太原理工大学嵌入式系统实验报告.doc

课程名称： 嵌入式系统B 实验项目： 嵌入式系统B 实验地点： 明向实验楼308 专业班级： 班 学号： 201 学生姓名： 指导教师： 2016 年 11 月 6 日实验一 嵌入式虚拟开发环境的搭建以及内核编译1、 实验目的和要求1 熟悉ARM虚拟平台Skyeye的搭建2 熟悉交叉编译开发环境的搭建3 熟悉编译ARM-Linux4 熟悉在Skyeye平台上仿真ARM-Linux5 拓展：尝试移植其他版本的Linux，并且在Skyeye上运行2、 实验内容和原理本实验是通过在PC机上搭建嵌入式开发环境虚拟环境（Skyeye），熟悉嵌入式交叉编译开发环境以及ARM-Linux系统移植的主要步骤。实验虚拟平台SMDK2410v CPU三星S3C2410（ARM920T），核心频率为62.400MHz，I-Cache 16K，D-Cache 16Kv 内存32MB，内存频率62.400MHz实验软件介绍SkyEye是一个开源软件（OpenSource Software）项目，中文名字是“天目”，SkyEye的目标是在通用的Linux和Windows平台上实现一个纯软件集成开发环境，模拟常见的嵌入式计算机系统（这里假定“仿真”和“模拟”的意思基本相同）；可在SkyEye上运行u CLinux以及u C/OS-II等多种嵌入式操作系统和各种系统软件（如TCP/IP，图形子系统，文件子系统等），并可对它们进行源码级的分析和测试。SkyEye是一个指令级模拟器，可以模拟多种嵌入式开发板，可支持多种CPU指令集，在SkyEye上运行的操作系统意识不到它是在一个虚拟的环境中运行，而且开发人员可以通过SkyEye调试操作系统和系统软件。由于SkyEye的目标不是验证硬件逻辑，而是协助开发，调试和学习系统软件，所以在实现上SkyEye与真实的硬件环境相比还是有一定差别的。编译ARM-Linux内核，熟悉ARM-Linux的移植过程。编译成功后，同学们需要将ARM内核在SkyEye的ARM硬件模拟环境运行测试。具体步骤见后文。3、 主要仪器设备硬件：a. PC机软件：a. VMware workstation9.0b. Ubuntu 10.04LTSc. skyeye-1.2.5_REL.tar.gzd. skyeye-testsuite-1.2.5.tar.bz2e. arm-linux-gcc-3.4.1.tar.bz2f. linux-2.6.14.tar.gzg. cpp-4.1_4.1.2-27ubuntu1_i386.debh. g+-4.1_4.1.2-27ubuntu1_i386.debi. gcc-4.1_4.1.2-27ubuntu1_i386.debj. gcc-4.1-base_4.1.2-27ubuntu1_i386.debk. libstdc+6-4.1-dev_4.1.2-27ubuntu1_i386.deb4、 操作方法与实验步骤1. 安装虚拟机VMware workstation8.02. 安装ubuntu10A. 可以选用Typical Install方式建立ubuntuB. 安装VMToolC. 设置host computer共享的目录3. 安装使用gcc4.1版本编译器（编译Skyeye需要低版本gcc）A.在安装之前先看看ubuntu10.04的gcc是哪个版本B.下载相关文件a. cpp-4.1_4.1.2-27ubuntu1_i386.debb. g+-4.1_4.1.2-27ubuntu1_i386.debc. gcc-4.1_4.1.2-27ubuntu1_i386.debd. gcc-4.1-base_4.1.2-27ubuntu1_i386.debe. libstdc+6-4.1-dev_4.1.2-27ubuntu1_i386.deb执行命令sudo dpkg -i *.deb就可以安装好gcc4.1.C.设置默认gcc版本update4. 安装SKyeye5. 测试Skyeye6. 安装交叉编译环境记住arm-gcc的目录，即/usr/local/arm/3.4.1/bin7. 编译内核键入 cd linux-2.6.14回车键入vi Makefile 回车，修改Makefile生成默认的内核配置文件，键入cp arch/arm/configs/smdk2410_defconfig .回车，继续键入 sodu make smdk2410_defconfig回车参照/Linux 修改内核文件8. 裁剪/定制内核1) 键入sodu make menuconfig回车2) 设置内核启动参数3) 设置initrd的支持4) 设置ROM file system 的支持5) 设置ext2的支持a. 编译，键入make键编译完成后会有vmlinux在当前目录下，这就是我们要的arm-linux内核了b. 验证l 将skeeye-testsuite-1.2.5/linux/s3c2410/s3c2410-2.6.14中的skyeye. conf和initrd.img复制到linux-2.6.14目录中l 键入skyeye -e vmlinux出现了ARMLinux字样说明成功！5、 实验结果与分析六、讨论、心得 通过本次实验完成了内核的编译，这次实验对我来说还是比较新鲜的，之前从没接触过这些东西，遇到了好多问题，但是通过与老师同学的交流，学习，这些问题终究都一一解决了。通过这次试验，我也逐渐熟悉了LINUX命令行环境下的各种操作，学会根据错误信息修改操作方法，最终完成了自己的实验任务。实验二 嵌入式程序的开发与根文件系统的搭建1、 实验目的和要求1 熟悉利用busybox建立ARM-Linux根文件系统（initrd）2 熟悉修改现有根文件系统（initrd）的方法3 熟悉利用交叉编译环境编译简单的C 语言程序4 将自己写好的C 语言程序，进行交叉编译，写入根文件系统，并在实验一中搭建的虚拟环境中运行，显示正确的结果5 回答后面遇到的4个问题2、 实验内容和原理根文件系统就是一种目录结构，根文件系统就是要包括Linux 启动时所必须的目录和关键性的文件，例如Linux 启动时都需要有init目录下的相关文件，在Linux 挂载分区时Linux一定会找/etc/fstab 这个挂载文件等，根文件系统中还包括了许多的应用程序bin 目录等，任何包括这些Linux系统启动所必须的文件都可以成为根文件系统。利用BusyBox搭建根文件系统。BusyBox 是一个集成了一百多个最常用linux命令和工具的软件。BusyBox 包含了一些简单的工具，例如ls、cat和echo等等，还包含了一些更大、更复杂的工具，例如grep、find、mount以及telnet。这样的集合可以替代大部分常用工具比如的GNU fileutils ， shellutils等工具，BusyBox提供了一个比较完善的环境，可以适用于任何小的或嵌入式系统。将自己编译的程序保存到根文件系统中的目录下，就可以在嵌入式虚拟环境中运行。3、 主要仪器设备硬件：a. PC机软件：a. 实验一搭建好的嵌入式虚拟平台b. busybox-1.19.4.tar.bz2c. helloword.c4、 操作方法与实验步骤1. 编译busyboxa. 修改Makefile中的arch和编译工具链头为：ARCH ?=armCROSS_COMPILE ?=/usr/local/3.4.1/bin/arm-linux-b. make menuconfig 修改编译配置选项c. 键入maked. 编译键入make install（应该是生成必要的可执行文件）e. 修改busybox的属性 键入chmod 4755 ./_install/bin/busybox注意：必须要修改属性，否则在busybox中很多命令会受限制：比如：$su su:must be suid to work properlyf. 查看busybox需要的动态库2. 制作initrd.imga. 创建映像文件并挂到 initrd 目录b. 将添加 busybox 到此映像文件c. 拷贝busybox 需要的动态库arm-linux/libd. 建立必要的文件e. 将helloworld.c 文件经过交叉编译后复制到home 目录下交叉编译过程如下：/usr/local/arm/3.4.1/bin/arm-linuc-gcc helloworld.c -o helloworldcp helloworld initrd/home/f. 最后,生成initrd.imgcd .umount initrd3. 测试initrd.imga. 将生成initrd.img文件复制到实验一的linux-2.6.14目录下，执行skyeye -e vmlinuxb. Skyeye启动成功后，在home目录下执行./helloworldc. 出现Hello ARM World表示成功5、 实验结果与分析在对busybox进行make时会遇到很多问题，以下是具体的解决方法：1. 出现如下图错误解决方法：继续键入make menuconfigBusybox Setting-Miscellaneous Utilities - ionice修改之后继续键入make2.出现如下错误解决方法：在当前目录下的include目录下建立一个mtd目录，把事先下载好的ubi-user.h拷贝到mtd目录下。具体操作如下：cp /home/yewanjaly/busybox/ubi-user.h include/mtd(注意先下载ubi-user.h)修改之后继续键入make3.出现如下错误解决方法1：键入make menuconfigBusybox Settings-Busybox Library Tuning-Support infiniband HW修改之后继续键入make解决方法2：通过查看内核源代码目录中的“include/linux/ifarp.h”文件可知“ARPHRD_INFINIBAND”的值为“32”，然后修改“networking/interface.c”文件，在其中添加：#define ARPHRD_INIFINIBAND 32。在本实验中采用的是解决方法1，但是做过之后第二种解决的方法较好！4.出现如下错误解决方法：键入vi /usr/local/arm/3.4.1/arm-linux/sys-include/linux/filter.h在最开始加上 #include 修改之后继续键入make5.出现错误如下解决方法：键入make menuconfigLinux System Utilities - mkfs_ext2修改之后继续键入make6.出现如下错误解决方法：键入make menuconfigLinux System Utilities - mkfs_vfat修改之后继续键入make以下是实验过程中的其他截图部分6、 讨论、心得本次实验对于我个人而言，还是比较困难的，而且很复杂。在改正busybox的make时候遇到的问题，花废了大量的时间，开始时不知道要怎么修改，把提示出错的文件的代码从头到尾看了一遍，没有什么进展，后来才知道只要关闭相关的功能即可，但是找这个功能在什么地方也是很费事的。总之，这次实验完成后，感觉自己学到了很多。实验三 ARM-Linux添加网络驱动程序与实现NFS访问1、 实验目的和要求1 熟悉虚拟平台添加网卡驱动程序的步骤2 通过在虚拟机下实现SkyEye虚拟平台的NFS 访问，验证添加的驱动程序正确性2、 实验内容和原理通过在ARM-Linux中添加CS8900a网卡驱动程序，实现嵌入式虚拟环境具备网络功能。验证网卡工作是否正常。在虚拟机中增加NFS Server，并且添加共享目录。通过ARM-Linux映射NFS Server的共享目录，实现读、写和执行等操作。如果读、写以及执行操作正常说明网卡驱动程序添加成功。NFS 是一种使用于分散式文件系统的协定，由SUN Microsystems 公司开发，于1984年向外公布。NFS 的功能是通过网络让不同的机器、不同的操作系统能够彼此分享个别的数据。通过NFS，应用和程序可以像访问本地文件一样访问远端系统上的文件。实现NFS 对于调试嵌入式环境下的应用程序有很大帮助。3、 主要仪器设备硬件：a. PC机软件：a. VMware workstation9.0b. Ubuntu 10.04LTSc. skyeye-1.2.5_REL.tar.gzd. skyeye-testsuite-1.2.5.tar.bz2e. arm-linux-gcc-3.4.1.tar.bz2f. linux-2.6.14.tar.gzg. cpp-4.1_4.1.2-27ubuntu1_i386.debh. g+-4.1_4.1.2-27ubuntu1_i386.debi. gcc-4.1_4.1.2-27ubuntu1_i386.debj. gcc-4.1-base_4.1.2-27ubuntu1_i386.debk. libstdc+6-4.1-dev_4.1.2-27ubuntu1_i386.debl. busybox-1.19.4.tar.bz24、 操作方法与实验步骤1、内核的编译过程已在前面的实验中进行过，这里就不在叙述了。D.为内核添加 cs8900(见附件) 网卡驱动,以支持 NFS 挂接1) 复制 cs8900 驱动到 drivers/net/arm 目录#cp cs8900.c drivers/net/arm#cp cs8900.h drivers/net/arm2) 修改 drivers/net/arm 目录下的 Kconfig 文件3) 修改 drivers/net/arm 目录下的Makefile文件4) 修改 arch/arm/mach-s3c2410/mach-smdk2410.c5) 在 include/asm-arm/arch-s3c2410 目录下创建文件 smdk2410.hE.参照http:/skyeye.wiki.sourceforge.het/Linux修改内核文件F.裁剪/定制内核1) 键入make menuconfig2) 设置内核启动参数3) 设置 CS8900 的支持Device Drivers -Network device support -Ethernet (10 or 100Mbit) - * CS8900 support4) 设置initrd的支持5) 设置 NFS 的支持File systems - Network File Systems -* NFS file system support* Provide NFSv3 client support6) 设置ROM file system 的支持7) 设置ext2的支持G.编译键入make编译完成后会有个 vmlinux 在当前目录下, 这就是我们要的 arm-linux 内核了2、制作跟文件系统initrd.img3、虚拟机中ubuntu添加NFS Server1) 在 arm-linux 的宿主机里配置 NFS Server2) 编辑文件 /etc/exports, 内容如下(具体需求由你而定)3) 配置主机ip4) 重启 nfs server注:可用 showmount -e 来验证你的配置是否成功。5) 管理员身份启动skyeye，运行arm-linux,为其配置 ip6) NFS 挂接5、 实验结果与分析6、 讨论、心得 本次实验的难点在于最开始的文件修改和脚本的创建，一不小心就容易编写错误，而且错误有时还不容易发现，比如0和o。如果这些都安全通过了，那么这个实验就没有什么难的地方了，部分步骤是实验一和实验二的内容，这加深了对实验一和实验二的熟练程度。实验四 内核与根文件系统烧写实验 一、实验目的和要求1. 熟悉内核与根文件系统的烧写过程2、 实验内容和原理在宿主机内核和根文件系统编译完成之后，就可以在开发板进行烧写过程。本次实验烧写的uboot、kernel以及（system）rootfs都已经给定。三、 操作方法与实验步骤1. 制作可用于烧写的 SD卡（windows 操作系统）。想要在windows操作系统下制作烧写用的 SD 卡，则需要给SD进行分区，预留前10M给uboot。若只需要使用SD卡启动uboot，或者在是linux操作系统（如 ubuntu）下制作烧写用的SD卡，则可跳过这一步。（1）打开软件（2）选择SD卡（3）右键，选择【删除】（4）右键，选择【创建】（5）预留10M空间系统类型选择【FAT32】装载SD卡分配盘符并记好，按 【确定】选择 【应用】，让之前所有操作真正执行选择 【是】至此，已完成了uboot所需要的空间预留。2. 烧写 SD启动的 uboot（windows 操作系统）（1） 把SD 卡格式化成 FAT32，使用前最好先把SD卡