2016嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

1、鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：基于SKYEYE的嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)20 20 第學(xué)期院系： 姓名： 專業(yè)： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師： 目 錄一、 引言-3二、 設(shè)計(jì)目的-3三、 設(shè)計(jì)要求-3四、 課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容-4五、 總體設(shè)計(jì)-9六、 總結(jié)-9七、 參考文獻(xiàn)-9一、引言隨著3C融合進(jìn)程和我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的加速，人們對(duì)設(shè)備越來越高的應(yīng)用需要已經(jīng)無法滿足當(dāng)前和未來高性能的應(yīng)用與發(fā)展需求。顯然，嵌入式系統(tǒng)的軟硬件技和開發(fā)手段，正日益受到重視，成為各領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的重要基礎(chǔ)。目前，嵌入式系統(tǒng)是近年來發(fā)展很快的計(jì)算機(jī)方面的學(xué)科方向，并迅速滲透到控制、自動(dòng)化、儀器儀表等學(xué)科。嵌入式

2、方向包括了軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)、嵌入式體系結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)，大于當(dāng)代大學(xué)生，更需要掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的典型開發(fā)工具和開發(fā)核心技術(shù)。對(duì)于嵌入式市場(chǎng)的發(fā)展來說，中國(guó)市場(chǎng)的意義更加重大。中國(guó)市場(chǎng)對(duì)于嵌入式互聯(lián)網(wǎng)這場(chǎng)革命來說非常關(guān)鍵。勃勃的生機(jī)，很好的產(chǎn)業(yè)互動(dòng)，良好的協(xié)作精神，中國(guó)現(xiàn)在正在形成一個(gè)健康的嵌入式的發(fā)展模式和轉(zhuǎn)型模式。中國(guó)可能是一個(gè)引入點(diǎn)，嵌入式市場(chǎng)現(xiàn)在中國(guó)蓬勃發(fā)展，然后輻射到全球其他地區(qū)。二、設(shè)計(jì)目的通過對(duì)嵌入式系統(tǒng)的基本知識(shí)及相關(guān)概念的了解，在熟悉Linux操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用SKYEYE仿真軟件，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程進(jìn)行軟件仿真，從而掌握嵌入式Linux系

3、統(tǒng)開發(fā)中的主要方法。具體地，在設(shè)計(jì)過程中，達(dá)到以下目標(biāo)：掌握嵌入式Linux系統(tǒng)基礎(chǔ)部分的U-Boot軟件、Linux內(nèi)核的配置、編譯與應(yīng)用；掌握BusyBox軟件及根文件系統(tǒng)的制作方法；掌握SKYEYE軟件的使用方法，通過SKYEYE仿真軟件運(yùn)行U-Boot文件、vmLinux文件映像及根文件系統(tǒng)root.cramfs映像。 最終，能在掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)過程及SKYEYE軟件使用方法的基礎(chǔ)上，建立更有效的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方法，提高嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用的效率。三、設(shè)計(jì)要求1. 任務(wù)要求要求能獨(dú)立地分析題目意義、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)步驟、制作相關(guān)軟件、調(diào)試嵌入式系統(tǒng)“三大基礎(chǔ)部分”。該設(shè)計(jì)的具體要求如下：（

4、1） 建立VMWARE虛擬機(jī)。（2） 安裝Linux RHEL AS4操作系統(tǒng)環(huán)境。（3） 建立Windows操作系統(tǒng)與Linux操作系統(tǒng)的共享功能。（4） 建立交叉編譯環(huán)境；安裝SKYEYE仿真軟件。（5） 配置并編譯U-Boot-1.3.2軟件。（6） 配置并編譯Linux-2.6.14內(nèi)核源代碼。（7） 制作Linux根文件系統(tǒng)。（8） 使用SKYEYE仿真嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)行。2. 設(shè)計(jì)所需的軟硬件設(shè)備（1）硬件環(huán)境配置計(jì)算機(jī)：Intel(R) Pentium(R) 及以上內(nèi)存：1GB及以上（2）軟件環(huán)境配置操作系統(tǒng)：Microsoft Windows XP Professional Se

5、rvice Pack 2虛擬機(jī)：VMware WorkStation 7Linux系統(tǒng)：Red Hat Enterprise Linux AS 4 (2.6.9-5.EL)嵌入式交叉編譯器：arm-linux-gcc 3.4.4版本Linux內(nèi)核版本：Linux-2.6.14SKYEYE版本：skyeye-1.2.4U-Boot版本：U-Boot-1.3.2BusyBox版本：BusyBox-1.2.0四、課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容1. 建立VMWARE虛擬機(jī)。1) 雙擊VMware Workstation的安裝程序圖標(biāo)，運(yùn)行安裝程序，進(jìn)入VMware虛擬機(jī)的安扎un個(gè)的初始加載界面。2) VMware

6、 虛擬機(jī)的初始加載結(jié)束后，進(jìn)入安裝向?qū)Ы缑?，點(diǎn)擊進(jìn)入下一步。3) 安裝類型：選擇Typical，在點(diǎn)擊進(jìn)入下一步。4) 設(shè)定程序安裝路徑，點(diǎn)擊“change.”按鈕，可以選擇更改默認(rèn)的安裝路徑，然后設(shè)置成自己需要安裝的程序路徑。在選定安裝路徑之后，點(diǎn)擊進(jìn)入下一步。5) 提示安裝程序是需要?jiǎng)?chuàng)建的快捷圖標(biāo)（桌面圖標(biāo)、開始菜單中的程序文件夾及快速啟動(dòng)工具圖標(biāo)等三項(xiàng)），按默認(rèn)的設(shè)置即可，不需要改動(dòng)，點(diǎn)擊進(jìn)入下一步。6) 確認(rèn)前面各個(gè)步驟中設(shè)置的項(xiàng)目是否正確，并準(zhǔn)備進(jìn)入正式的安裝過程。在這里選擇直接點(diǎn)擊“continue”按鈕進(jìn)入正式安裝過程。7) 安裝完畢后，填寫注冊(cè)信息，這里需要產(chǎn)品注冊(cè)碼，按要求將

7、對(duì)應(yīng)各項(xiàng)填寫完之后，直接點(diǎn)擊“enter”進(jìn)行注冊(cè)信息，并進(jìn)入下一步。8) 重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，完成VMware虛擬機(jī)的安裝，這里直接點(diǎn)擊“restart now”按鈕，重新啟動(dòng)系統(tǒng)。9) 系統(tǒng)重新啟動(dòng)后，點(diǎn)擊“開始”“所有程序” “VMware” “ VMware Workstation”，運(yùn)行虛擬機(jī)。2. 安裝Linux RHEL AS4操作系統(tǒng)環(huán)境。1) 在VMware虛擬機(jī)的運(yùn)行界面中，點(diǎn)擊菜單欄中的“File”項(xiàng)，在彈出下拉菜單中選“New”項(xiàng)，再點(diǎn)選彈出菜單的“Virtual Machine”項(xiàng)。出現(xiàn)新的虛擬機(jī)向?qū)А?) 安裝向?qū)峁﹥蓚€(gè)選項(xiàng)：典型（Typical）安裝與自定義安裝（C

8、ustom）。這里默認(rèn)的選項(xiàng)是使用自定義安裝，直接點(diǎn)擊進(jìn)入下一步。3) 選擇VMware虛擬機(jī)平臺(tái)，不同的VMware虛擬機(jī)平臺(tái)支持的硬件特性不同，這里選擇Workstation 6.57.0，點(diǎn)擊進(jìn)入下一步。4) 選擇要安裝的Linux操作系統(tǒng)光盤鏡像，同時(shí)使用VMware虛擬機(jī)的“Easy Install”功能自動(dòng)安裝Linux操作系統(tǒng)。選擇第一張安裝光盤，然后點(diǎn)擊進(jìn)入下一步。5) 設(shè)置安裝的Linux系統(tǒng)的用戶名和密碼信息。點(diǎn)擊進(jìn)入下一步。6) 設(shè)置Linux虛擬機(jī)的顯示名稱及安裝路徑。安裝路徑根據(jù)自己的情況選擇Linux系統(tǒng)在用戶本機(jī)上實(shí)際的安裝路徑。Linux虛擬機(jī)名稱在這里是默認(rèn)的

9、。點(diǎn)擊進(jìn)入下一步。7) 配置虛擬機(jī)使用的處理器，配置處理器數(shù)量，處理器的內(nèi)核器，這里使用默認(rèn)設(shè)置：一個(gè)單核處理器，點(diǎn)擊。8) 配置虛擬機(jī)使用的存儲(chǔ)器空間，按照默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊。9) 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)類型，按照默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊。10) 設(shè)置I/O適配器類型，按照默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊。11) 創(chuàng)建一個(gè)虛擬磁盤，在其上安裝Linux操作系統(tǒng)，按照默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊。12) 選擇使用的磁盤類型，按照默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊。13) 設(shè)置硬盤的空間大小，按照默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊。14) 設(shè)定存儲(chǔ)磁盤文件的路徑，具體路徑可以根據(jù)自己的情況進(jìn)行選擇，完成后點(diǎn)擊。15) 對(duì)話框匯總了前面的設(shè)置項(xiàng)目，如果沒有錯(cuò)誤，不惜要修改，直接點(diǎn)擊“Finish

10、”按鈕，進(jìn)行Linux系統(tǒng)的安裝。16) 第一張光盤安裝完畢后，需要第二張安裝光盤的鏡像，點(diǎn)擊右下方的“Change Dise”，在彈出的對(duì)話框點(diǎn)擊“Browse”，在彈出的對(duì)話框選擇第二張安裝光盤的鏡像，然后返回之前的界面點(diǎn)擊“OK”，繼續(xù)安裝。第二張安裝完畢后，同樣的方法選擇第三張、第四張光盤安裝。完成后又需要第一張光盤安裝，同樣的方法。17) Linux系統(tǒng)安裝完畢后會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，出現(xiàn)登錄頁面。輸入用戶名root、口令，進(jìn)入Linux系統(tǒng)的桌面環(huán)境，可以看出來，RedHat Linux系統(tǒng)運(yùn)行在VMware環(huán)境中，這與獨(dú)立安裝的RedHat Linux系統(tǒng)相比幾乎沒有差別。下面安裝RedH

11、at Linux系統(tǒng)的應(yīng)用程序軟件包18) 為了能正常安裝Linux應(yīng)用程序，需要進(jìn)行光盤選項(xiàng)設(shè)置，雙擊右下角的“CD/DVD2（IDE）”圖標(biāo)，選中右側(cè)的“connected”，點(diǎn)擊ok返回。19) 添加相應(yīng)的應(yīng)用程序。點(diǎn)擊“Application”“System Setting”“Add/Remove Application”菜單。彈出的“程序包管理器”窗口，這里選擇“windows file”一項(xiàng)，點(diǎn)擊“update”進(jìn)入下一步。彈出的窗口點(diǎn)擊“continue”，進(jìn)入下一步，程序自動(dòng)安裝。在安裝過程中不斷出現(xiàn)更換光盤鏡像的提示，按彈出的對(duì)話框內(nèi)容更換相應(yīng)的關(guān)盤鏡像即可，知道安裝完畢。2

12、0) 點(diǎn)擊“Action”“Log Out”，注銷系統(tǒng)，是安裝的程序包可用。3. 建立Windows操作系統(tǒng)與Linux操作系統(tǒng)的共享功能。（samba服務(wù)）1) 點(diǎn)擊Applicationsystem settingsecurity level，彈出security level configuration的對(duì)話框。2) 在對(duì)話框中，將“security level”項(xiàng)設(shè)置為”disable firewall”,既無防火墻。3) 點(diǎn)擊Applicationsystem settingserver settingsamba，在samba server configuration的配置界面中顯示的

13、配置內(nèi)容為空，說明還沒有配置samba服務(wù)器。4) 點(diǎn)擊ADD，添加一個(gè)samba服務(wù)共享。彈出的對(duì)話框中，選擇Basic選項(xiàng)卡：在Directory文本框中輸入/home/zcent；在Share name文本框中輸入zcnet；在Basic Permission選項(xiàng)中選擇Read/Write。切換到Access選項(xiàng)卡中，選擇“Allow access to everyone”。5) 在samba server configuration窗口中，點(diǎn)擊perferenceserver setting，彈出“服務(wù)器設(shè)置”對(duì)話框，在其中進(jìn)行服務(wù)器設(shè)置。6) Basic選項(xiàng)卡中，按默認(rèn)內(nèi)容設(shè)置“wo

14、rkgroup”與“description”。Security選項(xiàng)卡中，“authentication mode”選擇“share”，“encrypt passwords”選擇“no”，“guest account”選擇“no guest account”。7) 設(shè)置/home/zcent文件夾的屬性，在permissions的owner、group、others項(xiàng)全選。8) 設(shè)置samba服務(wù)器IP地址。點(diǎn)擊applicationssystem toolsnetwork device control，彈出網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制對(duì)話框，點(diǎn)擊“etho”設(shè)備，確認(rèn)“status”欄的內(nèi)容為“active”

15、，再點(diǎn)擊右邊的“configure.”按鈕。隨后顯示的“網(wǎng)絡(luò)配置”對(duì)話框，顯示了已有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。9) 配置網(wǎng)絡(luò)屬性。在windows操作系統(tǒng)環(huán)境下，右鍵點(diǎn)擊“網(wǎng)上鄰居”圖標(biāo)，在彈出的“網(wǎng)絡(luò)連接”對(duì)話框中，右鍵點(diǎn)擊“vmware network vmnet8”，查看它的IP地址，下面將相關(guān)的IP地址都配置在同一網(wǎng)段中。在虛擬機(jī)的網(wǎng)絡(luò)配置對(duì)話框中，選中“etho”設(shè)備，確認(rèn)“profile”欄下面的選擇框是選中的，然后點(diǎn)擊上面的“Edit”圖標(biāo)按鈕，彈出以太網(wǎng)對(duì)話框。選中下面的statically set IP addesses，在Addess項(xiàng)填入的IP地址要與windows在同一網(wǎng)段，subn

16、et mask項(xiàng)填255.255.255.0。10) 點(diǎn)擊VMware虛擬機(jī)的VM菜單，選擇setting項(xiàng)，在彈出的對(duì)話框中，在hardware選項(xiàng)卡中左側(cè)選擇network adapter項(xiàng)，相應(yīng)的，在右側(cè)的network connection中選擇“NAT: used to share the hosts IP addess ”項(xiàng)，同時(shí)，在“devices status”框中選擇“connected”和“connect at power on”項(xiàng)。11) 啟動(dòng)samba服務(wù)器，啟動(dòng)終端，輸入service smb start。12) 在windows下訪問共享文件夾/home/zcent

17、，在windows系統(tǒng)中，點(diǎn)擊“開始”“運(yùn)行”，輸入samba服務(wù)器的IP地址，點(diǎn)擊“確定”，就可看到Linux系統(tǒng)下的共享文件夾/home/zcent.4. 建立交叉編譯環(huán)境；安裝SKYEYE仿真軟件。1) 在終端運(yùn)行：tar xjvf arm-linux-tools-.tar.gz C/home2) 在終端運(yùn)行：vi/root/.bashrc3) 編輯/root/.bashrc文件，在最后一行添加export PATH=$PATH:/home/usr/local/bin.4) 注銷Redhat系統(tǒng)，重新登錄，使以上設(shè)置生效。啟動(dòng)終端，在命令行輸入arm-linux-gcc v，若出現(xiàn)Thr

18、ead model：poslx gcc verdion 3.4.4 即為說明交叉編輯環(huán)境已經(jīng)成功安裝。5) 將下載的skyeye-1.2.4_Rel.tar.gz源代碼壓縮文件放在/home/ilovechina路徑下，然后運(yùn)行如下命令進(jìn)行解壓縮：tar xzvf skyeye-1.2.4_Rel tar.gz.6) 在當(dāng)前目錄會(huì)建立一個(gè)名為skyeye-1.2.4的文件夾，進(jìn)入文件夾運(yùn)行make。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)編譯SKYEYE源代碼，在輸出信息中出現(xiàn)“The binary file located at binary/skyeye,enjoy it”提示語句時(shí)說明已經(jīng)編譯并且安裝SKYEYE成功

19、，得到的可執(zhí)行二進(jìn)制skyeye文件也已存放在skyeye-1.2.4/binary目錄中。5. 配置并編譯U-Boot-1.3.2軟件。1) 將下載的U-Boot-1.3.2放在/home目錄中，并解壓其源代碼包至當(dāng)前目錄中，運(yùn)行:tar xjvf u-boot-1.3.2.tar.bz2 C/2) 進(jìn)入U(xiǎn)-Boot-1.3.2的目錄，運(yùn)行如下命令配置編譯環(huán)境：make smdk2410_config CROSS_COMPILE=arm-linux-,再運(yùn)行如下命令選擇嵌入式交叉編譯工具并進(jìn)行編譯：nake CROSS_COMPILE=arm-linux-6. 配置并編譯Linux-2.6.

20、14內(nèi)核源代碼。1) 下載Linux-2.6.14.tar.bz2文件，將其存放在/home目錄下，在終端運(yùn)行解壓縮：tar xjvf linux-2.6.14.tar.bz22) 進(jìn)入內(nèi)核解壓縮后的目錄/home/linux-2.6.14，使用VI編輯器打開該目錄文件下的Makefile文件，修改第192行和193行，分別指令編譯的內(nèi)核架構(gòu)與使用的交叉編譯工具。rootlocalhost home#cd linux-2.6.14rootlocalhost linux-2.6.14#vi MakefileARCH ?=armCROSS_COMPILE ?=/home/usr/local/bin

21、/arm-linux-3) 運(yùn)行如下命令啟動(dòng)內(nèi)核配置菜單：rootlocalhost linux-2.6.14#cp arch/arm/configs/smdk2410_defconfig .configrootlocalhost linux-2.6.14#make ARCH=arm ,menuconfig4) 基本的配置選項(xiàng)：a) 選中code maturity level options,選擇select only drivers expected to compile cleanlyb) general setup按照默認(rèn)設(shè)置不做修改。c) 選中Loadable module suppo

22、rt,取消Enable loadable modual support和Automatic kernel module loading選項(xiàng)。d) 選中System Type,不選S3C2410 DMA support項(xiàng)，需要選擇support thumb user binaries:在S3C24XX Implementations中選擇SMDK2410/A9M2410項(xiàng)。e) Bus support按照默認(rèn)設(shè)置不做修改。f) Kernel Features項(xiàng)按照默認(rèn)全部置空。g) 選中Boot options，將Default kernel command string的內(nèi)容修改為root=/

23、dev/ram comsole=ttySAC0 initrd=0xc,0x ramdisk_size=2048 mem=32Mh) 選中Floating point emulation,取消NEFPE math emulation選項(xiàng)。i) Userspace binary formats選項(xiàng)按照默認(rèn)設(shè)置不做修改。j) 選中Power management options項(xiàng)，取消“power management support”和“advanced power management emulation”的設(shè)置。k) Networking按照默認(rèn)設(shè)置不做修改。l) Device Drives選

24、項(xiàng)，確保block devices中的RAM Disk support和Initial RAM disk(initrd)support選項(xiàng)被選中。m) File system按照默認(rèn)設(shè)置不做修改。n) Profiling support默認(rèn)設(shè)置置空，不修改。o) Kernel hacking項(xiàng)中，修改為（16）Kernel log buffer size()p) Security options按照默認(rèn)設(shè)置不做修改。q) Cryptographic options 按照默認(rèn)設(shè)置全部置空。r) Library routines項(xiàng)，只選中最后一項(xiàng)CRC32c (Castagnoli ,et al)

25、Cyclic Redundancy-Checks) 選中“Save Configuration to an Alternate File”,保存至.config文件中。5) 配置完之后如下編譯：rootlocalhost linux-2.6.14#make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-7. 制作Linux根文件系統(tǒng)。1) 將下載的busybox-1.2.0.tar.bz2壓縮文件放在Linux系統(tǒng)中的/home/ilovechina目錄中，在終端運(yùn)行：rootlocalhost # cd /home/ilovechinarootlocalhost ilov

26、echina# tar xjvf BusyBox-1.2.0.tar.bz2rootlocalhost ilovechina# cd BusyBox-1.2.02) 配置BusyBox選項(xiàng)3) 創(chuàng)建根文件系統(tǒng)的dev目錄rootlocalhost BusyBox-1.2.0# mkdir _install/devrootlocalhost BusyBox-1.2.0# cp /dev/ttyS0 /dev/console /dev/ram0 _install/dev/ -a4) 創(chuàng)建根文件系統(tǒng)的etc等目錄及配置文件rootlocalhost BusyBox-1.2.0# cd _instal

27、lrootlocalhost _install# ./make_rootfs.shrootlocalhost _install# cd .rootlocalhost BusyBox-1.2.0#5) 創(chuàng)建EXT2格式的文件系統(tǒng)映像rootlocalhost BusyBox-1.2.0# cd if=/dev/zero of=./initrd.img count=2048 bs=1024rootlocalhost BusyBox-1.2.0# mak2fs F m0 initrd.img6) 添加initrd.img文件系統(tǒng)映像的內(nèi)容。rootlocalhost BusyBox-1.2.0# m

28、kdir ./mnt/rootfsrootlocalhost BusyBox-1.2.0# mount initrd.img /mnt/rootfs/ -o looprootlocalhost BusyBox-1.2.0# cp _install/* /mnt/rootfs/ -arootlocalhost BusyBox-1.2.0# umont /mnt/rootfs8. 使用SKYEYE仿真嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)行。1) 復(fù)制vmlinux到SKYEYErootlocalhost linux-2.6.14# cp vmlinux /home/ilovechina/skyeye-1.2.4/bin

29、ary/2) 建立skyeye.conf配置文件rootlocalhost binary# vi skyeye.conf3) 復(fù)制文件系統(tǒng)initrd.img到SKYEYErootlocalhost ilovechina# tar xjvf syeye-testsuits-2.3.tar.bz2rootlocalhost ilovechina# cd skyeye-testsuits-2.3/linux/s3c2410/s3c2410x-2.6.14/rootlocalhost skyeye-testsuits-2.3# cp initrd.img ./skyeye-1.2.4/binary4) 使用SKYEYE仿真Linux系統(tǒng)rootlocalhost skyeye-testsuits-2.3# cd ./skyeye-1.2.4/binaryrootlocalhost binary# ./skyeye e v