嵌入式開發(fā)技術(shù)課程設(shè)計報告畢業(yè)設(shè)計

《嵌入式開發(fā)技術(shù)》課程設(shè)計報告《電子設(shè)計與制作》課程設(shè)計報告 嵌入式課程設(shè)計1設(shè)計要求1.1基本題型（1）嵌入式開發(fā)環(huán)境配置①采用vmware+linux配置開發(fā)主機系統(tǒng),要求構(gòu)建linux系統(tǒng)，配置nfs,samba；②掌握minicom、samba及NFS使用，能利用其實現(xiàn)windows、linux開發(fā)主機與嵌入式實驗系統(tǒng)間的通信；③利用NFS服務(wù)實現(xiàn)主機與實驗系統(tǒng)間文件共享；④利用提供的工具構(gòu)建交叉編譯環(huán)境；要求：在下圖時間上面一行顯示小組成員姓名Armv4l-unknown-linux-gcc是否在/opt/host/armv4l/bin/，如果不是這個路徑，請使用vi修改/root/.bash_profile文件中。ATH變量為PATH=$PATH:$HOME/bin:/opt/host/armv4l/bin/，存盤后執(zhí)行：source/root/.bash_profile（2）熟悉VI、GCC、GDB及MAKE文件使用；（3）在開發(fā)系統(tǒng)中編寫一個程序，實現(xiàn)打印“通信工程13級第3小組嵌入式開發(fā)技術(shù)課程設(shè)計基礎(chǔ)內(nèi)容”功能，編寫makefile文件，并通過NFS下載到實驗箱中，驗證交叉編譯環(huán)境配置。1.2綜合題型基于socket編程的簡單聊天室程序設(shè)計：（1）掌握linux下socket編程方法；（2）基于C語言設(shè)計一個簡單的聊天室程序，PC運行客戶端程序，嵌入式系統(tǒng)運行服務(wù)器端程序，服務(wù)器隨時偵聽客戶端請求并將其接入，要求至少實現(xiàn)2個客戶端接入服務(wù)器并進行通信的功能；（3）編寫Makefile文件；（4）利用NFS將程序下載到實驗箱中，編譯執(zhí)行。（5）課程設(shè)計報告中應(yīng)包含服務(wù)器端socket創(chuàng)建、綁定、監(jiān)聽、允許接入及接收數(shù)據(jù)等關(guān)鍵代碼及其說明，客戶端請求及數(shù)據(jù)發(fā)送等關(guān)鍵代碼及說明；2開發(fā)環(huán)境、開發(fā)工具（1）安裝VWware軟件①開始安裝加載文件.雙擊該文件的圖標，進入加載安裝文件的界面。②設(shè)置安裝類型。安裝文件加載完畢后進入開始安裝界面。單擊next按鈕后，進入安裝類型選擇界面，選擇tyical選項。③執(zhí)行軟件包的安裝選項，依據(jù)所做的選擇，把對應(yīng)的軟件組件安裝到系統(tǒng)中，輸入正確的序列號。（2）配置VMware①打開桌面上VMware圖形，雙擊打開②再打開原來的文件夾，把漢化包打開③執(zhí)行軟件的安裝選項，依據(jù)所做的選擇，確認安裝。確認完后，即配置完成。④點擊打開虛擬機，選擇標準，下一步，執(zhí)行軟件的安裝選項。接下是密鑰，填寫老師所給的密碼。安裝完成。（3）安裝驅(qū)動點擊安裝包，根據(jù)軟件的安裝選項，點擊next按鈕，即可安裝完成。注：在電腦上安裝好虛擬機之后配置相關(guān)參數(shù)①配置NFS:點擊菜單運行系統(tǒng)設(shè)置->點擊服務(wù)器設(shè)置->NFS服務(wù)器，點擊增加，在目錄中選擇共享目錄的路徑，在主機（host）中填入主機IP地址（2），并選擇客戶對共享目錄的操作位讀寫(Read/write);在常規(guī)選項中選擇允許來自高于1024的端口的連接，點擊確定后即可配置好NFS。配置完成后，可以簡單測試一下NFS是否配置好了：在虛擬機上自己mount自己，看是否成功就可以判斷NFS是否配好了。mount2:/arm2410cl/host之后ls命令查看arm2410cl之下的文件目錄，如果文件目錄在，那么說明NFS配置成功。②端口配置用串口線連接好筆記本電腦和2410經(jīng)典版平臺。計算機，屬性，設(shè)備管理器，端口高級設(shè)置下端口號COM1進入虛擬機設(shè)置，串行端口3設(shè)計過程及結(jié)果3.1實現(xiàn)交叉編譯環(huán)境結(jié)果：3.2第幾小組成員步驟（1）創(chuàng)建工作目錄【root@vm-dev~】#mkdirwinter【root@vm-devwinter】#cdwinter（2）編寫winter.c文件 【root@vm-dev~】#viwinter.c（3）編寫Makefile文件CC=armv4l-unknown-linux-gccEXEC=clientserverOBJS=client.oserver.oCFLAGS+=LDFLAGS+=-staticall:$(EXEC)$(EXEC):$(OBJS)$(CC)$(LDFLAGS)–o$@$(OBJS)clean:-rm–f*.elf*.gdb*.o其中，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(jié)果（4）運行make編譯程序【root@vm-dev~】#makeclean【root@vm-devwinter】#make（5）源程序#include<stdio.h>intmain(void){printf(“通信工程13級第三小組嵌入式開發(fā)技術(shù)課程設(shè)計基礎(chǔ)內(nèi)容“);}6)結(jié)果由于電腦與開發(fā)板不匹配，結(jié)果沒有辦法出來3.3實現(xiàn)Linux系統(tǒng)下的簡易聊天室（1）程序流程圖返回-1numbytes>0返回-1numbytes>0返回0是否連接上服務(wù)器connect()輸入文字關(guān)閉socket結(jié)束開始創(chuàng)建套接字socket初始化結(jié)構(gòu)體server_addr=0=0=0=0=0=0！=-1！=-1！=-1=-1=-1=-1開始定義套接字類型結(jié)構(gòu)體初始化綁定端口bind()監(jiān)聽端口listen（）定義線程ppidpid接收信息accept()接收成功，發(fā)送send（）創(chuàng)建子進程ppid創(chuàng)建子進程pidPid接收信息，大小為recvbyes睡眠usleep(10000)將信息發(fā)回給客戶send（）結(jié)束=-1=-1=-1服務(wù)端處于監(jiān)聽狀態(tài)，客戶端發(fā)送請求，連接成功并通信。首先服務(wù)端調(diào)用socket()函數(shù)創(chuàng)建一個套接字，然后把協(xié)議，端口號，ip信息通過bind（）進行綁定。以上操作完后服務(wù)端就開始監(jiān)聽客戶端的請求，并設(shè)置監(jiān)聽的最大數(shù)目。當客戶端發(fā)送鏈接請求時，服務(wù)端就調(diào)用accept()函數(shù)接受客戶端的請求。然后對于客戶端來說，也是要先調(diào)用socket()函數(shù)創(chuàng)建客戶端的套接字，這里是用的TCP協(xié)議，所以可以不用bind()函數(shù)。接著調(diào)用connect()函數(shù)與服務(wù)端建立連接。當服務(wù)端和客戶端建立連接時，可以通過彼此之間的套接字描述符來進行數(shù)據(jù)傳輸。其中一方通過send函數(shù)把數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，另一方通過recv()函數(shù)從緩沖區(qū)內(nèi)讀出數(shù)據(jù)，這樣就完成了服務(wù)端與客戶端之間的數(shù)據(jù)傳輸。當雙方數(shù)據(jù)傳輸完成后，函數(shù)close()關(guān)閉各自的套接字,使客戶端和服務(wù)端通信中斷。（3）socket編程方案①設(shè)計一個簡單的聊天室程序，PC運行客戶端程序，嵌入式系統(tǒng)運行服務(wù)器端程序，服務(wù)器隨時偵聽客戶端請求并將其接入，要求至少實現(xiàn)2個客戶端接入服務(wù)器并進行通信的功能；②Makefile文件③NFS將程序下載到實驗箱中，編譯執(zhí)行。注：程序里的函數(shù)解釋（1）Socket()作用：socket函數(shù)為客戶機或服務(wù)器創(chuàng)建一個sokcet格式：intsocket(intfamily,inttype,intprotocol);參數(shù)說明：Family：表示地址族，可以去AF_UNLX和AF_INT。其中，AF_UNLX只能夠用于單一的UNIX系統(tǒng)進程間通信;AF_INT是針對Internet的，因而可以允許在遠程主機之間通信，實驗中使用AF_INT。Type：網(wǎng)絡(luò)程序所采用的通信協(xié)議，可以取SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM。其中，SOCK_STREAM表明使用的是TCP協(xié)議，這樣提供按順序的、可靠的、雙向、面向連接的比特流；SOCKE_DGRAM表明使用的是UDP協(xié)議，這樣只會提供定長、不可靠、無連接的通信。（2）bind()格式：intbind(intsockfd,structsockaddr*addr,intaddrlen);參數(shù)說明：Sockfd：socket的文件描述符號。Sockaddr：表示名字所用的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用來保存地址(包括IP地址和端口)Addrlen:設(shè)置結(jié)構(gòu)大小長度。（3）listen()格式：intlisten(intsockfd,intbacklog);作用：監(jiān)聽連接信號，和accepted函數(shù)合同。參數(shù)說明：Sockfd：表示socket調(diào)用返回的文件描述符。Backlog：表示接入隊列允許的連接數(shù)目，大多數(shù)系統(tǒng)允許20個，也可以子定義5～10個。（4）accept()格式：Intaccept(intsockfd,void*addr,int*addrlen);作用：與listen函數(shù)合用，監(jiān)聽信息、接收客戶端請求。參數(shù)說明：Sockfd：表示socket的文件描述符。Addr：表示指向局部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)structsockaddr-in的指針。Addrlen：表示地址的長度。（5）connect()格式：intconnect(intsockfd,structsockaddr*serv_addr,intaddrlen);作用：在面向連接的系統(tǒng)中客戶及連接服務(wù)器時使用，connect必須在bind后使用。參數(shù)作用：Sockfd：表示socket的文件描述符。Serv-addr：表示村訪目的端口和ip地址（套接字）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。（6）send()和recv()格式1：Intsend(intsockfd,constvod*msg,intlen,intflags);功能：發(fā)送信息。格式2：Intrecv(intsockfd,void*buf,intlen,usignedintflags);作用：用于流式socket、數(shù)據(jù)報socket內(nèi)部之間的通信。（7）close()和shutdown()格式：Close(intsockfd)或Intshutdown(intsockfd,intf);參數(shù)說明：f的值為下面一種：0不允許繼續(xù)接收；1不允許繼續(xù)發(fā)送；2不允許繼續(xù)發(fā)送和接收。（8）有關(guān)線程的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)pthread_create()、pthread_join()實驗過程說明（使用TCP/IP）(1)監(jiān)聽連接利用socket、bind、listen建立連接，步驟是：先用socket函數(shù)初始化socket，創(chuàng)建新的sockfd。Sockfd=socket（AF_INT，SOCK_STREAM,0）此步驟涉及到IP地址及其處理過程。參數(shù)說明：inet_addr函數(shù)INADDR_ANY該函數(shù)把由小數(shù)點分開的十進制IP地址轉(zhuǎn)為unsingedlong類型，而在實驗中所使用的為INADDR_ANY，使用利用自已的IP地址自動填充。a)利用bind函數(shù)綁定端口和IP地址。My_addr.sin_family=AF_INET;/*將地址族類型設(shè)定好*/My_addr.sin_port=htons(MYPORT;/*將端口給其賦值*/My_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;/*用連接地址自動填充ip*/Bind(sockfd,(stuctsockaddr*)&my_addr,sizeof(stuctsockaddr));/*sockfd是分配的socket名字，my-addr則便是分配好的端口與IP，用bind綁定*/b)利用listen監(jiān)聽請求(2)發(fā)送請求1)利用gethostbyname獲取主機信息。2)初始化socket端口。3)利用connect函數(shù)將自己的IP地址等信息發(fā)送到主機，等待主機調(diào)用accept函數(shù)來接受請求。(3)主機接收請求，進行數(shù)據(jù)通信1)主機利用accept接收請求。2)創(chuàng)建子進程，顯示歡迎信息；3)接收返回信息，顯示連接成功，并推出連接；4)關(guān)閉客戶端口socket；5)關(guān)閉服務(wù)端socket，結(jié)束子線程。（4）實現(xiàn)步驟①建立工作目錄【root@vm-dev~】#mkdirserver【root@vm-devserver】#cdserver【root@vm-devserver】#viserver.c【root@vm-dev~】#mkdirclient【root@vm-devclient】#cdclient【root@vm-devclient】#viclient.c②編寫程序源代碼程序附后③編譯實現(xiàn)過程ⅰ.在編寫完TCP服務(wù)端程序server.c后，用armv4l-unknown-linux-gcc–lpthread–oserver.cserver生成程序server。ⅱ.在編寫完TCP客戶端程序client.c后，用armv4l-unknown-linux-gcc–oclient.cclient生成程序clientⅲ.在嵌入式系統(tǒng)上運行server。在主機上打開一個窗口，運行client，輸入服務(wù)器的IP地址，并檢查器結(jié)果的正確性。ⅳ.輸入：#./server#./client2 （2為本機的ip地址）ⅴ.輸出：#server:gotconnectionfrom2ⅵ.客戶端發(fā)送信息服務(wù)器端接收信息?？蛻舳送ㄟ^鍵盤輸入消息內(nèi)容平回車，以發(fā)送消息給服務(wù)器端；ⅶ.結(jié)果:服務(wù)端：客戶端：注:源程序客戶端代碼#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<errno.h>#include<string.h>#include<sys/types.h>//數(shù)據(jù)類型定義#include<netinet/in.h>//定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)#include<sys/socket.h>#include<sys/wait.h>#include<unistd.h>#include<arpa/inet.h>//AF_INET相關(guān)操作函數(shù)#defineSERVER_PORT8887/*客戶機連接遠程主機的端口*/#defineMAXDATASIZE100/*每次可以接收的最大字節(jié)*/#defineSERVER_IP"3"/*服務(wù)器的IP地址*///#defineWELCOME“******WELCOMETOTHECHATROOM*****”intmain(){intsockfd,numbytes;charbuf[MAXDATASIZE];structsockaddr_inserver_addr;printf("\n======================clientinitialization======================\n");if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){perror("socket");exit(1);}//結(jié)構(gòu)體的定義與初始化server_addr.sin_family=AF_INET;//使用IPv4的協(xié)議server_addr.sin_port=htons(SERVER_PORT);//端口號,htons()把16位值從主機字節(jié)序轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序server_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(SERVER_IP);ip地址bzero(&(server_addr.sin_zero),sizeof(server_addr.sin_zero));//將第一個參數(shù)所指的內(nèi)存區(qū)域前sizeof（第二個參數(shù)）個字符清零if(connect(sockfd,(structsockaddr*)&server_addr,sizeof(structsockaddr_in))==-1)//)&server_addr服務(wù)器端地址{perror("connect");exit(1);}//循環(huán)輸入文字while(1){bzero(buf,MAXDATASIZE);printf("\nBeginreceive...\n");if((numbytes=recv(sockfd,buf,MAXDATASIZE,0))==-1)//buf接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，numbytes接收的字節(jié)數(shù){perror("recv");exit(1);}elseif(numbytes>0){intlen,bytes_sent;buf[numbytes]='\0';printf("Received:%s\n",buf);printf("Send:");charmsg[MAXDATASIZE];scanf("%s",msg);len=strlen(msg);//發(fā)送至服務(wù)器if(send(sockfd,msg,len,0)==-1)//msg要發(fā)送的數(shù)據(jù)指針{perror("senderror");}}else{//numbytes=0，表示socket已斷開printf("soketend!\n");}}close(sockfd);return0;}服務(wù)器端代碼#include<sys/types.h>#include<sys/socket.h>//包含套接字函數(shù)庫#include<stdio.h>#include<netinet/in.h>//包含AF_INET相關(guān)結(jié)構(gòu)#include<arpa/inet.h>//包含AF_INET相關(guān)操作的函數(shù)#include<unistd.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>#include<fcntl.h>#include<sys/shm.h>#defineMYPORT8887#defineMYKEY12345#defineSIZE10240intmain(){charbuf[100];memset(buf,0,100);intserver_sockfd,client_sockfd;socklen_tserver_len,client_len;//?structsockaddr_inserver_sockaddr,client_sockaddr;printf("\n======================serverinitialization======================\n");server_sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//定義套接字類型server_sockaddr.sin_family=AF_INET;server_sockaddr.sin_port=htons(MYPORT);server_sockaddr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);server_len=sizeof(server_sockaddr);//允許重復(fù)使用本地地址和套接字綁定inton=1;setsockopt(server_sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof(on));//綁定端口if(bind(server_sockfd,(structsockaddr*)&server_sockaddr,server_len)==-1){perror("bind");exit(1);}//監(jiān)聽端口if(listen(server_sockfd,5)==-1){perror("listen");exit(1);}client_len=sizeof(client_sockaddr);pid_tppid,pid;while(1){if((client_sockfd=accept(server_sockfd,(structsockaddr*)&client_sockaddr,&client_len))==-1){perror("accepterror");exit(1);}else{send(client_sockfd,"YouhaveconnectServer!",strlen("YouhaveconnectServer!"),0);}printf("\n%s:%dLoginserver!\n\n",inet_ntoa(client_sockaddr.sin_addr),ntohs(client_sockaddr.sin_port));//,inet_ntoa將32位二進制形式的IP地址轉(zhuǎn)換為數(shù)字點形式的IP地址ppid=fork();//創(chuàng)建子進程if(ppid==-1){printf("fork1failed:");}elseif(ppid==0)//子進程用于接收客戶端信息并發(fā)送{intrecvbytes;pid=fork();//再次創(chuàng)建子進程if(pid==-1){printf("fork2failed:");exit(1);}elseif(pid==0)//子進程的子進程用于接收消息{while(1){bzero(buf,100);if((recvbytes=recv(client_sockfd,buf,100,0))==-1){perror("readclient_sockfdfailed:");}elseif(recvbytes!=0){buf[recvbytes]='\0';usleep(10000);printf("%s:%dsaid:%s\n",inet_ntoa(client_sockaddr.sin_addr),ntohs(client_sockaddr.sin_port),buf);//將客戶端發(fā)送過來的消息發(fā)回給客戶if(send(client_sockfd,buf,recvbytes,0)==-1){perror("senderror");break;}}}}elseif(pid>0)//此時的id為子進程id{}}elseif(ppid>0){//總父進程中關(guān)閉client_sockfd(因為有另一個副本在子進程中運行了)返回等待接收消息close(client_sockfd);}}return0;}4設(shè)計總結(jié)在本學(xué)期的最后一周，我們被要求完成嵌入式的設(shè)計總結(jié)，雖然只有不到一周的時間，但是大家都感覺收獲頗豐。把課堂上遺忘的、遺落的知識都撿了起來，舊的知識新的知識都掌握了很多，并且切實的體會到軟件開發(fā)的困難與樂趣，認識到了自己的不足，并且慢慢摸索，不恥下問，在老師和小組成員的共同努力下，結(jié)束了這次的實踐。此次課程設(shè)計老師要求我們完成兩道基礎(chǔ)題目，以及一道三選一的綜合題目。前面的基礎(chǔ)題目大家有在課堂上接觸過，并且通過查找資料，大家分工合作一個上午就有了很大的進展，但是在下午的完善工作中還是被卡住了，一個小的程序調(diào)試不出來，不能出現(xiàn)要求的結(jié)果，最后在其他組一個同學(xué)的幫助下完成了基礎(chǔ)題目。第二天大家開始做綜合題，經(jīng)過商量選擇了《基于socket編程的簡單聊天室程序設(shè)計》，其實三道題目