嵌入式系统及应用第三四次实验.doc

嵌入式系统及应用实验第三、四次实验一 Linux映像固化与运行一、 实验目的 熟悉ARM实验设备和Emlink-W 仿真器掌握使用Emlink-W仿真器固化linux映射程序二、 实验内容 完成H-JTAG软件配置固化启动映像Bootloader固化内核映像zImage固化根文件系统映像ramdisk三、 实验步骤1.准备工作将Mini2410核心板boot跳线帽闭合连接好Emlink-W仿真器、电源线（打开电源开关，给实验箱上电）。2.固化完整的linux系统参见附录一文档基于EduKit-IV出厂固化说明中“5使用Emlink-W仿真器固化Linux映像程序”部分3. 启动ramdisk根文件系统最基本的Linux系统就固化成功了，可以修改vivi的启动参数来设置启动方式（出厂默认是采用yaffs根文件系统启动方式）： 启动ramdisk根文件系统： vivi param ramdisk vivi param save 启动yaffs根文件系统： vivi param reset vivi param save 启动nfs根文件系统： vivi param set linux_cmd_line root=/dev/nfs nfsroot=90:/home/example/nfs ip=00:90:::EDUK4:eth1:off console=ttySAC1,115200 mem=64M init=/linuxrc noinitrd vivi param save 根据不通的vivi启动参数可以引导不同的根文件系统。 4. 根文件系统的更新 进行根文件系统的固化与更新。步骤如下： 1）在EduKit-IV实验平台中，Mini2410-IV核心子板中运行的Linux采用了“双根文件系统”的技术，MTD2分区存放ramdisk根文件系统，MTD3分区存放yaffs根文件系统。对于正常使用的用户而言，可见的文件系统是yaffs根文件系统，只有在该文件系统崩溃的时候，才通过修改vivi参数启动ramdisk根文件系统，来恢复更新yaffs根文件系统。同时在Linux映像固化的时候，yaffs根文件系统也是通过ramdisk文件系统更新的。下面的步骤将介绍通过ramdisk根文件系统来固化更新yaffs根文件系统。 2）运行PC机上Windows XP系统自带的超级终端软件，“开始 - 所有程序 - 附件 - 通讯 - 超级终端”，设置每秒位数115200、数据位8、奇偶校验无、停止位1、数据流控制无。（确认已经关闭其他超级终端工具） 3）将EduKit-IV实验平台的电源的拨动开关拨向向上端的加电状态，重新给实验平台上电，在超级终端的界面将会出现Linux启动映像vivi的启动信息，在vivi启动的同时迅速按下PC机的空格键进入vivi的命令行界面。（如果没有及时进入vivi的命令行界面请重新启动实验系统，再进入vivi命令行界面） 4）在超级终端界面的vivi命令行输入命令修改传递给内核的启动参数 “param ramdisk”，输入完成后按回车键： 5）参数修改成功后，在vivi的命令行输入“boot”，启动Linux内核，在超级终端中可以看到Linux的启动信息，同时也可以在LCD屏上看到Linux的启动画面。 6）Linux启动完成后，输入回车即可进入Linux的命令行界面。7）将拷贝有rootfs-eduk4-tsp-ys.tgz文件（DISK3_S3C241002-Images02-Linux）的U盘插入EduKit-IV实验平台的USB接口的上面U口，在超级终端中可以看到提示U盘插入的信息，如图4-6-15所示： 附：出厂的yaffs根文件系统映像为rootfs-eduk4-tsp-ys.tgz，其他的映像见光盘内同级目录下的list.txt文件说明，后面章节所介绍的linux实验使用的yaffs根文件系统映像为rootfs-eduk4-base.tgz。 另外此处也可以不必使用U盘作为传送映像的媒介，也可以使用SD卡或者网络等传送。 8）在超级终端的Linux命令行执行命令： $ mount -t vfat /dev/ub/a/part1 /media 将U盘映射到/media目录： 9）在超级终端的Linux命令行执行命令： $ tar zxvf /media/rootfs-eduk4-tsp-ys.tgz -C /mnt 解压rootfs-eduk4-tsp-ys.tgz文件到MTD3所映射的目录，如图4-6-38所示： 10）解压完成后，输入命令： $ umount /mnt $ umount /media 卸载U盘及MTD3设备： 11）拔出U盘，给EduKit-IV实验平台重新上电，在超级终端的界面将会出现最终的Linux启动信息，同时LCD屏上也会显示Linux的启动画面。 附：Linux操作系统下想更新启动映像、内核映像映像和根文件系统映像可以使用Minicom软件，由于Linux下没有vivi支持的USB驱动，所以不能使用“load flash vivi u”命令，但是可以使用xmodem方式来下载，命令为“load flash vivi x” 5 Linux映像的运行 固化好了bootloader、内核、根文件系统后，重启实验平台或者给实验平台重新加电，正确设置好超级终端，将可以看到串口打印的信息实验二 vivi的编译与运行一、实验目的 熟悉vivi相关知识及应用； 学会使用交叉编译器编译vivi； 掌握vivi命令将文件固化到目标板上。 二、实验内容 在Ubuntu系统下，使用交叉编译器编译vivi； 利用vivi命令固化Linux文件到目标板上。三、实验原理bootloader( 引导加载程序 ) 是系统加电后运行的第一段代码，一般运行的时间非常短，但是对于嵌入式系统来说，这段代码非常重要。在我们的台式电脑当中，引导加载程序由 BIOS （固件程序）和位于硬盘MBR中的操作系统引导加载程序（比如NTLOADER，GRUB和LILO）一起组成。 在嵌入式系统当中没有像BIOS这样的固件程序，不过也有一些嵌入式CPU会在芯片内部嵌入一小段程序，一般用来将bootloader装进RAM中，有点类似BIOS，但是功能比BIOS弱很多。在一般的典型系统中，整个系统的加载启动任务全由bootloader 来完成。在ARM中，系统上电或复位时通常从地址0x00000000处开始执行，而在这个位置，通常安排的就是系统的 BOOTLOADER。通过这小段程序可以初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而将系统的软硬件环境设置到一个合适的状态，从而最终为调用操作系统内核准备好正确的环境。 vivi是由mizi公司为ARM处理器系列设计的一个bootloader，因为vivi目前只支持使用串口和主机通信，所以您必须使用一条串口电缆来连接目标板和主机。主要功能为：复制并启动内核，初始化硬件，下载目标板到flash等。 vivi有两种工作模式：启动加载模式和下载模式。启动加载模式可以在一段时间后（这个时间可更改）自行启动linux内核，这时 vivi 的默认模式。在下载模式下，vivi为用户提供一个命令行接口，通过接口可以使用vivi提供的一些命令，见下表：表1-1 vivi使用命令表四、实验步骤 1编译vivi 1）在Ubuntu中单击菜单应用程序-附件-终端打开终端，在终端中输入命令设置环境变量：2）进入vivi实验工作目录：3）清除早前可能存在的配置信息：4）执行配置命令：图1-1 vivi配置界面选择Load an Alternate Configuration File选项，回车。在弹出的对话框中输入配置文件，这里我们提供了vivi的配置文件：config-eduk4。 图1-2 选择配置文件选择，回车退出。接下来在选择退出配置，然后再在如图1-3中选择，保存并退出。图1-3 vivi配置退出保存界面5）执行make命令生成可执行文件，文件存放在当前目录下：6）拷贝文件：执行完命令后，将自动拷贝vivi到/home/example/目录下。 2固化vivi 在Ubuntu下采用minicom终端更新，下面的步骤将具体介绍： 1）正确连接交叉串口于实验平台的COM2和PC端的串口。 2）运行ubuntu终端，在终端中输入命令打开minicom：图1-4 启动minicom终端3）给实验平台上电，启动内置viv并按空格键进入到vivi的命令行界面： 图1-5 进入vivi命令行4）输入命令使用xmodem协议来传送新编译好的vivi（/home/example/vivi）：图1-6 进入vivi命令行输入完命令后，回车，终端提示等待xmodem协议传送文件，此时按下“Ctrl + a”键，然后再输入“z”键进入到minicom的功能菜单： 图1-7 minicom功能菜单从键盘输入“s”，选择发送文件选项，出现协议选择菜单：图1-8 minicom传送协议选择通过键盘的上下方向键选中xmodem协议，回车进入所需传送文件的默认路径界面： 图1-9 minicom传送默认文件夹此时通过键盘的左右方向键，选中“ 转到 ”选项，回车，在弹出的界面输入新的vivi映像所在目录路径/home/example：图1-10 输入目标传送文件所在目录输入完成后回车，将进入到新vivi所在目录： 图1-11 进入到目标传送文件所在目录通过键盘方向键选择“ OK ”项，弹出目标传送文件界面，输入目标文件名vivi：图1-12 进入到目标传送文件名输入正确的目标传送文件名后，回车，将开始传送新的vivi映像，并显示传送进度： 图1-13 传送中传送完毕将提示传送成功，按任意键退出：图1-14 传送完成在minicom终端将打印出新vivi的固化信息，并提示成功： 图1-15 完成vivi的传送注意：等待传送的时间不宜太久，否则就超时，如果出现选中了所需传输的文件，但是传送进度无反应的，即时超时，可按“Ctrl + c”退出，重新传送。 5）可以重启实验系统验证新固化进去的vivi，minicom终端打印如下：实验三 内核编译与运行一、实验目的 学习和掌握Linux 编译的基本步骤； 通过实验掌握Linux 配置、编译过程。二、实验内容 对Linux 的内核及用户程序进行配置； 编译生成内核映象文件； 把编译的映象文件烧写到FALSH 中，查看运行结果。三、实验原理 内核是Linux操作系统的核心，它管理所有的系统线程、进程、资源和资源分配。与其它操作系统不同的是，Linux操作系统允许用户对内核进行重新设置。用户可以对内核进行“瘦身”，增加或消除对某些特定设备或子系统的支持。在开发嵌入式系统时，开发人员经常会减少系统对一些无用设备的支持，将节省下来的内存分配给各种应用软件。 Linux内核对各种硬件和端口的支持要靠各种硬件驱动程序来实现。这些驱动程序可以被直接写入内核，也可以针对某些特定硬件在需要时自动加载。通常情况下，可以被自动加载进内核的内核编码称为自动加载内核模块。 Linux内核的设置是通过内核设置编辑器完成的。内核设置编辑器可对每个内核设置变量进行描述，帮助用户决定哪些变量需要被清除，哪些需要写入内核，或者编成一个可加载内核模块在需要时进行加载。 内核是为众多应用程序提供对计算机硬件的安全访问的一部分软件，这种访问是有限的，并且内核决定一个程序在什么时候对某部分硬件操作多长时间。直接对硬件操作是非常复杂的，所以内核通常提供一种硬件抽象的方法来完成这些操作。硬件抽象隐藏了复杂性，为应用软件和硬件提供了一套简洁，统一的接口，使程序设计更为简单。 用户可以根据自己的需要编译内核。 四、实验步骤 1编译内核 1）单击菜单应用程序-附件-终端打开终端，设置环境变量：2）执行命令切换到linux内核目录下：3）清除早前可能存在的配置信息：4）执行配置命令：图2-1 kernel配置界面选择Load an Alternate Configuration File选项，添加配置文件，回车。图6-2-2 选择Load an Alternate Configuration File将弹出的窗体中的.config替换成./config-eduk4。 图6-2-3 选择kernel配置文件选择，回车退出。 在弹出的主配置界面中，选择，回车。图6-2-4 kernel配置退出保存界面选择，回车。 5）编译内核：编译完成后将在arch/arm/boot目录下生成zImage文件，并自动拷贝到/home/example目录下。 6）生成驱动模块：2固化内核映像 使用minicom固化内核映像的方法跟前节固化vivi映像的步骤相似，启动vivi后，输入命令使用xmodem协议来传送新编译好的内核映像zImage（/home/example/zImage）：后面的步骤参考前节vivi的传送，仅需要把需要传送的文件名替换为zImage即可，传送完毕minicom串口终端打印信息如下：图6-2-5 内核映像传送完毕重启实验系统将可以看到新的内核引导信息。 实验四 busybox编译实验一、实验目的 熟悉busybox相关知识及应用； 学会使用交叉编译器定制一个busybox； 利用该busybox制作一个文件系统。 二、实验内容 利用交叉编译器编译busybox； 利用已经配置好的busybox制作一个文件系统。 三、实验原理 busybox是一个集成了一百多个最常用linux命令和工具的软件，他甚至还集成了一个http服务器和一个telnet服务器，而所有这一切功能却只有区区1M左右的大小。我们平时用的那些linux命令就好比是分立式的电子元件，而busybox就好比是一个集成电路，把常用的工具和命令集成压缩在一个可执行文件里，功能基本不变，而大小却小很多倍，在嵌入式linux应用中，busybox有非常广的应用。另外，大多数linux发行版的安装程序中都有busybox的身影，安装linux的时候按ctrl+alt+F2就能得到一个控制台，而这个控制台中的所有命令都是指向busybox的链接。busybox的小身材大作用的特性，给制作一张软盘的linux带来了及大方便。 busybox 是标准Linux 工具的一个单个可执行实现。busybox 包含了一些简单的工具，例如 cat 和echo，还包含了一些更大、更复杂的工具，例如 grep、find、mount 以及 telnet。有些人将 busybox 称为 Linux 工具里的瑞士军刀。简单的说busybox就好像是个大工具箱，它集成压缩了 Linux 的许多工具和命令，用户可以根据自己的需要定制一个busybox。 四、实验步骤 1编译busybox 1）单击菜单应用程序-附件-终端打开终端，设置环境变量：2）执行命令切换到busybox实验目录下：3）解压busybox-1.1.2.tar.bz2：4）进入目录，并打上补丁：5）清除早前可能存在的配置信息：6）执行配置命令：图6-3-1 busybox配置界面选择Load an Alternate Configuration File选项，添加配置文件，回车。 图6-3-2 选择Load an Alternate Configuration File界面将弹出的窗体中的.config替换成eduk4。图6-3-3 选择busybox配置文件选择，回车退出。 在弹出的主配置界面中，选择，回车。 图6-3-4 busybox配置退出保存界面7）编译busybox：执行完命令后，将在busybox-1.1.2下面生成一个_install文件夹。 2基于busybox生成文件系统包1）建立root-mini文件系统目录，并拷贝busybox生成的文件到该目录内：2）创建文件系统目录树结构，并拷贝必要的文件到文件系统目录内：3）拷贝inittab文件到etc目录下：4）在etc/init.d目录下建立rcS文件，内容如下：5）修改新建的文件系统文件夹属性：这样基于busybox所建立的文件系统就做好了。实验五 ramdisk根文件系统的制作一、实验目的 熟悉根文件系统组织结构； 定制、编译ramdisk根文件系统。二、实验内容 利用实验三中的已经完成的文件系统，生成一个根文件系统镜像。 三、实验原理 ramdisk是内核初始化的时候用到的一个临时文件系统，是一个最小的linux rootfs系统，它包含了除内核以外的所有linux系统在引导和管理时需要的工具，做为启动引导驱动，包含如下目录：bin，dev，etc，home，lib，mnt，proc，sbin，usr，var。还需要有一些基本的工具：sh，ls，cp，mv（位 于/bin目录中）；必要的配置文件：inittab，rc，fstab位于（/etc目录种）；必要的设备文件：/dev/tty*，/dev /console，/dev/men（位于/dev目录中）；sh，ls等工具必要的运行库：glibc。四、实验步骤 1制作ramdisk根文件系统映像 1）单击菜单应用程序-附件-终端打开终端，设置环境变量：2）执行命令切换到ramdisk实验目录下：3）运行脚本文件：shell脚本命令说明： 创建一个空的ramdisk镜像： 用dd命令建立了一个名为ramdisk的ramdisk基本文件；ramdisk image文件名为ramdisk，大小为2M。