[VIP专享]嵌入式linux实验指导书

嵌入式linux实验指导书

实验一：arm裸机实验

实验条件：

pc ADS开发环境FL2440开发套件SecureCRT串口超级终端

实验目的：

熟悉arm裸机开发基本步骤，掌握ADS集成开发环境的使用，能够编写简单的裸机程序并下载到开发板运行测试。

实验原理：

ADS 全称为ARM Developer Suite ，是ARM 公司推出的新一代ARM 集成开发工具。ADS 由命令行开发工具、ARM 实时库、GUI 开发环境(Code Warrior 和AXD) 、实用程序和支持软件组成。有了这些部件，用户就可以为ARM 系列的RISC 处理器编写和调试自己开发的应用程序了。本次实验利用ADS集成开发环境建立基于arm9 S3C2440的实验工程，完成工程搭建、代码编写和编译，生成可执行文件并下载到开发板进行运行测试。

实验步骤：

1、首先打开ADS软件CodeWarrior，点击File 菜单下的New 来创建新工程。Project 对话框中选择ARM Executable Image 。在Project name 中输入工程名，例：2440_led，点击“Location：”文本框的“Set...”按钮，选择要将工程保存的路径，然后点击确定即可建立一个新的工程。工程建立之后会出现一个2440_led.mcp 窗口。

2、创建源文件，点击File 菜单下的New，选择标签页File，在File name 中输入要建立的文件名，如：Init.s (.s 文件为arm 中的汇编文件)，若此时选上了Add to Project,创建的文件会自动添加到工程中，选择target方式为DebugRel，点击确定关闭窗口，文件创建完成后编写代码。（可将arm_linux文件夹下的裸机例程代码复制到工程中进行修改，如：复制裸机程序中的led程序init.s led.c到建立的工程文件目录中，点击Project 菜单下的Add Fils 将源文件添加到工程中）

3、点击Edit 菜单，选择“DebugRel Settings…”(注意，这个选项会因用户选择的不同目标而有所不同)。选择Target Settings，在右侧属性栏中，将Linker 设置为ARM Linker，Post-linker设置为ARM fromELF；选择ARM Assembler，设置Target下Architecture or Processor为ARM920T，Floating Point 设置为No floating point；选择ARM Linker，设置output下simple image中RO Base为0x32000000，设置options下Image entry point为0x32000000，设置layout下object/symbol为init.o；选择ARM fromELF，设置output format为plain binary。设置完成后点击ok。

4、源文件添加完成并设置后，可以进行工程的编译。点击project菜单，选择make，若程序无误则会在工程文件下DebugRel目录生成.axf和.bin的可执行文件。

5、连接开发板串口与pc串口，连接开发板usb与pc机usb，打开串口终端并连接COM1串口。启动开发板，此时串口终端会打印输出信息，立即按下enter 键进入bootloader选择模式，按下0选择下载用户程序到开发板内存中运行，此时打开DNW软件，选择usb transmit，bin文件，将上述生成的.bin文件下载到开发板内存中运行，若下载成功则串口终端会打印相关信息，开发板会在内存中执行程序。

6、第5步也可以选择1将程序下载到内存中运行，并在同时写入开发板flash 中，此时掉电程序不丢失。

实验结果：

实验心得：

实验二：搭建嵌入式linux工作环境

实验条件：

pc机winXP或win7系统虚拟机软件redhat镜像文件arm交叉编译链

实验目的：

搭建嵌入式linux开发环境，包括虚拟机的安装和使用，redhat系统的安装和使用，熟悉linux基本命令，在系统中加入arm开发的交叉编译链。

实验步骤：

1、安装虚拟机，VMware Workstation，按照提示进行安装，根据喜好选择语言及其他相应设置即可。（pc机已默认安装）

2、虚拟机安装完成后，选择文件->新建虚拟机，在CD选项中添加redhat linux 的光盘镜像，根据提示设置系统名称，内存大小，硬盘大小，系统语言，管理员密码等（一般设置内存至少256M，硬盘至少8GB，中文）。共3个盘片。（p c机已默认安装，管理员账户为：root，密码为：test123）

3、Redhat安装完成后，启动系统，用root用户登录。打开“虚拟机”->“设置”->“CD/DVD”右侧设备状态勾选“已连接”和“打开电源时自动连接”，“使用I SO镜像文件”，浏览文件，将arm_linux文件夹中的linux.iso加入路径。打开s hell终端，进入命令行界面,执行cd /mnt/cdrom，进入/mnt/cdrom目录，可看到镜像文件被挂载到虚拟光驱中，文件名为vmware-tools-distrib，执行cd vmware tools-distrib进入该目录下执行./vmware-install.pl脚本安装虚拟机增强工具，出现选项时直接按下enter，直至安装结束回到shell状态。在VM下，进入“虚拟机”->“设置”，进入“虚拟机设置”对话框。进入“选项”->“共享文件夹”进行设置，选择要设置的共享文件夹路径，勾选固定分配和自动挂载，共享成功过后就可以在redhat中访问共享文件夹。在redhat下，执行cd /mnt/hgfs命令进入/mnt /hgfs目录下，执行ls命令可以看到之前添加的共享文件夹。（为方便后续实验，在此将pc桌面本次实验内容的文件夹arm_linux设置为共享文件夹）

4、安装arm-linux-gcc交叉编译工具链。将cross-3.4.1压缩包复制到共享文件夹

中，在redhat下，新建命令行终端，执行cd /mnt/hgfs/arm_linux命令，进入ar m_linux共享文件夹，执行tar –xvjf cross-3.4.1.tar –C /usr/local命令解压交叉工具链到/usr/local/arm目录。编辑/etc/bashrc 文件，执行vi /etc/bashrc命令，进入编辑页面单击“i”键进行输入，在最后增加路径：export PATH=/usr/local/ arm/3.4.1/bin:$PATH ，修改完成后单击“Esc”键，输入“：x”命令保存退出，这样就把/usr/local/arm/3.4.1/bin 添加到命令的默认路径，执行source /etc/bas hrc保存文件并使文件生效。此时，执行arm-linux-gcc –v命令可以查看编译器版本。

实验结果：

实验心得：

实验三：linux内核及文件系统的编译和烧写

实验条件：

pc机redhat系统bootloader、linux内核和文件系统源码arm-linux-gcc编译工具

实验目的：

了解嵌入式linux系统构成，熟悉相关组成文件的编译和烧写，有兴趣者可深入查看源代码。

实验原理：

运行于嵌入式设备中的linux系统通常由bootloader、Linux内核和文件系统三部分组成，bootloader完成核心硬件如nandflash的初始化配置并设置启动参数引导linux内核启动，内核主要进行系统调度、资源管理等，内核启动后用户并不能直接的对内核进行直接操作，因此需要一套文件系统挂接到内核上实现用户与系统的交互。

当有了linux 内核源码和文件系统源码之后需要交叉编译，因为源码是不能直接运行的。此处编译的是linux 2.6 的内核，采用yaffs2文件系统，交叉编译器为 3.4.1 版本。

内核编译命令：

make config（基于文本的最为传统的配置界面，不推荐使用）

make menuconfig（基于文本选单的配置界面，字符终端下推荐使用）

make xconfig（基于图形窗口模式的配置界面，Xwindow 下推荐使用）

make oldconfig（如果只想在原来内核配置的基础上修改一些小地方，会省去不少麻烦）

这三个命令中，make xconfig 的界面最为友好，但系统支持差，所以使用ma ke menuconfig 最为普遍。

文件系统可使用busybox工具制作，本实验直接使用FL2440官方文件系统。

实验步骤：

1、启动redhat系统，新建命令行终端，执行cd /mng/hgfs/arm_linux命令进入共享文件夹，执行tar –xvjf linux-2.6.12.tar.bz2 –C /home 将内核文件解压到/ home目录下，同样将文件系统文件解压到home目录，tar -xvjf qte_yaffs.tar.bz 2 –C /home

2、执行cd /home/linux-2.6.12，进入linux-2.6.12 目录，在命令行输入make m enuconfig命令，选择进入“Load an Alternate Configuration File”装载配置

文件“S3C2440.CFG”，点击“OK”，然后保存退出。（可以根据硬件配置对内核进行裁剪，本次实验采用FL2440的默认配置文件）。在命令行输入命令make zImage，此时系统会对内核进行编译，编译完之后，则在linux-2.6.12/arch/arm/ boot 路径下生成zImage 文件。执行cp arch/arm/boot/zImage /mnt/hgfs/arm_lin ux –a命令将内核文件复制到共享文件夹下供烧写使用。

3、执行cd /home/ qte_yaffs进入文件系统目录，文件系统的所有文件都在该目录下，可根据需要修改。其中关于支持鼠标或触摸屏在/etc/init.d/rcS 中选择（r c.mouse 或rc.touch）。

最后用mkyaffs2image 工具来制作文件系统：./mkyaffs2image qte_yaffs qte.yaf fs 执行cp qte.yaffs /mnt/hgfs/arm_linux –a将制作好的文件系统复制到共享文件夹供烧写使用。

4、由于FL2440开发板默认已烧写好linux内核和yaffs文件系统，此处烧写部分不作叙述，有兴趣同学可利用官方提供烧写工具进行内核和文件系统地烧写。

实验结果：

实验心得：

实验四：linux驱动程序

实验条件：

pc redhat 系统及交叉编译工具FL2440开发板套件SecureCRT串口超级终

端

实验目的：

了解linux驱动程序开发原理，学会简单的字符型驱动程序编写，熟悉驱动程序的加载和卸载过程。

实验原理：

可以简单地将linux系统分为内核层和应用层，内核层与应用层有明显的界限划分。应用层主要执行用户程序，进行系统操作等，内核层主要进行系统调度和对硬件的存储访问等；应用层程序无权直接访问系统硬件，所以linux系统中几乎所有的外部设备都由驱动程序进行初始化和直接操作，驱动程序处于linux内核层。

字符驱动程序module 的工作流程主要分为四个部分：

a、用Linux 提供的命令加载驱动module，insmod命令。

b、驱动module 的初始化（初始化结束后即进入“潜伏”状态，直到有系统调用），init（）函数。

c、当操作设备时，即有系统调用时，调用驱动module 提供的各个服务函数，ioctl（）函数。

d、卸载驱动module，rmmod命令。

实验步骤：

1、编写FL2440开发板的led驱动程序，文件处于arm_linux/led_module文件夹下。阅读并理解驱动程序，可自行尝试修改驱动程序进行测试。

2、编写led驱动程序对应的makefile文件，此处必须将makefile文件中的内核路径指向上述解压的linux内核路径，否则会涉及内核版本不兼容的相关问题。有兴趣同学可参考相关资料尝试修改驱动程序和makefile文件。

3、Redhat系统下进入led_module文件夹下执行make命令，生成

s3c2440_led.ko驱动文件，执行file s3c2440_led.ko命令确认该驱动文件的文件类型。

4、连接开发板串口与pc机串口，启动串口超级终端并连接COM1，给开发板

上电，可看到串口打印出相关信息，启动后bootloader默认设置时间为7s左右，在7s以内按下enter键，出现选择菜单后选择4启动linux系统。

5、系统完全启动后点击enter键进入控制台界面（此控制台与redhat控制台基

本一致，只是功能稍弱，只提供linux常用命令），执行rz命令将上述生成的驱动文件s3c2440_led.ko传送到开发板中，chmod 777 s3c2440_led.ko给驱动文件添加可执行权限，执行insmod s3c2440_led.ko加载驱动程序，驱动程序加载成

功后会在控制台打印相应信息，可执行ls –l /dev命令查看dev文件下是否有

s3c2440_led设备。同理，执行rmmod s3c2440_led.ko可卸载驱动程序。

实验结果：

实验心得：

实验五：led应用程序

实验条件：

pc redhat系统及交叉编译工具FL2440开发套件串口超级终端

实验目的：

学习linux应用程序编写的基本原理，熟悉vi/vim工具的使用，能够在应用程序中调用驱动程序并对其操作控制。编写与led驱动程序对应的应用程序，通过应用程序控制led的亮灭。

实验原理：

上述实验完成了led驱动程序的编译和加载，但仅有驱动程序并不能让linux用户直接或间接访问硬件，所以必须编写用户层的应用程序对硬件实施相应额管理和控制。基本原理如下：

实验步骤：

1、编写led应用程序，实现在串口终端模式下，按下不同的键盘按键实现不同的led的亮灭，或者实现不同的led亮灭模式。

2、编写相应makefile文件。

3、在redhat系统下进入led_app目录，执行make命令生成led应用程序的可执行文件，可通过file led命令查看led文件的格式，确定是否为arm平台的可执行文件。

4、连接开发板串口与pc机串口，打开串口超级终端并连接COM1串口，启动

开发板，进入linux系统控制台界面下，insmod s3c2440_led.ko加载驱动。执行rz命令，将共享文件夹中生成的led可执行文件下传到开发板系统中，chmod 777 led更改led文件的执行权限，执行./led命令运行led应用程序，根据提示键入不同的按键，观察led是否按照设计的程序运行。程序执行过程中可使用ctrl+c强制退出该程序。

实验结果：

实验心得：