嵌入式系統(tǒng) B實驗報告

1、南京郵電大學通達學院嵌入式系統(tǒng)B實驗報告班級100023專業(yè)通信工程（嵌入式系統(tǒng)開發(fā)）學號10002304姓名陸海霞實驗項目：1、ADS下簡單ARM匯編程序2、熟悉LINUX開發(fā)環(huán)境3、多線程應用程序設計指導教師范山崗實驗一ADS下簡單ARM匯編程序?qū)嶒災康模菏煜DS1.2下進行匯編語言程序設計的基本流程；熟悉在ADS中創(chuàng)建工程及編寫、編譯和運行匯編語言程序的方法；熟悉AXD中各種調(diào)試功能。實驗環(huán)境：1、硬件：PC機。2、軟件ADS1.2。實驗內(nèi)容：在ADS中新建工程，并設置開發(fā)環(huán)境。在CodeWarrior環(huán)境中編輯、編譯和鏈接匯編語言程序，并生成可執(zhí)行文件。在AXD中調(diào)試匯編程序；使用命

2、令行界面編輯、編譯和鏈接匯編程序。實驗步驟：本實驗要求在ADS環(huán)境下，編寫一個匯編程序，計算S=1+2+3+n的累加值。把累加結果S存入到存儲器的指定位置；在AXD中調(diào)試該程序，使用ARMulator模擬目標機。1、新建工程。打開CodeWarrior，選擇File-New(project)選項，使用ARMExecutableImage模版新建一個工程。2、設置編譯和鏈接選項。由于我們使用的是模擬機，設置匯編語言編譯器的模擬處理器架構為Xscale；在ARMLinker中，選擇output選項卡并選擇Linktype為Simple類型，確認ROBase為0 x8000，修改RWBase為0 x

3、9000,3、為當前工程添加源程序文件。ARM匯編程序源文件后綴名為S大小寫均可。確保添加入當前工程復選框選上。4、編輯源程序代碼。參考程序add.s：;armadd源程序NEQU7;累加次數(shù)；定義名為Adding的代碼段AREAAdding,CODE,READONLYENTRYMOVR0,#0MOVR1,#1REPEATADDR0,R0,R1ADDR1,R1,#1CMPR1,#NBLEREPEATLDRR2,=RESULTSTRR0,R2HEREBHERE定義名為Dataspace的數(shù)據(jù)段AREADataspace,DATA,READWRITERESULTDCD0END實驗中程序編寫如下圖所

4、示：10002304.5Jh-日Patln：D:workVarmadilVNEQU7jAREAAdding.匚ODE,READONLYENTRYMOVRJ#0MOV51.#1|REPEATADDRCi.RD.RlADDR1.R1.#1CMPRmBLEREPEA丁LDRR2.=RESULTSTRRO.R2HEREBHEREAREADataspace.D2TA,REA.DWRITERESULTLCDEND5、編譯匯編源代碼文件。右擊add.S文件，選擇Compile,如果沒有成功會彈出錯誤和警告窗口。生成.O目標代碼文件。實驗中生成的WMM.O文件如下圖所示：搜索u文件夾囪.nkrmaarmapd

5、d_DataretxjgRe!ObjectCMleadd.axf。6、編譯整個工程。選才iProjectMake進行整個工程的編譯?？梢栽谀夸浛臻g查看是否生成了映像文件7、確認調(diào)試目標設置。設置目標處理器型號。8、運行映像文件。9、調(diào)試準備在AXD中，打開各個觀察窗口，做調(diào)試準備。選擇ProcessorViewsRegisters選項，打開ARM寄存器顯示窗口。調(diào)整窗口大小，使得Corrent節(jié)點的R0R2寄存器可見。選才PProcessorViewsMemory選項，打開ARM存儲器顯示窗口。在StartAddress輸入框中輸入準備查看的內(nèi)存區(qū)域首地址0 x9000。10、調(diào)試映像文件。打

6、開調(diào)試窗口。為了便于調(diào)試，觀察各個寄存器和存儲器的變化情況。11、單步運行程序，觀察并記錄結果。在AXD中，選擇ExecuteStep選項，或者F10鍵，單步運行程序，查看相關寄存器和存儲器相應地址上的變化，請把每一步的結果填入下表中。運行結果如圖所示：分析源程序可以看出，我們的程序僅對少數(shù)幾個寄存器進行了讀寫操作。序號執(zhí)行指令執(zhí)行后的變化情況寄存器八進制）存儲器（十六進制）R0R1R2PC0 x90001MOVR0,#00 x000000000 x000000000 x000000000 x000080040 x90002MOVR1,#10 x000000000 x000000010 x00

7、0000000 x000080080 x90103ADDR0,R0,R10 x000000010 x000000010 x000000000 x0000800c0 x90204ADDR1,R1,#10 x000000010 x000000020 x000000000 x000080100 x90305CMPR1,#N0 x000000010 x000000020 x000000000 x000080140 x90406BLE0 x000000010 x000000020 x000000000 x000080080 x9050REPEAT7ADDR0,R0,R10 x000000030 x000

8、000020 x000000000 x0000800c0 x9060注意：如果錯過記錄的時機可以選擇FileReloadCurrentImage重新加載映像文件。實驗思考：1、有沒有辦法讓AXD中寄存器和存儲器單元的值直接顯示為十進制？答：暫停ads,修改相關參數(shù)，即可顯示同組同學：10002201孫郡遙10002304陸海霞10002302祁蕾10002308梁玉實驗二熟悉LINUX開發(fā)環(huán)境實驗目的：熟悉Linux開發(fā)環(huán)境，學會基于S3c2410的Linux開發(fā)環(huán)境的配置和使用。使用Linux的armv4l-unknown-linux-gcc編譯，使用基于NFS方式的下載調(diào)試，了解嵌入式開發(fā)

9、的基本過程。實驗環(huán)境：硬件：UP-NETARM2410-%入式實3平臺、PC機Pentium500以上，硬盤10G以上。軟件：PC機操作系統(tǒng)REDHATLINUX9.0+MINICOMFARM-LINUX開發(fā)環(huán)境實驗內(nèi)容：1、本次實驗使用RedhatLinux9.0操作系統(tǒng)環(huán)境，安裝ARM-Linux的開發(fā)庫及編譯器。2、創(chuàng)建一個新目錄，并在其中編寫hello.c和Makefile文件。學習在Linux下的編程和編譯過程。3、ARM開發(fā)板的使用和開發(fā)環(huán)境的設置。4、下載已經(jīng)編譯好的文件到目標開發(fā)板上運行。實驗步驟：1、嵌入式交叉開發(fā)環(huán)境的建立1）宿主機的環(huán)境搭建選擇一種方式在宿主機上直接安裝L

10、inux操作系統(tǒng)，如安裝RedHat.下載VMWare解壓后根據(jù)提示正確安裝VMWar顯U硬盤中；運行VMWare根據(jù)向?qū)?chuàng)建一臺虛擬機并選擇Linux作為客戶操作系統(tǒng)；根據(jù)向?qū)О惭bRedHatLinux9.02）虛擬機中啟動Linux操作系統(tǒng)用戶名：root密碼：12345678將Windows下的e盤設為共享目錄，則在Linux的/mnt/hgfs/目錄下就可以訪問到Windows下的e盤了。3）開發(fā)工具軟件的安裝1、安裝gcc在Linux主窗口中單擊鼠標右鍵，選擇“新建終端”命令，打開Linux命令行窗口。在目錄/mnt/hgfs/e/Linuxv7.2/arm41-tools/下找到g

11、cc的安裝文件install.sh并執(zhí)行它。操作命令如下：#ls#./install.sh2、配置PATH各徑/root/下有一個“.bash_Profile”文件（因為該文件是隱藏文件，所以需要用“l(fā)s-a”命令才能顯示）；用vi編輯器編輯該文件：#vi.bash_Profile將文件中PATH量改為PATH=$PATH:$HOME/bin:/opt/host/armv41/bin/;存盤后執(zhí)行#source.bash_profile以后armv41-unknown-linux-gcc將會被自動搜索到。4）宿主機上的開發(fā)環(huán)境配置1、配置IP地址實驗箱的IP地址是192.168.0.115，所

12、以可以把主機的IP配置成192.168.0.121，具體配置時間方法如下：#ifconfigeth0192.168.0.121在Linux中選擇“Rec”菜單一“系統(tǒng)設置”-“網(wǎng)絡”，打開“網(wǎng)絡配置”窗口，雙擊設備eth0的藍色區(qū)域，進入以太網(wǎng)設置界面。2、關閉防火墻單擊“Rec”菜單一“系統(tǒng)設置”一安全級別，打開“安全級別配置”窗口，選擇“無防火墻”選項。3、配置NFS單擊“Red菜單-系統(tǒng)設置-服務器設置-服務，在“服務配置”窗口中勾選nfs,單擊“開始”4、NFS設置單擊“Red菜單-系統(tǒng)設置-服務器設置-NFS服務器，打開“NFS服務器配置”窗口，設置NFS共享。單擊增加，在“目錄”文

13、本框中填入需要共享的路徑，在主機文本框中填入允許進行連接的主機IP地址。選擇允許客戶對共享目錄的操作為只讀或讀寫。最后退出時則完成NFS配置。配置好后，界面應顯示如下圖所示：至此，交叉開發(fā)環(huán)境的主機部分配置完成。5）目標機的信息輸出使用超級終端介紹宿主機與實驗箱的通信。首先連接串口線：一端連接PC的串口（COM1,另一端連接到UP-NETARM2410-故驗箱的串口。接下來建立超級終端：運行Windows系統(tǒng)下的“開始”-“所有程序”-“附件”-“通訊”-“超級終端”，新建一個通信終端。M 11 i com Cbr-nTund Su mm ryWr 1 c utomuinds can be c

14、alled by (TRL-A/ $ A /bln/ConpiPressM i n Func t i on sSe 1 e a I I line I i oil a r pt e s i- lin I e r t o r none. 11 I. i un Lv Mquu I vaia Sjiuui unbui g 19917995 Suim iidiL i t i un h by JLikka Lali I inrii 1907 20 by Arna Ido Cn rvu 1 hu de M? I。1 PD8IJiaIirfdirectory.-JSendfiIe5.與cuiinriPuiun

15、匕l(fā)匕iCapturcun/off.aL心end.brak.IFTermnnIst*11in7工TIinswapon/Qff.wrunscriptt.tia)CiRuceive門Ie*RAddIliifajrtjed.Ihiiinip.】Iiniti白Ii重口M#dvm.Mrun府rrnt+KIoraIErhnon/offHOtherFuncIioni4JearSerten.LcOifljureMhicomBOSubpUIldjtiJiicujtl.JeXilmidrc心lXQiiiwjihno必仁甘1.Qfiir*nrkeye】iI鎧.BIft1p？題匚rollRackli6）程序的運行打開

16、超級終端，打開實驗箱電源開關，系統(tǒng)會由vivi開始引導。正常顯示時會顯示啟動信息到PressReturntostarttheLINUXnow,anyotherkeyforvivi:如果不進行任何操作等待30s或按回車鍵則啟動進入Linux系統(tǒng)；如果按回車鍵以外的其他鍵則進入vivi控制臺。在這里輸入boot,會引導Kernel啟動Linux系統(tǒng)。Linux系統(tǒng)啟動完成后，屏幕顯示：/mnt/yaffs基于Linux的應用程序的開發(fā)步驟1、建立工作目錄rootzxtsmile#mkdirhellorootzxtsmile#cdhello2、編寫程序源代碼在Linux下的文本編輯器有許多，常用的是

17、vim和Xwindow界面下的gedit等，我們在開發(fā)過程中推薦使用vim,用戶需要學習vim的操作方法，請參考相關書籍中的關于vim的操作指南。Kdevelope、anjuta軟件的界面與vc6.0類似，使用它們對于熟悉windows環(huán)境下開發(fā)的用戶更容易上手。實際的hello.c源代碼較簡單，如下：#includemain()printf(helloworldn);我們可以是用下面的命令來編寫hello.c的源代碼，進入hello目錄使用vi命令來編輯代碼：rootzxthello#vihello.c按廠或者a”進入編輯模式，將上面的代碼錄入進去，完成后按Esc鍵進入命令狀態(tài)，再用命令:w

18、q”保存并退出。這樣我們便在當前目錄下建立了一個名為hello.c的文件。3、編寫Makefile要使上面的hello.c程序能夠運行，我們必須要編寫一個Makefile文件，Makefile文件定義了一系列的規(guī)則，它指明了哪些文件需要編譯，哪些文件需要先編譯，哪些文件需要重新編譯等等更為復雜的命令。使用它帶來的好處就是自動編譯，你只需要敲一個make”命令整個工程就可以實現(xiàn)自動編譯，當然我們本次實驗只有一個文件，它還不能體現(xiàn)出使用Make巾le的優(yōu)越性，但當工程比較大文件比較多時，不使用Make巾le幾乎是不可能的。下面我們介紹本次實驗用到的Makefile文件。CC=armv4l-unkn

19、own-linux-gccEXEC=helloOBJS=hello.oCFLAGS+=LDFLAGS+=-staticall:$(EXEC)$(EXEC):$(OBJS)$(CC)$(LDFLAGS)-o$(OBJS)clean:-rm-f$(EXEC)*.elf*.gdb*.o下面我們來簡單介紹這個Makefile文件的幾個主要部分：CC指明編譯器EXEC表示編譯后生成的執(zhí)行文件名稱OBJS目標文件列表CFLAGS編譯參數(shù)LDFLAGS連接參數(shù)all:編譯主入口clean：清除編譯結果與上面編寫hello.c的過程類似，用vi來創(chuàng)建一個Makefile文件并將代碼錄入其中rootzxthel

20、lo#viMakefile4、編譯應用程序在上面的步驟完成后，我們就可以在hello目錄下運行“make”來編譯我們的程序了。如果進行了修改，重新編譯則運行:rootzxthello#makecleanrootzxthello#make5、下載調(diào)試在宿主PC計算機上啟動NFS服務，并設置好共享的目錄，具體配置請參照前面第一章第四節(jié)中關于嵌入式Linux環(huán)境開發(fā)環(huán)境的建立。在建立好NFS共享目錄以后，我們就可以進入MINICOM中建立開發(fā)板與宿主PC機之間的通訊了。rootzxthello#minicom/mnt/yaffsmount-tnfs-onolock192.168.0.56:/arm2

21、410s/host如果不想使用我們提供的源碼的話，可以再建立一個NFS共享文件夾。如/root/share，我們把我們自己編譯生成的可執(zhí)行文件復制到該文件夾下，并通過MINICOM掛載到開發(fā)板上。rootzxthello#cphello/root/sharerootzxthello#minicom/mnt/yaffsmount-tnfs-onolock192.168.0.56:/root/share/host再進入/host目錄運行剛剛編譯好的hello程序，查看運行結果。/mnt/yaffscd/host/host./hellohelloworld實驗思考：1.Makefile是如何工作的？

22、其中的宏定義分別是什么意思？答：解釋makefile如何工作：makefile是一個文本文件，用于描述程序源代碼之間以及程序可執(zhí)行代碼與源代碼之間的依賴關系。簡單例子：最終編譯生成的可執(zhí)行文件ab.out是由a.c和b.c共同編譯生成的，那么make文件就要寫兩行：ab.out:a.cb.cgcca.cb.c-oab.out第一行描述了依賴關系，第二行描述了依賴關系是如何達成的。更復雜的例子：最終編譯生成的可執(zhí)行文件ab.out是由a.c和b.obj功能編譯生成的，而b.obj是由bl.c和b2.c編譯而成，那么要寫好多行：ab.out:a.cb.objgcca.cb.obj-oab.outb

23、.obj:bl.cb2.cgcc-cbl.cb2.c-ob.obj這就是makefile的工作方法。關于宏定義，簡單點說就是文本替換。為了方便使用不同的編譯器或者編譯環(huán)境以及硬件環(huán)境，一些復雜的軟件使用了大量的宏定義來代替諸如“gcc”。同組同學：10002201孫郡遙10002304陸海霞10002302祁蕾10002308梁玉實驗三多線程應用程序設計實驗目的：了解多線程程序設計的基本原理。學習pthread庫函數(shù)的使用。實驗環(huán)境：硬件：UP-NETARM2410-S嵌入式實3平臺，PC機Pentium500以上，硬盤40G以上，內(nèi)存大于128M。軟件：PC機操作系統(tǒng)REDHATLINUX9

24、.0+MINICOM+ARM-LINUX開發(fā)環(huán)境實驗內(nèi)容：讀懂pthread.c的源代碼，熟悉幾個重要的PTHREA*函數(shù)的使用。掌握共享鎖和信號量的使用方法。進入/arm2410s/exp/basic/02_pthread目錄，運行make產(chǎn)生pthread程序，使用NFS方式連接開發(fā)主機進行運行實驗。實驗步驟:.實驗源代碼與結構流程圖本實驗為著名的生產(chǎn)者一消費者問題模型的實現(xiàn)，主程序中分別啟動生產(chǎn)者線程和消費者線程。生產(chǎn)者線程不斷順序地將0到1000的數(shù)字寫入共享的循環(huán)緩沖區(qū)，同時消費者線程不斷地從共享的循環(huán)緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)。流程圖如下圖所示：本實驗具體代碼如下：#include#inclu

25、de#include#includepthread.h#defineBUFFER_SIZE16/*設置一個整數(shù)的圓形緩沖區(qū)*/structprodcons緩沖區(qū)數(shù)組 */互斥鎖 */讀寫的位置*/緩沖區(qū)非空信號 */緩沖區(qū)非滿信號*/intbufferBUFFER_SIZE;/*pthread_mutex_tlock;/*intreadpos,writepos;/*pthread_cond_tnotempty;/*pthread_cond_tnotfull;/*;/*初始化緩沖區(qū)*/voidinit(structprodcons*b)pthread_mutex_init(&b-lock,NUL

26、L);pthread_cond_init(&b-notempty,NULL);pthread_cond_init(&b-notfull,NULL);b-readpos=0;b-writepos=0;/*向緩沖區(qū)中寫入一個整數(shù)*/voidput(structprodcons*b,intdata)pthread_mutex_lock(&b-lock);/*等待緩沖區(qū)非滿*/while(b-writepos+1)%BUFFER_SIZE=b-readpos)printf(waitfornotfulln);pthread_cond_wait(&b-notfull,&b-lock);/*寫數(shù)據(jù)并且指針前

27、移*/b-bufferb-writepos=data;b-writepos+;if(b-writepos=BUFFER_SIZE)b-writepos=0;/*設置緩沖區(qū)非空信號*/pthread_cond_signal(&b-notempty);pthread_mutex_unlock(&b-lock);/*從緩沖區(qū)中讀出一個整數(shù)*/intget(structprodcons*b)intdata;pthread_mutex_lock(&b-lock);/*等待緩沖區(qū)非空*/while(b-writepos=b-readpos)printf(waitfornotemptyn);pthread_

28、cond_wait(&b-notempty,&b-lock);/*讀數(shù)據(jù)并且指針前移*/data=b-bufferb-readpos;b-readpos+;if(b-readpos=BUFFER_SIZE)b-readpos=0;/*設置緩沖區(qū)非滿信號*/pthread_cond_signal(&b-notfull);pthread_mutex_unlock(&b-lock);returndata;#defineOVER(-1)structprodconsbuffer;/*/void*producer(void*data)intn;for(n=0;n%dn,n);put(&buffer,n);

29、put(&buffer,OVER);printf(producerstopped!n);returnNULL;/*/void*consumer(void*data)intd;while(1)d=get(&buffer);if(d=OVER)break;printf(%d-getn,d);printf(consumerstopped!n);returnNULL;/*/intmain(void)pthread_tth_a,th_b;void*retval;init(&buffer);pthread_create(&th_a,NULL,producer,0);pthread_create(&th_b

30、,NULL,consumer,0);/*等待生產(chǎn)者和消費者結束*/pthread_join(th_a,&retval);pthread_join(th_b,&retval);return0;3.主要函數(shù)分析：下面我們來看一下，生產(chǎn)者寫入緩沖區(qū)和消費者從緩沖區(qū)讀數(shù)的具體流程，生產(chǎn)者首先要獲得互斥鎖，并且判斷寫指針+1后是否等于讀指針，如果相等則進入等待狀態(tài)，等候條件變量notfull;如果不等則向緩沖區(qū)中寫一個整數(shù)，并且設置條件變量為notempty,最后釋放互斥鎖。消費者線程與生產(chǎn)者線程類似，這里就不再過多介紹了。流程圖如下：生產(chǎn)者寫入共享的循環(huán)緩沖區(qū)函數(shù)PUTvoidput(structprodcons*b,intdata)pthread_mutex_lock(&b-lock);/獲取互斥鎖while(b-writepos+1)%BUFFER_SIZE=b-readpos)/如果讀寫位置相同pthread_cond_wait(&b-notfull,&b-lock);/等待狀態(tài)變量b-no