d e 硬盘 s d 卡 n a n df l a s h 驱动 网卡马尽动 实时时钟驱动 u s bh o s t 驱动 液晶r l c d 驱动 触摄屏驱动 i 常用命令 c a tjc h m o d d i s c a r d e c h ojf l a s h f s djf l a s h w n t ejf r e ej9 e n h t m lj h o s t n a m eji n i t jk i l ij1 0 8 d e rji sjm i g i rjm o u n ljp sjr e b o o ljr m s m a n a g e djs 婚c o n f jy e sji n s m o d l s r n o djr r n m o d i 图形界面 支持 i i z ip d ad e m o q to p i ajr n i c r o w i n d o w s n 删g u i 等 i 常用u s b 设备 忧盘 移动硬盘 u s b 鼠标 键盘 i 常用服务 w e bs e r c e rjl t pjt e l n e t 常用应用程序 m p 3 播放器等 网络协议及网络应用程序完整的t c p i p 协议 i 图2 3 嵌入式开发平台系统资源 冒一 固榭瞳 山东大学硕士学位论文 2 2q t 2 2 1q t 语言简介 q t 是一个跨平台的开发工具 它基于c 经过编译系统编译后生成c 的 文件 q t 被广泛用在k d e 桌面环境 o p e r a g o o g l ee a r t h s k y p e 和v i r t u a l b o x 的开发中 它是挪威t r o l l t e c h 的产品 2 0 0 8 年6 月1 7 日被芬兰的诺基亚 n o k i a 公司收购 诺基亚收购q t 以增强该公司在跨平台软件研发方面的实力 使用q t 开发的软件 可以在不修改源代码的情况下在任何支持的平台上编译 与运行 可以实现多平台的图形界面风格 比如可以在m i c r o s o f tw i n d o w s 平台下 编译出具有m a co s 图形界面风格的应用程序 q t 不但拥有完善的c 图形库 而且最近的版本集成了数据库 o p e n g l 库 多媒体库 p h o n o n 网络库 脚本库 x m l 库 w e b 飚t 库等等 内核库中也加入 了进程间通信 多线程等模块 极大的增强了q t 开发大规模应用程序的能力 真 正意义上实现了 c o d el e s s c r e a t em o r e d e p l o ya n y w h e r e 0 2 1 在编译过程中 q t 中使用了c 的非标准扩展 即用在编译前增加m o c 预处 理器来实现将q t 代码处理成标准c 代码 q t 开放源代码 并且提供自由软件的用户协议 使得它可以被广泛地应用在 各平台上的开放源代码软件开发中 2 2 2q t 语言的优点 简单来说 q t 具有下列优点 0 3 1 1 优良的跨平台特性 q t 支持下列操作系统 m i c r o s o f tw i n d o w s9 5 9 8 m i c r o s o f tw i n d o w sn t l i n u x s o l a r i s s u n o s h p u x d i g i t a lu n i x o s f 1 t r u 6 4 i r i x f r e e b s d b s d o s s c o a i x o s 3 9 0 q n x 以及s y m b i a n m a e m o m e e g o 等手机操作 系统 2 面向对象 q t 的良好封装机制使得它的模块化程度非常高 可重用性很好 便于用户开 1 2 山东大学硕士学位论文 发 q t 采用s i g n a l s s l o t s 机制来替代c a l l b a c k 使得各个部件之间的协同工作变得 十分简单 3 丰富的a p i q t 包括2 5 0 多个c 类 4 1 还提供基于模板的c o l l e c t i o n s s e r i a l i z a t i o n f i l e i od e v i c e d i r e c t o r ym a n a g e m e n t d a t e t i m e 类 此外还包括正则表达式的处理功 能 4 支持2 d 3 d 图形渲染 支持o p e n g l 5 大量的开发文档 6 支持x m l 2 3 本章小结 图2 4 q t 程序界面 本章主要介绍了本课题实施过程中主要涉及的技术 包括嵌入式技术和q t 技 术 嵌入式技术主要介绍了本课题中采用的嵌入式开发平台的软硬件资源 q t 技 术介绍了q t 语言的发展历程以及其优点 后续章节中将采用这两种技术进行嵌入 式软件开发工作 1 3 山东大学硕士学位论文 第三章交叉编译环境的建立 交叉编译概念的出现和流行和嵌入式系统的发展密不可分 我们通常用的计 算机软件 都需要通过编译 把高级计算机语言编写的代码 比如c 代码 编译 成计算机可执行的二进制代码 比如 我们在w i n d o w s 上可使用v c 编写程序并 编译成可执行程序 这种情况下 我们使用p c 上的w i n d o w s 工具开发针对 w i n d o w s 本身的可执行程序 这种编译过程称为本机编译 然而 在进行嵌入式 系统的开发时 运行程序的嵌入式平台通常具有存储空间和运算能力有限的特点 比如a r m 平台 这种情况下 在a r m 平台上进行本机编译就不太现实了 因为 一般的编译工具链需要很大的空间 为了解决这个问题 就要采用交叉编译工具 通过交叉编译工具 我们就可以在c p u 能力强 存储空间大的主机平台 比如 p c 上编译出针对其他平台的可执行程序 要进行交叉编译 我们需要在主机平台上安装对应的交叉编译工具链 然后 用交叉编译工具链编译源代码 最终生成可在目标平台上运行的代码 1 5 1 6 f 1 7 3 1v m w a r e u b u n t u 的安装 要进行嵌入式l i n u x 的开发首先要安装好一个主机开发环境 因为嵌入式l i n u x 下的大部分开发工作都是在p c 中开发的 通常做法是首先在w i n d o w s 下安装一 个虚拟机软件v m w a r e 1 引 再在v m w a r e 基础上安装一个l i n u x 系统 本课题使用 的是v m w a r e 7 0 和u b u n t u 9 1 0 f 1 9 这两个软件都可以在网上下载到 安装步骤如 下 3 1 1 安装 w a 将v m w a r e 安装到p c 主机上 3 1 2 下载u b u n t u 1 4 在u b u n m 官网上下载u b u n t u 山东大学硕士学位论文 3 1 3 创建虚拟机 这里我采用的环境为w i n d o w sx ps p 2 下的v m w a r ew o r k s t a t i o n5 5 3 汉化版 图3 1 创建虚拟机s t e p l s t e p l 这是v m w a r e 的初始界面 v m w a r e 的功能十分的强大 它可以创建 若干台虚拟电脑 并将它连成虚拟的网络 点击新建虚拟机 下一步 s t e p 2 虚拟机配置 典型 下一步 s t e p 3 客户机操作系统 l i n l l i7 b u n t l l 下一步 s t e p 4 虚拟机名称 位置 u b 硼胁 默认位置 推荐 下一步 s t e p 5 网络连接 选择 使用网络地址翻译 n a t 1 2 1 选择这一项 虚 拟机就可以共享宿主机的网络 下一步 s t e p 6 磁盘容量 默认设置 完成 这样 我们就建好了一个虚拟的裸机 现在就可以在上面安装我们的u b u n t u 操作系统了 1 5 蹭t 缫 嶝 山东大学硕士学位论文 ij 江盆盆j j i i i 誓豳 豳 豳豳 豳 簟 i t 篷 避纽 一1 二 o le 诫 一靠0 鬟 t 一 c l 啦 蚺一 巴譬 露曩 1 l i l l l i i j 器 h 竺 1 鼹 z 善 麓 麓 嚣 j j 一 3 1 4 安装u b u n t u 图3 2 已经创建好的虚拟机 s t e p l 下载下来的是i s o 格式的u b u n t u 操作系统 在设备叫d r o m 上 双击 在 连接 中选中 使用i s o 镜像 载入u b u n t u 的镜像文件 确定 1 6 图3 3 安装u b u n t us t e p l s t e p 2 启动虚拟机 就会出现v m w a r e 的开机自检画面 一 蠢弘 憾 0 e 恐 山东大学硕士学位论文 s t e p 3 系统由u b u n t u 镜像引导 进入u b u n t u 的安装界面 s t e p 4 鼠标单击画面 进入对虚拟机的操作中 c t r l a l t 可以回归宿主机 选择l a l l g u a g r 中文 简体 启动或安装u b u n t u s t e p 5 进入u b u n t u 界面后 双击 安装 图标 开始安装 s t e p 6 双击 安装 后 首先弹出个对话框 提示对硬盘数据做好备份 s t e p 7 选择语言 选中文 简体 s t e p 8 设置时区 选中国上海 s t e p 9 选择键盘种类 缺省设置即可 s t e p l 0 磁盘分区 因为我们这里是在虚拟机中安装u b u n t u 规避了分区风 险 因此使用缺省设置 使用整个硬盘 s t e p l l 文件迁移向导 s t e p l 2 填写账号信息 尤其要熟记填写的登录账号和登录密码 s t e p l 3 最后是确认 信息栏中列出前面你所做的设定 检查无误后点击i n s t a l l 进行安装 图3 4 安装u b u n t us t e p l 3 s t e p l 4 系统开始进行安装 s t e p l 5 现在u b u n t u 已经安装到你的v m w a r e 里了 点击重启 s t e p l 6 重启前别忘记首先双击编辑v m w a r e 窗口的右下角光驱图标 把连接 1 7 山东大学硕士学位论文 从 使用i s o 镜像 改为 使用物理驱动器 然后按回车重启 重启完成后 在登陆 界面填写登录账号和密码进入桌面 不过在进行下面的开发的时候会发现默认下u b u n t u 缺少很多需要用到的软件 包 这要根据自己的实际情况使用u b u n t u 的a p t 命令在线安装这些软件包 捌 3 2 建立f f t p 服务器 在嵌入式l i n u x 开发过程中需要使用t r i p 方式从l i n u x 主机下载文件到板子中 因此需要在主机l i n u x 系统中安装t r i p 服务器 2 3 1 u b u n t u 9 1 0 中安装t f t p 服务器的方法如下 3 2 1 安装程序 通过软件管理安装t r i p 和t f t p d 前者是客户端 后者是服务程序 系统根据 依赖会选上o p e n b s d i n e t d 在u b u n t u 的终端下输入命令如下 r o o t s h l z u o f u d e s k t o p a p t g e tl n s t a l lt f t pt f t p d 正在l 妻取辜 件包列表 完艇 正在分析玖件包的依确关系涮 正在 套取扶态信患 完艇 t f t p 已经是最静的版本了 t f t p d 已经是最掰明版本了 下列软件包是目动安装的 艿且埕在不需要了 1 1 n u x h e a d er s 一2 6 3 1 一1 41 1 t q u x h e a d er s 一2 6 3 1 1 4 一q e n er i c 使用 a p t g e ta u t or e m o v e 采溅蜍它们 升级了0 个软件包 新安装了0 个软件包 要卸戴0 个轵件宦 有2 个钦件色末被升级 图3 5 安装t r i p 服务 3 2 2 在s h i t o u 目录下建一个f f t p b o o t 把属性改成7 7 7 1 8 图3 6 建立t f l p b o o t 0 t 吐 n b t却在7 存 r 已d叫毗件 n 瞅文曲s书 带 u i u o t o d t o to妊叻眦 带s p s t f p p t p o 0 0处n 录处的的目的q 卅建卅 u u 9 u f f 仓f 法 k u 无 蛇 h h h s s s r t t i t 0 o d o 瞅m 3 2 3 修改存放目录 图3 7v i 命令 耋 b o o t t f t p s e r v i c ei sp r o v l d e dp r i m a r i t yf o rb o o t i n g m o s ts i t e s 弗 r u nt h l so d l yo nm a c h i n e sa c t i n ga s b o o t s e r v e r s u t t t p d g r a mu d p w a i t n o b o d y u s r s b i n t c p dl u s r l s b i n l if 1 t f t p di s h i t o u t f t p b o o t 襻 r p c r p cb a s e ds e r v i c e s 3 2 4 重新启动服务 3 2 5 测试i f t p 服务器 图3 8 修改i n e t d c o n f 文件 d l o p e n b s d i n e t dr e s t a r t l s h i t o u t f t p b o d t 图3 9 重新启动服务 宅e s h i t o u t f i p b o o t 文件夹下新建立一个文件 c d s h i t o u t f l p b o o t t o u c hs h i 进入另外一个文件夹 t r i p1 2 7 0 0 1 t r i p g e ts h i 如图3 18 所示 t f t p 已经可以正常工作 o k 现在把编译好的内核文件拷贝到 蛳t 0 毗邱b o t 一面 就可以使用u b 0 t 的t 邱 命令加栽内核到目标板内存了 1 9 t d 1 t d n e p 王n t 1 f c t 卜l r e e n v 1 群e 孝带 u s u u o r 0 0 t e t t 1 p 1 i h u h h s s s s p e p p o n o o t r t t k e k k s t s 5 e n e e d 1 d d u g u u f n f f o 1 0 0 u t u u z r z z 1 a 1 l h t h h s s 5 s 硷舱硷媳 0 0 d o 崔 o or r r 山东大学硕士学位论文 1 断 主 ls h i t o uo l 鳞崩 n 一 t f t p b 翻3 t s h i 3 3 建立n f s 服务器 图3 1 0 测试t 邱服务 在嵌入式l i n u x 开发的时候 常常需要使用n f s 2 伽以方便程序的调试 使用n f s 用户可以将板子要用到的根文件系统 2 5 1 放在主机目录下 开发板则通过以太网挂 载到这个目录并将这个目录下的文件作为根文件系统的内容 这样用户的程序更 新后不比重新烧写板子的根文件系统便能被重新使用 这点能够大大加快程序的 调试 u b u n t u 下安装n f s 服务器的步骤如下 3 3 1 进行n f s 服务器端与客户端的安装 r o o t s h i z u 0 f u d e s k t 0 p 5 h l t o u a p t g e ti n s t a l tn f s k e r n e l 一s e r v ern f s 一 o m m o np o r t m a p 正在馕取软件包列表 完成 正在分析软件包的依秘关系埘 正在读取拔态信息 完应 n f s k er n e l s e r y er 已经是最新的版本了 n f s c o m m o n 已经是最掰的版本了 n f s c o 眦l o r 被设置为手劲安装 p o r t m a p 已经是最新的版本了 p or t m a p 被设置为手动安装 下列软件包是自动安装的并且理在不需要了 1 1 f l u x h e a d e f s 一2 6 3 1 1 4l i n u x h e a d e r s 一2 6 3 1 一1 4 一c l e n e r i c 使用 a p t g e ta u t o r e m o v e 采翻赊它们 升级了0 个欢件包 新安装了0 个软件包 要卸戴0 个钦件包 有2 个软件包未被升级 e 一 图3 1 1 安装n f s 服务 安装客户端的作用是可以在本机进行n f s 服务的测试 山东大学硕士学位论文 3 3 2 配置p o r t m a p 两种方法任选一种就可以 1 e m a c s e t c d e f a u l t p o r t m a p 去掉 i1 2 7 0 0 1 2 d p k g r e c o n f i g u r ep o 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