linux大作业报告

重庆科技学院

《嵌入式LINUX应用与开发》大作业

专业班级：

学号：

姓名：

成绩：

大作业1：远程灯光控制系统（单人独立完成）

功能需求：

本系统基于客户/服务器结构，TQ2440嵌入式开发板作为服务端，PC机为控制客户端。客户端在Linux下开发，客户端和服务端之间通过Socket通信。

（1）Socket网络传输结构：选用的网络传输协议、客户机IP、客户机进程端口号、服务器端IP和服务器端进程端口号。

（2）客服端与服务器建立连接后，客服端发送命令ON/OFF可远程控制嵌入式开发板上的多组LED灯的开关，服务端控制成功/失败后返回OK/Fail。

（3）客服端发送控制命令Check可以查询当前嵌入式开发板上的各组LED 灯的状态。

（4）客服端可使用QT设计（扩展内容）

摘要

嵌入式系统是软件和硬件的综合体，嵌入式系统是与应用紧密结合的，具有很强专用性，必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。

嵌入式Linux在电子行业的应用很广泛，学习嵌入式Linux显得非常重要。这次课程设计的主要目的是检验上学期学习Linux后的效果。通过基础题的代码编写，熟悉Linux C语言编程技巧。通过完成客户/服务器通信系统，TQ2440嵌入式开发板作为服务端，PC机为控制客户端。客户端在Linux下开发，客户端和服务端之间通过Socket通信。

关键字：嵌入式Linux TQ2440 Socket通信

目录

大作业1：远程灯光控制系统（单人独立完成） (1)

摘要 (2)

1.设计内容及要求 (4)

1.1远程灯光控制系统的基本要求 (4)

1.2需实现的主要功能 (4)

2.需求分析 (5)

2.1服务器端和客户端的数据传输方式 (5)

2.2客户端功能设计 (5)

2.3服务器端功能设计 (5)

3总体设计 (6)

3.1总体功能 (6)

4.详细设计 (7)

4.1功能分析和描述 (7)

4.2客户端功能模块 (7)

4.2.1连接服务器 (7)

4.2.2发送消息功能 (8)

4.3服务器端功能模块 (8)

4.3.1接受和发送数据 (9)

4.3.2调用LED接口驱动 (9)

5.关键代码实现 (10)

5.1客户端代码 (10)

5.1.1创建套接字 (10)

5.1.2连接服务器端 (10)

5.1.3发送消息给服务器端 (11)

5.2服务器端代码 (11)

5.2.1创建套接字 (11)

5.2.2绑定和监听函数 (11)

5.2.3接收客户端请求及判断控制LED (12)

6.功能实现 (13)

7总结 (14)

8致谢 (15)

9参考文献 (16)

1.设计内容及要求

1.1远程灯光控制系统的基本要求

本系统基于客户/服务器结构，TQ2440嵌入式开发板作为服务端，PC机为控制客户端。客户端在Linux下开发，客户端和服务端之间通过Socket通信。通过客户端控制TQ2440嵌入式开发板上多组LED灯亮灭。

1.2需实现的主要功能

（1）Socket网络传输结构：选用的网络传输协议、客户机IP、客户机进程端口号、服务器端IP和服务器端进程端口号。

（2）客服端与服务器建立连接后，客服端发送命令ON/OFF可远程控制嵌入式开发板上的多组LED灯的开关，服务端控制成功/失败后返回OK/Fail。

（3）客服端发送控制命令Check可以查询当前嵌入式开发板上的各组LED灯的状态。

（4）客服端可使用QT设计（扩展内容）

2.需求分析

2.1服务器端和客户端的数据传输方式

服务器端和客户端的数据是用TCP套接字来传输的。IP地址表示Internet 上的计算机，端口号标识正在计算机运行的进程。端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字。客户端使用Linux C 函数socket建立到服务器的套接字连接。

当套接字连接socket建立后，可以利用Linux C语言中的send函数和recv 函数来实现简单的发送和接收消息。

2.2客户端功能设计

客户端使用Linux C语言编写，客户端实现的功能如下：

（1）创建套接字

（2）连接服务器

（3）与服务器通信

2.3服务器端功能设计

服务器端使用Linux C语言编写，服务器端实现的功能如下：

（1）创建套接字

（2）对套接字、IP地址和端口号进行绑定

（3）进行监听

（4）等待客户端的连接

（5）对客户端接收和发送数据

（6）对开发板LED灯接口进行控制

3总体设计

3.1总体功能

根据对需求所做的分析，远程灯光控制系统需要实现的基本功能应包括以下几个方面：

(1) 客户端输入服务器IP和端口号。

(2) 服务器必须成功启动。

(3) 每一个客户端可以寻找服务器，并且与服务器建立连接。

(4) 客户端和服务器可以实现通信。

(5) 通信的内容可以方便查看。

(6) 客户端进行控制，服务器端进行响应

4.详细设计

4.1功能分析和描述

远程灯光控制系统包括两大功能模块：客户端和服务器端。具体实现的功能创建套接字、连接通信、接收数据显示和发送数据。

4.2客户端功能模块

4.2.1连接服务器

连接服务器之前需要解析服务器地址、创建套接字、设置sockaddr_in 结构体中相关参数。主要流程图如图4-2-1：

图4-2-1连接服务器流程图

4.2.2发送消息功能

连接成功后就可以通过客户端发送消息到服务器端。发送消息功能流程图如图4-2-2所示：

图4-2-2 发送消息流程图

4.3服务器端功能模块

服务器端分为两大模块：

（1）从客户端接受和发送数据

（2）调用TQ2440开发板端LED接口，实现多组LED亮灭。

4.3.1接受和发送数据

通过套接字TCP/IP协议接受从客户端发来的数据。基本流程图如图4-3-1所示：

图4-3-1接收和发送数据流程图

4.3.2调用LED接口驱动

由于TQ2440嵌入式开发板中已经自带了LED接口驱动，所以就可以直接调用。只需在服务器端判断由客户端发过来的数据，以此来控制LED。基本流程图如图4-3-2：

图4-3-2调用LED接口驱动流程图

5.关键代码实现

5.1客户端代码

5.1.1创建套接字

if ((host = gethostbyname(argv[1])) == NULL)

{

perror("gethostbyname");

exit(1);

}

memset(buf, 0, sizeof(buf));

sprintf(buf, "%s", argv[2]);

/*创建socket*/

if ((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)) == -1)

{

perror("socket");

exit(1);

}

/*设置sockaddr_in 结构体中相关参数*/

serv_addr.sin_family = AF_INET;

serv_addr.sin_port = htons(PORT);

serv_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)host->h_addr);

bzero(&(serv_addr.sin_zero), 8);

5.1.2连接服务器端

/*调用connect函数主动发起对服务器端的连接*/

if(connect(sockfd,(struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(struct sockaddr))== -1)

{

perror("connect");

exit(1);

}

5.1.3发送消息给服务器端

if ((sendbytes = send(sockfd, buf, strlen(buf), 0)) == -1)

{

perror("send");

exit(1);

}

5.2服务器端代码

5.2.1创建套接字

/*建立socket连接*/

if ((sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))== -1)

{

perror("socket");

exit(1);

}

printf("Socket id = %d\n",sockfd);

/*设置sockaddr_in 结构体中相关参数*/

server_sockaddr.sin_family = AF_INET;

server_sockaddr.sin_port = htons(PORT);

server_sockaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

bzero(&(server_sockaddr.sin_zero), 8);

int i = 1;/* 使得重复使用本地地址与套接字进行绑定 */

setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &i, sizeof(i));

5.2.2绑定和监听函数

/*绑定函数bind*/

if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_sockaddr, sizeof(struct sockaddr))== -1)

{

perror("bind");

exit(1);

}

printf("Bind success!\n");

/*调用listen函数*/

if (listen(sockfd, MAX_QUE_CONN_NM) == -1)

{

perror("listen");

exit(1);

}

printf("Listening....\n");

5.2.3接收客户端请求及判断控制LED

while(1)

{

memset(buf , 0, sizeof(buf));

if ((recvbytes = recv(client_fd, buf, BUFFER_SIZE, 0)) == -1) {

perror("recv");

exit(1);

}

printf("Received a message: %s\n", buf);

printf("OK\n");

if(buf[0]=='O'&&buf[1]=='N')

{

ioctl(fd, ON, 1);

ioctl(fd, ON, 2);

ioctl(fd, ON, 3);

ioctl(fd, ON, 0);

break;

}

if(buf[0]=='O'&&buf[1]=='F'&&buf[2]=='F')

{

ioctl(fd, OFF, 1);

ioctl(fd, OFF, 2);

ioctl(fd, OFF, 3);

ioctl(fd, OFF, 0);

break;

}

}

6.功能实现

编译驱动模块，在arm板上加载，交叉编译测试程序，在板子上运行成功命令是./server 192.168.1.10 ON/OFF 如 ./ server 192.168.1.10 ON 就是点亮led1灯

点亮四个灯后效果：

7总结

通过这次嵌入式Linux大作业设计和编程，对Linux的编程有了更深的了解。特别是对套接字socket的使用和对开发板的设备驱动调用有了更深刻的认识。刚开始对套接字只是单纯的套用书上的源代码，经过周伟老师和同学的讲解才能更深的去了解套接字。虽然写的只是最简单的套接字的应用，但是对我来说却是很大的帮助。

但是对于功能中有些功能没有能实现，我是十分遗憾的。我会在接下来的时间将其一一实现。

8致谢

在此次的大作业的制作过程中，我遇到了很多的问题，这时我们就必须要身边的老师和同学进行请教，每当这个时候，无论是老师或者是同学，都会耐心细致的给我讲解我遇到的问题。即使不会，也会跟我一起慢慢的研究，直到问题被解决，这才使得我能够在规定的时间里完成大作业的设计，同时也是我掌握了更多的知识，掌握以前不懂得理论。为此，我要向周伟老师及帮助过我的同学致以最真挚的感谢。

9参考文献

[1] 嵌入式Linux应用程序开发标准教程.人民邮电出版社。华清远见嵌入式培训中心。2010.7

[2] TQ2440实验指导、资料。