嵌入式Linux系统原理及开发 实验指书.doc

嵌入式Linux系统原理及开发实验指书计算机与信息工程学院电子教研室实验一 Linux的安装、启动和关闭一、 实验目的1、 学习Linux的基本分区和安装；2、 学习Linux的启动与关闭；二、 实验要求1、 了解Linux的安装过程和安装的基本要求；2、 了解Linux的启动过程和关闭方法；三、 预备知识1、 Linux的文件系统；2、 虚拟机VMware Workstation的基本操作；四、 实验内容及方法光盘映像文件存放在实习机器的D:光盘镜像Linux.iso中；1、Linux的安装（通过光盘（映像）安装）1） 安装 VMware Workstation：VMware Workstation安装在C:VMware Workstation中，首先运行“启动服务.cmd”，启动其中的第1,2项服务；然后运行“vmware.exe”启动虚拟机。2） 选择“File”“New” “New Virtual Machine”创建一个 Linux 虚拟机。要求创建的虚拟硬盘不小于3G；在“Virtual Machine Configuration”选项卡中， 3） 将安装光盘放入光驱或加载安装光盘的映像文件（双击“Summary”中的 “CDRom” 选择“Use Iso Image”选项指定映像文件的位置）；4） 选择“Power” “Power on” 或 点击工具栏上的 按钮启动虚拟机5） 迅速在窗口的客户区点击鼠标左键让虚拟机锁定鼠标，然后在屏幕有提示时按下 F2 键进入虚拟机的 BIOS 设定；在 Boot 区设定 CDRom 为第一启动6） 进入安装程序安装程序；这个过程按照选择安装内容的不同大概需要20-60分钟。注意：在使用虚拟机时，光标是被锁定在虚拟机的客户区内的，若要取消锁定按 Ctrl+Alt 组合键。2、 Linux的启动和关闭1） 启动：加电启动。若按上面步骤安装，则Linux默认启动级别是3级，即命令行模式（文本模式）；若想将默认启动改为图形登录（Xwindow登录界面），只需要以root身份登录，修改 /etc/inittab 中id : 3 : initdefault :的内容为：id : 5 : initdefault :即可。下次启动时便可直接进入 X Window 环境。2） 关闭系统：在命令行模式下执行poweroff或shutdown h now 提示信息 其中：h：表示停止系统now：表示现在立即执行关闭操作提示信息：为可选内容，它将广播到登录系统的每个用户或 shutdown h +10表示10分钟后关闭系统3） 重启系统reboot或shutdown r now-r：reboot表示重启系统3、 Linux网络配置假如在安装过程中没有配置网络，则用以下操作临时启用本机网络：1） 使用ifconfig配置IP地址：假设你要配置的网卡的设备名为eth0首先停止网卡：ifdown eth0配置IP地址并启用网卡：ifconfig eth0 IP地址 netmask 子掩码2） 使用route添加默认网关route add default gw 网关地址3） 添加域名服务器echo 域名服务器IP /etc/resolv.conf注意：以上操作必须由root用户完成实验二 Linux命令操作一、 实验目的1、 学习Linux中常用系统命令2、 学习Linux中账号管理3、 学习使用常用实用程序4、 学习使用正则表达式5、 学习VI编辑器的基本操作6、 学习Linux的文件和目录管理二、 实验要求1、 掌握常用的系统命令2、 掌握Linux中的账号管理3、 掌握重要的实用程序：more、less、cat、grep4、 熟悉正则表达式5、 熟悉VI的基本操作6、 掌握基本的文件目录管理命令：ls、mv、cp、tar7、 掌握文件目录的权限管理三、 注意事项在Unix/Linux 中是大小写敏感，因此注意命令及参数的书写注意权限问题。在Unix/Linux中，每个用户都有自己的权限范围，在操作时一定要注意自己是否有权进行操作。注意区别文件和目录权限的不同之处注意硬连接与符号连接各自不同之处及应用注意对SUID和SGID的使用四、 实验内容(一) 常用命令Linux的登录与退出关机：poweroff 或shutdown -h now重启系统：reboot 或shutdown r now注：此操作只能由系统管理员（root）来执行。课本1.3 中的系统命令：man、date、who、uptime、passwd的使用passwd修改当前用户的口令passwd 用户名 修改指定用户的口令，只能用root来完成与其他用户通讯命令：write、talk、wall、mesg课本第二章中的实用程序：more、less、cat、head与tail、wc、tee；练习正则表达式及grep、egrep、awk、tr的使用；用户管理（root用户有权）添加用户：adduseradd 用户名删除用户：userdel 用户名添加用户组：groupadd 组名 删除用户组：groupdel 组名组内所有用户都已被删除查看/etc/passwd文件内容cat /etc/passwd 文件中记录系统中所有用户的信息，内容如下：root : x : 0 : 0 : root : /root : /bin/sh其中：第一列为用户名，第二列口令，第三列用户ID（UID），第四列用户组ID（GID），第五列用户描述，第六列用户主目录，第七列用户shell其中用户口令单独存放在 /etc/shadow文件中。(二) vi编辑器的使用使用命令：cp /etc/httpd/conf/httpd.conf ./复制一个文本文件 httpd.conf 到自己的目录中，然后用vi进行编辑练习第三章学习的命令。五、 思考题写出目录与文件权限的不同之处写出硬连接与符号连接各自不同之处实验三 Shell一、 实验目的了解Shell的功能，理解Shell相关的概念；掌握Bash操作方法和环境设置二、 实验要求熟悉Bash Shell的环境及基本设置和技巧掌握Bash Shell常用命令掌握输入输出重定向和管道 掌握程序的前后台执行三、 实验内容Bash 的操作技巧使用命令历史history使用命令补全功能Tab键使用命令别名alias查看已定义的命令别名aliascopy=cp为cp 定义一个别名 copyunalias copy取消别名 copy分号多命令执行ls;date 执行完ls命令后继续执行date命令括号（）（ls;date）list 将两个文件的输出结果作为整体输出到list中输入输出重定向和管道输入重定向： write zzls.txt将命令ls的输出输入到ls.txt中（原内容被覆盖）ls ls.txt将命令ls的输出追加到ls.txt中标准错误重定向mkdir /etc/ttmp 2err.log 将命令出错的信息输出到err.log中管道ls l|grep d将ls命令的输出作为grep的输入Shell标准环境变量set 查看shell所有环境变量HOME 用户主目录的路径名PATH 命令查找路径PS1和PS2PS1 B-Shell主提示符，PS2 副提示符TERM 指定终端类型名显示变量值：echo $变量名给变量赋值：变量名值程序的前后台切换Ctrlz 将正在执行的程序切换到后台执行jobs 查看所有后台执行的程序fg 编号 将后台执行的程序切换到前台执行实验四 Shell编程四、 实验目的理解Shell的变量、条件表达式、流程控制和函数的概念，掌握Shell编程的基本方法。五、 实验要求shell程序的格式。环境变量、变量参数、用户变量。条件表达式，文件条件、字符串条件、数学条件和逻辑操作符标达式。流程控制。If, for, while等。函数。六、 实验内容变量练习#!/bin/sh#It is my first shell script to test variablesecho The PATH enviroment variable is : $PATHecho The PID is : $echo The script file name is : $0echo The first parameter is : $1echo The second parameter is : $2echo The third parameter is : $3echo The IFS enviroment varable is : $IFSecho The $* parament variable is : “$*”echo The $ parament variable is “$”userlist=whoecho userlist|awk printf(“%s %s”,$1,$2)exit 0与脚本交互#!/bin/sh#My Second Shell Script to test the interaction between user and Scriptnum=0while $num lt 3 do echo n Please Enter Your username: read username echo n Please Enter Your Password read passwd $username = abcd a $passwd = 1234 & echo Welcome To Our Sitebreak num=expr $num + 1 done $num eq 3 & Your have been fail for 3 times, System halt.显示指定目录中，含有bin字符的文件名#!/bin/sh if $# -lt 1 then echo -n Please a Directory: read dir else dir=$1 fi if ! -d $dir then echo $dir isnt a dircory or dont exist. exit 1 fi for file in $dir/* do if grep q bin $file then echo $file fi done exit 0函数使用将指定目录中的所有文件备份当前目录fcp() for file in $1/* do -f $file & cp $file ./ echo $file has been copied. done while true do echo n “Please Enter a Directory name (Enter Return to exit):” read dir -z $dir & exit 0 If -d $dir Then fcp $dir else echo Enter Error fi done exit 0七、 实验步骤使用vi编辑器建立Shell脚本文件#vi filename.sh使用“chmod u+x 脚本文件名”标记脚本文件可执行# chmod u+x filename.sh执行/调试Shell脚本#./filename八、 作业注释实习中4个shell脚本的每一条语句的功能。实验四 烧写程序Jflash-s3c2410的使用一、相应的bootloader映像文件在做HARDWARE和ucosii的实验时要使用Jflash-s3c2410软件、Jflash电缆把实验软件startup_codehardboot.bin, 下载到NANFLASH里。该文件是一个做HARDWARE和ucosII实验的启动代码。在做Linux实验时，要使用Jflash-s3c2410软件、Jflash电缆，把/实验软件/vivi,下载到NANFLASH里的，该文件是一个做linux实验的启动代码。二、用Jflash-s3c2410软件烧写bootloader映像文件1 注意，必须在linux系统下，把实验软件（syrj）目录下的Jflash-s3c2410文件和vivi、hardboot.bin等文件拷贝到你的linux操作系统的同一个目录下。2 连接Jflash下载电缆到CPU S3C2410的JTAG接口上以及PC的并口上。3 在当前目录下的终端输入./Jflash-s3x2410 vivi /t=4，如检测到CPU，会出现S3C2410X.detected的字样。同理，当做HARDWARE或ucosII实验时，则要首先确认NANDFlash中是否存在hardboot.bin，若没有，则使用./Jflash-s3x2410 hardboot.bin /t=4命令来下载到NANDFlash中。4 上步过后，你会看到三个选择项，输入0，回车5 再输入一次0，回车。如果正常的话，会出现Epppppppppp的界面，等待一段时间，待烧写完成。此时，有提示，输入2即可完成bootloader的下载。6 下载完之后，断电。7 若想做linux的实验，则在下载内核和文件系统前，需要先分区。连接串口线,系统切换到WIDOWS下，配置超级终端（115200，8位数据，1位停止位，无奇偶校验）。给系统上电，请快速按任意键进入VIVI。这是因为系统默认的延时时间较短的缘故。可以在进入到vivi下，使用命令param set boot_delay 10000000，改变延时时间，之后使用命令param save，保存改变的延时时间。8 启动vivi以后，输入如下命令： vivi bon part 0 128k 192k 2m 14m:m 该命令用于NANDFlash分区，建立好分区以后，不关掉电源或者Reset，立即执行重新下载vivi到板上(否则需要重新使用JFlash下载vivi) 9. 利用vivi通过超级终端重新下载vivivivi命令行下输入：vivi load flash vivi x通过超级终端发送文件，选择xmodem协议，发送vivi文件。点击传送，发送文件出现下图图2-20-1和图2-20-2：图2-20-1图2-20-2之后等待文件传送完成。以上为下载启动代码的详细步骤。实验五 ARM的I/O接口实验一、实验目的1. 了解S3C2410的通用I/O接口2. 掌握I/0功能的复用并熟练的配置，进行编程实验二、实验内容1. 在实验箱的CPU板上点亮LED灯LED1、LED2，并轮流闪烁！三、实验设备1. EL-ARM-830+教学实验箱，PentiumII以上的PC机，仿真调试电缆。2. PC操作系统WIN98或WIN2000或WINXP，ADS1.2集成开发环境，仿真调试驱动程序。四、实验原理S3C2410 CPU 共有117个多功能复用输入输出口，分为8组端口：l 4个16位的I/O端口 （PORT C、PORT D、PORT E、PORT G）l 2个11位的I/O端口 （PORT B 和PORT H）l 1个8位的I/O端口（PORT F）l 1个23位的I/O端口（PORT A）这些通用的GPI/O接口，是可配置的， PORTA除功能口外，它们仅用作输出使用，剩下的PORTB、PORTC、PORTD、PORTE、PORTF、PORTG均可作为输入输出口使用。配置这些端口，是通过一些寄存器来实现的，这些寄存器均有各自的地址，位长32位。往该地址中写入相应的数据，即可实现功能及数据配置。GPACON (0x56000000) /Port A controlGPADAT (0x56000004) /Port A dataGPBCON (0x56000010) /Port B controlGPBDAT (0x56000014) /Port B dataGPBUP (0x56000018) /Pull-up control BGPCCON (0x56000020) /Port C controlGPCDAT (0x56000024) /Port C dataGPCUP (0x56000028) /Pull-up control CGPDCON (0x56000030) /Port D controlGPDDAT (0x56000034) /Port D dataGPDUP (0x56000038) /Pull-up control DGPECON (0x56000040) /Port E controlGPEDAT (0x56000044) /Port E dataGPEUP (0x56000048) /Pull-up control EGPFCON (0x56000050) /Port F controlGPFDAT (0x56000054) /Port F dataGPFUP (0x56000058) /Pull-up control FGPGCON (0x56000060) /Port G controlGPGDAT (0x56000064) /Port G dataGPGUP (0x56000068) /Pull-up control GGPHCON (0x56000070) /Port H controlGPHDAT (0x56000074) /Port H dataGPHUP (0x56000078) /Pull-up control H现用G口、H口举例说明。对于G口如表2-5-1、表2-5-2、表2-5-3，表2-5-1表2-5-2表2-5-3也就是说，在地址0x0x56000060中，给32位的每一位赋值，那么，在CPU的管脚上就定义了管脚的功能值。当G口某管脚配置成输出端口，则在PDATG对应的地址中的对应位上，写入1，则该管脚输出为高电平，写入0，则该管脚输出为低电平。若配置为功能管脚，则该管脚变成具体的功能脚。对于H口见表2-5-4、表2-5-5、表2-5-6、表2-5-7表2-5-4表2-5-5表2-5-6表2-5-7也就是说，在地址0x56000070中，给32位的每一位赋值，那么，在CPU的管脚上就定义了管脚的功能值。当H口某管脚配置成输入端口，则在GPHDAT对应的地址中的对应位上，得到1，则该管脚的输入为高电平，得到0，则该管脚的输入为低电平。当H口某管脚配置成输出端口，则在GPGDAT对应的地址中的对应位上，写入1，则该管脚输出为高电平，写入0，则该管脚输出为低电平。若配置为功能管脚，则该管脚变成具体的功能脚。其他端口配置请参见PDF文挡。在程序中对GPI/O各寄存器的读写实现,是通过给宏赋值实现的。这些宏在2410addr.h中定义；具体如：。#define rGPACON (*(volatile unsigned *)0x56000000) /Port A control#define rGPADAT (*(volatile unsigned *)0x56000004) /Port A data #define rGPBCON (*(volatile unsigned *)0x56000010) /Port B control#define rGPBDAT (*(volatile unsigned *)0x56000014) /Port B data#define rGPBUP (*(volatile unsigned *)0x56000018) /Pull-up control B #define rGPCCON (*(volatile unsigned *)0x56000020) /Port C control#define rGPCDAT (*(volatile unsigned *)0x56000024) /Port C data#define rGPCUP (*(volatile unsigned *)0x56000028) /Pull-up control C #define rGPDCON (*(volatile unsigned *)0x56000030) /Port D control#define rGPDDAT (*(volatile unsigned *)0x56000034) /Port D data#define rGPDUP (*(volatile unsigned *)0x56000038) /Pull-up control D #define rGPECON (*(volatile unsigned *)0x56000040) /Port E control#define rGPEDAT (*(volatile unsigned *)0x56000044) /Port E data#define rGPEUP (*(volatile unsigned *)0x56000048) /Pull-up control E #define rGPFCON (*(volatile unsigned *)0x56000050) /Port F control#define rGPFDAT (*(volatile unsigned *)0x56000054) /Port F data#define rGPFUP (*(volatile unsigned *)0x56000058) /Pull-up control F #define rGPGCON (*(volatile unsigned *)0x56000060) /Port G control#define rGPGDAT (*(volatile unsigned *)0x56000064) /Port G data#define rGPGUP (*(volatile unsigned *)0x56000068) /Pull-up control G #define rGPHCON (*(volatile unsigned *)0x56000070) /Port H control#define rGPHDAT (*(volatile unsigned *)0x56000074) /Port H data#define rGPHUP (*(volatile unsigned *)0x56000078) /Pull-up control H因此，配置端口G，在程序中也就是用如下语句即可：rGPGCON = rGPGCON & 0xfff0ffff | 0x00050000;/配置第8、第9位为输出管脚rGPGDAT = rGPGDAT & 0xeff|0x200;/配置第8位输出为低电平，第9位输出高电平。其他的各功能寄存器在2410addr.h中也都有相应的定义，参照该做法，即可把GPI/O管脚配置成输入输出端口，也可把管脚配置成所需的功能管脚。五、实验步骤1本实验使用实验教学系统的CPU板，在进行本实验时，LCD电源开关、音频的左右声道开关、AD通道选择开关、触摸屏中断选择开关等均应处在关闭状态。2在PC机并口和实验箱的CPU板上的JTAG接口之间，连接仿真调试电缆以及串口间连接公/母接头串口线。3打开超级终端，配置串口的属性（如COM1），配置波特率为115200，校验位无，数据位为8，停止位为1，数据控制流为无；检查连接是否可靠，可靠后，接入电源线，系统上电，同时按住“空格”键，进入VIVI状态。4打开ADS1.2开发环境，从里面打开实验程序HARDWAREADSIO.mcp项目文件，进行编译。5编译通过后，进入ADS1.2调试界面，加载实验程序HARDWAREADS IO_DataDebug中的映象文件程序映像IO.axf。6在ADS调试环境下全速运行映象文件。观察CPU板左下角的LED1、LED2灯轮流的的闪烁！这是对GPIO口操作的结果。具体实现见程序。实验六 ARM的UART实验一、实验目的1. 了解并熟悉UART的概念及其工作原理；2. 掌握ARM相应的寄存器配置；3. 能够用C编写出相应的串口程序；二、实验内容1. 在实验箱的CPU板上运行程序，在超级终端上回显发送的数据！三、实验设备1. EL-ARM-830+教学实验箱，PentiumII以上的PC机，仿真调试电缆，串口直连电缆。2. PC操作系统WIN98或WIN2000或WINXP，ADS1.2集成开发环境，仿真调试驱动程序。四、UART的工作原理通用的串行IO 接口有许多种，最常见的一种标准是美国电子工业协会推荐的一种标准，即，RS232C。这种标准在PC系列中大量采用9 针接插件。在ARM的处理器中，也采用了这种标准。具体的硬件机械、电气特性请参阅有关RS232串口通信的书籍。S3C2410的UART（Universal Asynchronous Receiver and Transmitter,通用异步收发器）单元提供3个独立的异步串行I/O口，都可以运行于中断模式或DMA模式。也就是说，UART可以产生中断请求或DMA请求，以便在CPU和UART之间传递数据。它最高可支持115200bps的传输速率。S3C2410中每个UART通道包含两个用于接收和发送数据的16位FIFO队列。S3C2410的每个UART都有波特率发生器、数据发送器、数据接收器，及控制单元。内部数据通过并行数据总线到达发送单元后，进入FIFO队列，或不进入FIFO队列，通过发送移相器TXDn引脚发送出去，送出的数据通过一个电压转换芯片将3.3V的TTL/COMS电平转换成EIA （Electronic industries Association）电平，送进PC的串口。数据接收的过程刚好相反，外部串口信号需要先把EIA 电平经电压转换芯片把电平转换3.3V的TTL/COMS电平，然后由RXDn管脚进入接收移相器，经过转换后放到并行数据总线上，由CPU进行处理或直接送到存储器中（DMA方式下）。在正确使用S3C2410的串口进行收发实验前，首先，要配置相关的寄存器组。见表2-8-1。表2-8-1为串口0和串口1的线性控制寄存器的配置说明，推荐使用值：0X03；infra-Red Mode：红外、正常模式选择： 6 0 正常模式， 1 红外模式表2-8-1Parity Mode：奇偶校验模式选择： 5:3 0XX 无奇偶校验100 奇校验101 偶校验110 强制校验/校验1111 强制校验/校验0Number of stop bit：停止位选择： 2 0 1个停止位， 1 2个停止位Word length： 字长 1:0 00 5位， 01 6位，10 7位， 11 8位表2-8-2为串口0和串口1的控制寄存器的配置说明，推荐使用值：0X245；Clock Selection 选择使用的时钟 10 0： 使用PCLK， 1：使用UCLK引脚引入的时钟Tx interrupt type 发送中断请求类型 9 0 =边沿， 1 =电平 Rx interrupt type 接收中断请求类型 8 0 =边沿， 1 =电平 Rx time out enable 允许/不允许Rx超时中断 7 0 =禁止 1 =使能 Rx error status interrupt enable 允许/不允许UART错误中断 6 0 =不允许 1 =允许表2-8-2Loop-back Mode： 该位为1使UART进入loop back 模式 5 0 = 正常模式， 1 = Loop-back 模式 Send Break Signal： 该位为1使UART发送一个暂停条件，该位在发送一个暂停信号后自动清除 4 0 = 正常发送， 1 = 发送断点信号 Transmit Mode： 这两位确定哪个模式可以写TX数据到UART发送保持寄存器 3:2 00 = 禁止 01 = 中断请求或查询模式 10 = BDMA0 请求 (仅为 UART0) 11 = BDMA1 请求 (仅为 UART1) Receive Mode：这两位确定哪个模式可以从UART接收缓冲寄存器读数据 00 = 禁止 01 = 中断请求或查询模式 10 = BDMA0 请求 (仅为 UART0) 11 = BDMA1 请求 (仅为 UART1)表2-8-3为串口0和串口1的FIFO控制寄存器的配置说明，推荐使用值：0X00；表2-8-3Tx FIFO Trigger Level： 这两位确定发送FIFO的触发条件 7:6 00 =空， 01 =4字节， 10 =8字节， 11 =12字节 Rx FIFO TriggerLevel 这两位确定接收FIFO的触发条件 5:4 00 =空， 01 =4字节， 10 =8字节， 11 =12字节 Reserved 3 保留 Tx FIFO Reset TX FIFO复位位，该位在FIFO复位后自动清除 2 0 =正常， 1= Tx FIFO 复位 Rx FIFO Reset Rx FIFO复位位，该位在FIFO复位后自动清除 1 0 = 正常， 1= Rx FIFO 复位 FIFO Enable FIFO模式选择0 0 = 禁止FIFO 1 = FIFO 模式 表2-8-3为串口0和串口1的模式控制寄存器的配置说明，推荐使用值：0X00；AFC(Auto Flow Control AFC是否允许 4 0 = 禁止 1 = 使能 Request to Send： 如果AFC允许,该位忽略 0 0 = 高电平(禁止 nRTS) 1 = 低电平(激活 nRTS)表2-8-4这是需要用程序配置的有关串口的寄存器，其他的是一些状态寄存器，如UART TX/RX状态寄存器， UART 错误状态寄存器， UART FIFO状态寄存器， UART MODEM状态寄存器， UART 接收缓冲寄存器和FIFO寄存器。当然，关于UART 波特率设置，则有专门的分频寄存器进行设置。计算公式具体如下：UBRDIVn = (int)(PCLK / (bps x 16) ) 1 或者UBRDIVn = (int)(UCLK / (bps x 16) ) 1PCLK是外围总线频率，UCLK是UCLK引脚引入的时钟频率。例如在PCLK=50.7MHz下，当波特率取115200时，UBRDIVn = int(50700000 / 115200 / 16) 1 = 26根据具体的程序要求，正确配置各寄存器。详细具体设置应用，请参见HARDWAREADS实验八目录下的UART.mcp项目文件。请详细阅读代码注释。五、实验步骤1. 本实验使用实验教学系统的CPU板，串口。在进行本实验时，LCD电源开关、音频的左右声道开关、AD通道选择开关、触摸屏中断选择开关等均应处在关闭状态。2在PC机并口和实验箱的CPU板上的JTAG接口之间，连接仿真调试电缆。使用串口线连接