嵌入式linux系统设计与开发实验指导书V1.5.doc
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1、 嵌入式Linux系统设计与开发实验指导书计算机学院2010年4月95嵌入式LINUX系统设计与开发实验指导书纲要1目的辅助嵌入式linux系统设计与开发理论教学,提高学生嵌入式方向的实验、实践操作能力及创新开发能力。2内容章节主要知识点实验内容实训目标及要求学时实验性质实验级别第一章嵌入式linux开发基础1. 开发平台简介2. 开发流程3. 构建嵌入式linux系统的环境1. 熟悉嵌入式科研教学平台UP-Techpxa270s的使用2. 构建嵌入式linxu系统开发环境3. 通过minicom或超级终端进行宿主机及开发板的通讯并查看开发板系统目录1. 掌握嵌入式LINXU系统开发流程2.
2、掌握软硬件开发环境的建立及使用2验证性必做第二章嵌入式linux系统基础1. Makefile编写2. Linux多线程库编程3. 进程应用程序设计1. Makefile与Helloworld2. 生产者消费者协议3. 进程管理模拟实验1. 熟练掌握makefile写法2. 掌握linux c程序开发,具有使用多线程编程能力3. 掌握进程应用程序的设计与实现3综合性必做第三章嵌入式linux内核1. Bootloader引导系统2. Linux内核定制、裁剪及添加3. 文件系统的构建1. Blob的重新烧写2. Linux内核裁剪及编译3. 文件系统的构建1. 理解ARM的初始化及引导过程2.
3、 熟练掌握内核定制、裁剪及添加3. 掌握busybox构建文件系统6设计性必做第四章嵌入式linux接口设计与驱动程序1. 驱动程序结构2. Framebuffer机制3. 触摸屏4. V4L5. IDE_CF6. Usb1. 虚拟驱动模块实验2. Lcd控制实验3. Tslib移植和使用4. Linux视频V4L驱动实验5. CF模块、U盘接口实验1. 熟练掌握驱动程序结构2. 读懂并理解触摸屏、LCD、等驱动程序与测试程序的设计与编写6综合性选做第五章嵌入式linux开源软件移植与应用1. 嵌入式web服务器goahead2. 嵌入式数据库SQLite3. 嵌入式媒体播放器Mplayer4
4、. Web服务gSOAP5. Web浏览器Konqueror6. 开源软件移植的一般过程与注意事项1. 嵌入式web服务器goahead实验2. SQLite移植实验3. Mplayer到ARM平台上的移植4. Web服务gSOAP实验5. Web浏览器Konqueror移植1. 掌握开源软件移植的一般过程2. 理解相关软件的版本与依赖关系,包括交叉编译器6综合性选做第六章嵌入式linux下的通信应用1. 串口通信2. 网络通信3. 蓝牙通信4. Can总线通信5. GPRS/GPS通信1. 串口通信实验2. socket相关程序设计3. 蓝牙通信实验4. Can总线实验5. GPRS/GPS
5、通信实验1. 掌握四种常用的通信方式,理解相关的程序设计思路与实现方式2. 透彻理解can总线原理,熟练掌握基于该总线下的程序设计6综合性选做第七章嵌入式图形界面用户编程QT1. 嵌入式GUI2. QT/QTE移植与程序设计3. Qtopia平台的移植和编程操作1. Qt图形界面相关程序设计2. 电子点菜系统1. 理解QT/QTE与Qtopia的移植过程和相应程序设计方法2. 掌握qt与qtopia的程序设计3设计性选做第八章综合项目实例1. 嵌入式linux系统的一般设计与开发过程2. 综合项目开发实践1. 基于嵌入式平台的电梯监控系统2. 基于蓝牙的无线点菜系统3. 基于嵌入式与web s
6、ervice的智能家居系统1. 掌握嵌入式linux系统一般设计与开发过程2. 掌握按格式要求,撰写高质量的设计与开发报告,体会软件工程过程3. 培养学生良好的团队协作精神4. 培养学生对实际嵌入式项目良好的独立思考和解决问题的能力-设计性选做3参考教材l UP-TECHPXA270-S-LINUX实验指导书 博创科技l 俞辉 嵌入式linux实验实例实例教程 机械工业出版社目录第一章 嵌入式LINUX开发基础51.开发平台简介52.嵌入式Linux 开发流程7实验1.1:建立嵌入式linux系统开发环境8第二章 嵌入式LINUX系统基础19实验2.1:Makefile和Hello world
7、19实验2.2:多线程应用程序设计生产者-消费者协议22第三章 嵌入式LINUX内核26实验3.1:引导装载程序(BOOTLOADER)移植实验BLOB26实验3.2:Linux 内核移植与编译实验33实验3.3:文件系统实验36第四章 嵌入式LINUX接口设计与驱动程序44实验4.1:虚拟驱动模块实验44实验4.2:LCD控制实验50实验4.3:触摸屏驱动实验58实验4.4:IDE_CF卡模块读写实验63实验4.5:U盘接口实验66第五章 嵌入式LINUX开源软件移植与应用70实验5.1:嵌入式web服务器goahead实验70实验5.2: SQLite移植实验71实验5.3: Mplaye
8、r到ARM平台上的移植72实验5.4: Web服务gSOAP实验72实验5.5: Web浏览器Konqueror移植73第六章 嵌入式LINUX下的通信应用75实验6.1:串行端口程序设计75实验6.2:网络传输实验77实验6.3:蓝牙无线通讯实验79实验6.4:CAN总线实验86第七章 嵌入式图形界面用户编程QT88实验7.1:Qt图形界面相关实验88实验7.2:89实验7.3:91第八章 综合项目实例93实验8.1:93实验8.2:94实验8.3:94第一章 嵌入式linux开发基础1. 开发平台简介 嵌入式linux系统的实验实践教学中,使用的是pxa270平台。如图,图1-1为up-t
9、echpxa270s实验箱正视图。基于Intel XSCALE 架构最新的PXA270 嵌入式微处理器最高主频可达624MHz,加入了Wireless MMX 技术,大大提升了多媒体处理能力;同时PXA270 还加入了Intel SpeedStep动态电源管理技术,在保证CPU 性能的情况下,最大限度地降低移动设备功耗。PXA270可以广泛应用于PDA、智能手机、PMP 产品中。图1-1:Up-techpxa270-S实验箱正视图 博创科技的UP-TECHPXA270 教学科研平台主要是面向计算机、软件专业的高端平台,微处理器主频稳定运行在520MHz,可运行WinCE5.0 和Linux 2
10、.6.x 操作系统,支持QT/E、miniGUI 等嵌入式图形界面,提供完整的驱动和应用程序。UP-TECHPXA270 教学科研平台由处理器核心板、主板及LCD 三部份组成。UP-TECHPXA270 核心模块资源: 基于Intel XScale 架构内核的嵌入式处理器PXA270,内部集成iwmmx 指令,加速处理器对多媒体数据的 处理速度。n 系统稳定工作在520MHZ 主频n 64MB SDRAM、16MB Nor Flash、64MB Nand Flash 库n UP-TECHPXA270 主板资源:n 10M/100M 以太网n AC97 音频接口n 8”TFT
11、 LCD,分辩率为640x480n VGA 接口n USB 主(host)接口4 个,从(device)接口1 个n CF 卡接口n IDE 接口n SD 卡接口n PCMCIA 接口(可以扩展有线/无线网路接口等)n PS2 鼠标键盘接口n CMOS 摄像头接口n 触摸屏(四线电阻式)n 2 个RS232 标准串口n JTAG 接口(包括14Pin 和20Pin 标准)n 32 位扩展总线接口,和UP-NetARM2410、UP-NetARM2410-S 平台兼容。n irDA 接口n 实时时钟n IIC、SPI 接口开箱指南博创科技UP-TECHPXA270 教学科研平台包含以下部分:开发
12、板、电源、网线、串口线、并口线、并口JTAG 转换线、随机附带光盘。UP-TECHPXA270 软件资源:n bootloader:blobn 操作系统:linux 2.4.x 和linux 2.6.x 内核UP-TECHPXA270 应用软件:n mplayer 媒体播放器,实现MPEG4、AVI、WMV 等多种媒体解码。n GUI:QT/E、miniGUIn 摄像头视频采集硬件连接1UP-TECHPXA270 外围端口说明n 电源:电源输入插座,直流电9V-12V 输入。n 串口1,对应了PXA270 处理器的Bluetooth 功能的串口,三线串口标准。n 串口0,对应了PXA270 处
13、理器的全功能串口,九线串口标准。n VGA 接口,可以直接和显示器,投影仪等连接。DB19 阴性插座标准。n USB 主控(host)端口4 个,包括过流保护和ESD 保护,支持热插拔。n 主板上FPGA,使用Altera 公司的cyclone 系列EP1C3T144。n USB 设备(device)端口n 8、10100M 自适应以太网接口n 主板上FPGA 的编程接口n pxa270 的JTAG 接口,包括14Pin 和20Pin 两种标准n LCD 背光逆变器模块,注意高压!n 12、168Pin 扩展总线插座n 13、6x6 键盘扫描接口n 14、PS/2 鼠标键盘接口n 15、触摸屏
14、接口,n 16、CF 卡接口,此CF 卡工作在IDE 模式。和背面的IDE 硬盘接口公用一个IDE 通道。默认情况下CF 为主IDE 设备,IDE 硬盘为从IDE 设备。n 17、扩展LCD 接口,支持TFT 、CSTN 等LCD 模式n 18、MMC 卡接口。n 19、板载MIC 接口。当音频插座连接以后,MIC 输入自动切换到音频插座。n 20、音频输入输出插座。n 21、音量调节电位器旋钮。n 22、PCMCIA 接口,通过转接器可以支持CF 卡。n 23、复位按钮。n 24、电源按钮。其工作模式类似于ATX 电源。系统插上电源,按一下此轻触开关,系统上电。再按一下此轻触开关,系统电源关
15、闭。当系统起来以后,可以通过控制FPGA 寄存器,死锁电源按钮(即,单击轻触开关,对系统没有影响)。但是,可以通过长按此开关3 秒钟,使系统电源关闭。2系统硬件资源分配外设说明bank 物理地址范围总线中断数Nor flash 系统启动,存储操做系统内核、参数等信息0 0x00x100000016 位0 Nand Flash 系统的海量存储1 0x040000000x0400000816 位0 FPGA 管理系统中断等外设2 0x080000000x0800040032 位注1 IDE 系统IDE 和CF 接口2 0x088000000x0880004032 位1 PCMCIA 16 位PCM
16、CIA 接口(3) 0x200000000x3000000016 位2 网卡SMC91c111,10/100M 网卡芯片4 0x100000000x1001000032 位1 连接系统首先,连接电源,将随机附带的一根电源线的一头插入到UP-TECHPXA270-S 的电源接口,将电源线的另外一端插入到电源插座中;然后连接串口线,一端连接PC 的串口,另一端连接到如图1所示的串口;最后连接网线,将随即附带的灰色的网线一端连接到UP-TECHPXA270 的网口(靠近电源的),另一端连接到本地的局域网中。提示:a. UP-TECHPXA270-S 具有两个串口,分别为UART0 和UART1,在本
17、手册中使用UART0,即 下方的串口。 b随机附带的的网线用作直接连接UP-TECHPXA270-S 和PCcFPGA 通过PAX270-S 处理器的GPIO0 扩展中断2. 嵌入式Linux 开发流程在一个嵌入式系统中使用linux 开发,根据应用需求的不同有不同的配置开发方法,但是一般都要经过如下的过程: 建立开发环境,操作系统一般使用REDHATLINUX,版本7 到9 都可以,选择定制安装或全部安装,通过网络下载相应的GCC 交叉编译器进行安装(比如arm-linux-gcc、arm-uclibc-gcc),或者安装产品厂家提供的交叉编译器。 配置开发主机,配置MINICOM,一般的参
18、数为波特率115200,数据位8 位,停止位1,无奇偶校验,软件硬件流控设为无。在WINDOWS 下的超级终端的配置也是这样。MINICOM 软件的作用是作为调试嵌入式开发板的信息输出的监视器和键盘输入的工具。配置网络,主要是配置NFS 网络文件系统,需要关闭防火墙,简化嵌入式网络调试环境设置过程。 建立引导装载程序BOOTLOADER,从网络上下载一些公开源代码的BOOTLOADER,如U-BOOT、BLOB、VIVI、LILO、ARM-BOOT、RED-BOOT 等,根据自己具体芯片进行移植修改。有些芯片没有内置引导装载程序,比如三星的ARM7、ARM9 系列芯片,这样就需要编写烧写开发板
19、上FLASH 的烧写程序,网络上有免费下载的WINDOWS 下通过JTAG 并口简易仿真器烧写ARM 外围FLASH 芯片的烧写程序。也有LINUX 下的公开源代码的J-FLASH 程序。如果不能烧写自己的开发板,就需要根据自己的具体电路进行源代码修改。这是让系统可以正常运行的第一步。如果你购买了厂家的仿真器当然比较容易烧写FLASH 了,这对于需要迅速开发自己的应用的人来说可以极大提高开发速度,但是其中的核心技术是无法了解的。 下载别人已经移植好的LINUX 操作系统,如UCLINUX、ARM-LINUX、PPC-LINUX 等,如果有专门针对你所使用的CPU 移植好的LINUX 操作系统那
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