嵌入式课程设计报告毕业论文解读.doc

通信与信息工程学院
嵌入式开发技术
课程设计报告

班 级：

姓 名：

学 号：

指导教师：

设计时间：
2016年1月11日—2016年1月14日
成 绩：

评 语：

通信与信息工程学院
二〇一六年
目 录

嵌入式课程设计 1
1 设计要求 1
1.1 基本题型 1
1.2 综合题型 2
2 开发环境、开发工具 2
3设计过程及结果 5
3.1 实现交叉编译环境 5
3.2第几小组成员步骤 5
3.3实现Linux系统下的简易聊天室 7
4 设计总结 20
参考文献 22

嵌入式课程设计
1 设计要求
1.1 基本题型
（1）嵌入式开发环境配置
①采用vmware+linux配置开发主机系统,要求构建linux系统，配置nfs,samba；
②掌握minicom、samba及NFS使用，能利用其实现windows、linux开发主机与嵌入式实验系统间的通信；
③利用NFS服务实现主机与实验系统间文件共享；
④利用提供的工具构建交叉编译环境；
要求：在下图时间上面一行显示小组成员姓名

Armv4l-unknown-linux-gcc 是 否 在/opt/host/armv4l/bin/，如果不是这个路径，请使用 vi 修改/root/.bash_profile 文件中 。ATH变 量 为 PATH=$PATH:$HOME/bin:/opt/host/armv4l/bin/ ， 存 盘 后 执 行 ： source /root/.bash_profile
（2）熟悉VI、GCC、GDB及MAKE文件使用；
（3）在开发系统中编写一个程序，实现打印“通信工程13级第3小组嵌入式开发技术课程设计基础内容”功能，编写makefile文件，并通过NFS下载到实验箱中，验证交叉编译环境配置。
1.2 综合题型
基于socket编程的简单聊天室程序设计：
（1）掌握linux下socket编程方法；
（2）基于C语言设计一个简单的聊天室程序，PC运行客户端程序，嵌入式系统运行服务器端程序，服务器随时侦听客户端请求并将其接入，要求至少实现2个客户端接入服务器并进行通信的功能；
（3）编写Makefile文件；
（4）利用NFS将程序下载到实验箱中，编译执行。
（5）课程设计报告中应包含服务器端socket创建、绑定、监听、允许接入及接收数据等关键代码及其说明，客户端请求及数据发送等关键代码及说明；
2 开发环境、开发工具
（1）安装VWware软件
①开始安装加载文件.双击该文件的图标，进入加载安装文件的界面。
②设置安装类型。安装文件加载完毕后进入开始安装界面。单击next按钮后，进入安装类型选择界面，选择tyical选项。
③执行软件包的安装选项，依据所做的选择，把对应的软件组件安装到系统中，输入正确的序列号。
（2）配置VMware
①打开桌面上VMware图形，双击打开
②再打开原来的文件夹，把汉化包打开
③执行软件的安装选项，依据所做的选择，确认安装。确认完后，即配置完成。
④点击打开虚拟机，选择标准，下一步，执行软件的安装选项。接下是密钥，填写老师所给的密码。安装完成。
（3）安装驱动
点击安装包，根据软件的安装选项，点击next按钮，即可安装完成。
注：在电脑上安装好虚拟机之后配置相关参数
①配置NFS:点击菜单运行系统设置->点击服务器设置->NFS服务器，点击增加，在目录中选择共享目录的路径，在主机（host）中填入主机IP地址（192.168.1.12），并选择客户对共享目录的操作位读写(Read/write);在常规选项中选择允许来自高于1024的端口的连接，点击确定后即可配置好NFS。配置完成后，可以简单测试一下NFS是否配置好了： 在虚拟机上自己 mount 自己，看是否成功就可以判断NFS是否配好了。
mount 192.168.1.12:/arm2410cl /host
之后ls命令查看arm2410cl之下的文件目录，如果文件目录在，那么说明NFS配置成功。
②端口配置
用串口线连接好笔记本电脑和 2410 经典版平台。
计算机，属性，设备管理器，端口

高级设置下端口号COM1

进入虚拟机设置，串行端口

3设计过程及结果
3.1 实现交叉编译环境
结果：

3.2第几小组成员步骤
（1）创建工作目录
【root@vm-dev~】# mkdir winter
【root@vm-dev winter】# cd winter
（2）编写winter.c文件
【root@vm-dev~】# vi winter.c
（3）编写Makefile文件
CC =armv4l-unknown-linux-gcc
EXEC=client server
OBJS=client.o server.o
CFLAGS+=
LDFLAGS+=-static
all:$(EXEC)
$(EXEC):$(OBJS)
$(CC) $(LDFLAGS) –o $@ $(OBJS)
clean:
-rm –f *.elf *.gdb *.o
其中，
CC 指明编译器
EXEC 表示编译后生成的执行文件名称
OBJS 目标文件列表
CFLAGS 编译参数
LDFLAGS 连接参数
all: 编译主入口
clean： 清除编译结果
（4）运行make编译程序
【root@vm-dev~】# make clean
【root@vm-dev winter】# make
（5）源程序
#include<stdio.h>
int main(void)
{
printf(“ 通信工程13级第三小组嵌入式开发技术课程设计基础内容“);
}
6)结果

由于电脑与开发板不匹配，结果没有办法出来
3.3实现Linux系统下的简易聊天室
（1）程序流程图
返回-1
numbytes>0

返回0
是否连接上
服务器connect()
输入文字
关闭socket
结束
开始
创建套接字socket
初始化结构体server_addr

=0
=0
=0
！=-1
！=-1
！=-1
=-1
=-1
=-1
开始
定义套接字类型
结构体初始化
绑定端口bind()
监听端口listen（）
定义线程ppid pid
接收信息accept()
接收成功，发送send（）
创建子进程ppid
创建子进程pid
Pid接收信息，大小为recvbyes
睡眠usleep(10000)
将信息发回给客户send（）
结束
=-1
=-1
=-1
（2）程序工作过程
服务端处于监听状态，客户端发送请求，连接成功并通信。首先服务端调用socket()函数创建一个套接字，然后把协议，端口号，ip信息通过bind（）进行绑定。以上操作完后服务端就开始监听客户端的请求，并设置监听的最大数目。当客户端发送链接请求时，服务端就调用accept()函数接受客户端的请求。然后对于客户端来说，也是要先调用socket()函数创建客户端的套接字，这里是用的TCP协议，所以可以不用bind()函数。接着调用connect()函数与服务端建立连接。当服务端和客户端建立连接时，可以通过彼此之间的套接字描述符来进行数据传输。其中一方通过send函数把数据写入数据缓冲区，另一方通过recv()函数从缓冲区内读出数据，这样就完成了服务端与客户端之间的数据传输。当双方数据传输完成后，函数close()关闭各自的 套接字,使客户端和服务端通信中断。
（3）socket编程方案
①设计一个简单的聊天室程序，PC运行客户端程序，嵌入式系统运行服务器端程序，服务器随时侦听客户端请求并将其接入，要求至少实现2个客户端接入服务器并进行通信的功能；
②Makefile文件
③NFS将程序下载到实验箱中，编译执行。
注：程序里的函数解释
（1）Socket()
作用：socket函数为客户机或服务器创建一个sokcet
格式：
int socket(int family,int type,int protocol);
参数说明：
Family：表示地址族，可以去AF_UNLX和AF_INT。
其中，AF_UNLX只能够用于单一的UNIX系统进程间通信;AF_INT是针对Internet的，因而可以允许在远程主机之间通信，实验中使用AF_INT。
Type：网络程序所采用的通信协议，可以取SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM。其中，SOCK_STREAM表明使用的是TCP协议，这样提供按顺序的、可靠的、双向、面向连接的比特流；SOCKE_DGRAM表明使用的是UDP协议，这样只会提供定长、不可靠、无连接的通信。
（2）bind( )
格式：
int bind(int sockfd,struct sockaddr *addr,int addrlen);
参数说明：
Sockfd：socket的文件描述符号。
Sockaddr：表示名字所用的一个数据结构，用来保存地址(包括IP地址和端口)
Addrlen:设置结构大小长度。
（3）listen()
格式：
int listen(int sockfd, int backlog);
作用：监听连接信号，和accepted函数合同。
参数说明：
Sockfd：表示socket调用返回的文件描述符。
Backlog：表示接入队列允许的连接数目，大多数系统允许20个，也可以子定义5～10个。
（4）accept()
格式：
Int accept (int sockfd, void *addr, int *addrlen);
作用：与listen函数合用，监听信息、接收客户端请求。
参数说明：
Sockfd：表示socket的文件描述符。
Addr：表示指向局部的数据结构struct sockaddr-in的指针。
Addrlen：表示地址的长度。
（5）connect()
格式：
int connect( int sockfd , struct sockaddr *serv_addr , int addrlen);
作用：在面向连接的系统中客户及连接服务器时使用，connect必须在bind后使用。
参数作用：
Sockfd：表示socket的文件描述符。
Serv-addr：表示村访目的端口和ip地址（套接字）的数据结构。
（6）send() 和 recv()
格式1：
Int send (int sockfd, const vod *msg,int len, int flags);
功能：发送信息。
格式2：
Int recv (int sockfd , void *buf,int len, usigned int flags);
作用：用于流式socket、数据报socket内部之间的通信。
（7）close( ) 和 shutdown ( )
格式：
Close( int sockfd)
或
Int shutdown(int sockfd , int f);
参数说明：
f的值为下面一种：
0----不允许继续接收；
1----不允许继续发送；
2---不允许继续发送和接收。
（8）有关线程的系统调用函数pthread_create()、pthread_join()
实验过程说明（使用TCP/IP）
(1)监听连接
利用socket、bind、listen建立连接，步骤是：
1) 先用socket函数初始化socket，创建新的sockfd。
Sockfd = socket（AF_INT，SOCK_STREAM,0）
2) 此步骤涉及到IP地址及其处理过程。
参数说明：
inet_addr 函数 INADDR_ANY
该函数把由小数点分开的十进制IP地址转为unsinged long 类型，而在实验中所使用的为INADDR_ANY，使用利用自已的IP地址自动填充。
a)利用bind函数绑定端口和IP地址。
My_addr.sin_family=AF_INET; /*将地址族类型设定好 */
My_addr.sin_port=htons(MYPORT; /* 将端口给其赋值*/
My_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; /*用连接地址自动填充ip*/
Bind(sockfd,(stuct sockaddr*)&my_addr,sizeof(stuct sockaddr));
/*sockfd 是分配的socket名字，my-addr则便是分配好的端口与IP，用bind绑定*/
b)利用listen监听请求
(2)发送请求
1)利用gethostbyname获取主机信息。
2)初始化socket端口。
3)利用connect函数将自己的IP地址等信息发送到主机，等待主机调用accept函数来接受请求。
(3)主机接收请求，进行数据通信
1)主机利用accept接收请求。
2)创建子进程，显示欢迎信息；
3)接收返回信息，显示连接成功，并推出连接；
4)关闭客户端口socket；
5)关闭服务端socket，结束子线程。

（4）实现步骤
①建立工作目录
【root@vm-dev~】# mkdir server
【root@vm-dev server】# cd server
【root@vm-dev server】# vi server.c

【root@vm-dev~】# mkdir client
【root@vm-dev client】# cd client
【root@vm-dev client】# vi client.c
②编写程序源代码
程序附后
③编译实现过程
ⅰ.在编写完TCP服务端程序server.c后，用 armv4l-unknown-
linux-gcc –lpthread –o server.c server 生成程序server。
ⅱ.在编写完TCP客户端程序client.c后，用armv4l-unknown-linux-gcc –o client.c client 生成程序client
ⅲ.在嵌入式系统上运行server。
在主机上打开一个窗口，运行client，输入服务器的IP地址，并检查器结果的正确性。
ⅳ.输入：
# ./server
# ./client 192.168.1.12 （192.168.1.12为本机的ip地址）
ⅴ.输出：
#server:got connection from 192.168.1.12
ⅵ.客户端发送信息服务器端接收信息。
客户端通过键盘输入消息内容平回车，以发送消息给服务器端；
ⅶ.结果:
服务端：

客户端：

注 :源程序
client.c程序：
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#define EHCO_PORT 8888 //端口号
#define MAX_COMMAND 5 //最大发送消息的次数
int main()
{
int sock_fd;
struct sockaddr_in s_addr;
char buff[100]; //缓冲区的大小
char tmp_buf[100];
int n,i;
sock_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); //创建socket套接字,协议为IPV4协议,并且为字节流套接字
if(sock_fd==-1)
{
perror("create socket fail!");
return 0;
}
else
{
printf("create socket %d\n",sock_fd);
}
/*设置server 地址结构*/
bzero(&s_addr,sizeof(s_addr)); //初始化结构占用的内存
s_addr.sin_family=AF_INET; //IPV4协议
s_addr.sin_port=htons(EHCO_PORT); //设置监听的端口
s_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.0.121"); //设置服务器的地址
bzero(&(s_addr.sin_zero),8);
if(-1==connect(sock_fd,(struct sockaddr*)&s_addr,sizeof(s_addr)))
{
perror("connect() fail!\n");
close(sock_fd);
return 0;
}
printf("connect to server ok !\n");
for(i=0;i<MAX_COMMAND;i++)
{
printf("请输入要发送信息:\n");
scanf("%s",buff);
printf("发送信息:%s\n",buff);
send(sock_fd,buff,100,0); //发送数据给服务器
n=recv(sock_fd,tmp_buf,100,0); //从服务器接收数据
tmp_buf[n]='\0'; // 给字符串添加结束标志
printf("接收的数据: %s\n",tmp_buf); //打印接收的字符串
if(0==strncmp(tmp_buf,"quit",4)) //判断是否退出命令
break;
}
close(sock_fd); //关闭套接字
return 0;
}
Server.c:
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#define EHCO_PORT 8888 //定义端口号
#define MAX_CLIENT_NUM 5 //最大监听客户端数
int main()
{
int sock_fd;
struct sockaddr_in s_addr;
int clientfd;
struct sockaddr_in clientAdd;
char buff[101]; //设置缓冲区的大小
socklen_t len;
int n;
/*创建socket*/

sock_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//协议设置为IPV4协议,并设置为字节流套接字
if(sock_fd==-1){
perror("create socket fail!");
return 0;
}else{
printf(" create socket ok %d\n",sock_fd);
}
bzero(&s_addr,sizeof(s_addr)); //初始化结构体占用的内存
s_addr.sin_family=AF_INET; //客户端协议为IPV4
s_addr.sin_port=htons(EHCO_PORT); //把16位值的端口号从主机字节转换为网络字节
s_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.0.121"); //设置服务器地址
bzero(&(s_addr.sin_zero),8);//将内存块的前8个字节清零
if(bind(sock_fd,(struct sockaddr*)&s_addr,sizeof(s_addr))!=0)
{//将服务器地址和套接字绑定
printf("bind fail! %d\n",errno);
close(sock_fd);
return 0;
}
else
{
printf(" bind ok!\n");
}
if(-1==listen(sock_fd,MAX_CLIENT_NUM))
{ //设置套接字监听
perror("listen fail!\n");
close(sock_fd);
return 0;
}
else
{
printf("listen ok\n");
}
len=sizeof(clientAdd);
clientfd=accept(sock_fd,(struct sockaddr*)&clientAdd,&len); //创建新连接对应的套接字
if(clientfd<=0)
{
perror("accept() fail!\n");
close(sock_fd);
return 0;
}
printf("client connect ok:\n");
while((n=recv(clientfd,buff,100,0))>0)
{
buff[n]='\0'; //给字符串加入结束符
printf("the data of receive: %s\n",buff);//打印字符串的内容
fflush(stdout); //清除文件缓冲区
printf("put the data of send:\n");
scanf("%s",buff);
send(clientfd,buff,n,0); //发送内容给客户端
printf("the message of send:%s\n",buff);
if(strncmp(buff,"quit",4)==0) //判断是否退出命令
break;
}
close(clientfd); //关闭新建的连接
close(sock_fd); //关闭服务端监听的socket
return 0;
}

4 设计总结
在本学期的最后一周，我们被要求完成嵌入式的设计总结，虽然只有不到一周的时间，但是大家都感觉收获颇丰。把课堂上遗忘的、遗落的知识都捡了起来，旧的知识新的知识都掌握了很多，并且切实的体会到软件开发的困难与乐趣，认识到了自己的不足，并且慢慢摸索，不耻下问，在老师和小组成员的共同努力下，结束了这次的实践。
此次课程设计老师要求我们完成两道基础题目，以及一道三选一的综合题目。前面的基础题目大家有在课堂上接触过，并且通过查找资料，大家分工合作一个上午就有了很大的进展，但是在下午的完善工作中还是被卡住了，一个小的程序调试不出来，不能出现要求的结果，最后在其他组一个同学的帮助下完成了基础题目。第二天大家开始做综合题，经过商量选择了《基于socket编程的简单聊天室程序设计》，其实三道题目大家都没有把握能完成，对这道题比较有兴趣就敲定了。开始就是大量的查找资料，因为大家在课堂上学习的知识都太浅，并且大都停留在理论上，没有开发经验，所以大量工作都依靠互联网，不过因为我们组成员的C的能力都挺好，所以能够对代码程序理解并修改以及调试，最终还是尽我们最大努力完成了这次设计。
下面整理一下这次课程设计中个人的总结。
齐秀：搜集资料，写论文
这次的实践中，我负责搜集资料以及论文编撰。在刚拿到题目的时候，因为大家都比较束手无策，所以就必须要借用别人的东西，加以修改整理变成自己的东西。我查找了很多论文和书籍，然后根据设计要求将可用的东西整理打包给其他人，包括一些代码和思想，在程序调试成功后进行了总结并参与撰写论文。在这中间，我认识到了我们的不足，需要学习的东西还有很多。
许婷：编写、调试程序
在这次程序设计过程中，我主要参与了客户端代码的编写和数道是交叉编译环境的问题，还有就是串口速率不一致的问题。总而言之，遇到困难千万不能放弃，要自己搜集资料，询问同学，不断尝试，在一次次失败中汲取教训，从而获得进步。
王青青：编写、调试程序
这次实验中，我们通过开发板与电脑相连，将程序下载到开发板上，进行调试，在下载过程中碰到了minicom老进不去，进去之后，挂载不上，通过同学交流，设置NFS参数，最后挂载上，在调试socket程序时，程序错误，没有办法执行，一遍一遍的读取程序，最终调试成功。
王莉笑：写报告
我负责的是书写报告。报告并不是最后才写的，而是在设计的过程中一点点添加完善，在实践开始先写了大体框架以及设计要求，在大家实践的过程中对流程以及出现的问题、解决方法等进行记录，绘制一些必要的图表并且对结果整理，这些作为核心写进报告里，最后进行总结，并对全文排版。我在这个过程中没有深入了解代码，这是一个遗憾。
张乐：编写、调试程序
在本次嵌入式实验中，我主要完成的任务是编写程序，调试程序。在实验过程碰到了很多问题，比如：minicom连接不上，通过计算机，属性，端口，进行端口与速率设置，将其设置成com1,115200.在虚拟机中也要进行设置，通过 ctrl+A,Z 进入参数配置页面，将tty01改成tty00,将速率改成115200，进行保存。之后进入minicom 然后进行挂载，调试。由于笔记本的原因，好几次键盘失控，这在实验中算是碰到的最大问题，好几次实验停滞不前，老师也没有办法，只能不停的重启。最后重装一次，才正常工作。最后完成实验。

参考文献
1. 孙弋.ARM+Linux嵌入式系统开发基础[M].西安：西安电子科技出版社,2008;
2. 周留军,武金磊.基于socket的简单聊天室的设计与实现[J].电脑知识与技术,2008, 3(21);
3. 王海勇.基于嵌入式linux串口专用交换机的设计[D]:[硕士学位论文].南京：南京航空航天大学,2011.

读书的好处

1、行万里路，读万卷书。
2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。
3、读书破万卷，下笔如有神。
4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文
5、少壮不努力，老大徒悲伤。
6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿
7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。
8、读书要三到：心到、眼到、口到
9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。
10、一日无书，百事荒废。——陈寿
11、书是人类进步的阶梯。
12、一日不读口生，一日不写手生。
13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基
14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游
15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德
16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿
17、学习永远不晚。——高尔基
18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向
19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子
20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。——培根