实验一嵌入式系统设计 - 图文

合肥学院

嵌入式系统设计实验报告

（2013- 2014第二学期）

专 业： 实验项目： 实验一嵌入式开发环境搭建实验

实验时间： 2014 年 5 月 3 日

实验成员： _____

指导老师：

电子信息与电气工程系

2014年4月制

一、实验目的

1、熟悉ubuntu操作系统安装。

2、掌握嵌入式交叉编译环境的搭建。 3、实现在Linux下配置TFTP服务。 4、实现配置NFS服务。 5、实现简单程序开发。 二、实验内容

本实验安装Ubuntu10.04.4操作系统环境，搭建嵌入式交叉编译环境，配置TFTP服务和NFS服务。学习使用Linux命令，创建一个新目录，并在其中编写hellocxb.c和Makefile文件，学习在Linux下的编程和编译过程。 三、实验设备

硬件：PC机。

软件：Ubuntu操作系统。 四、实验过程

1、交叉编译环境的搭建

在Linux平台下，要为开发板编译Bootloader、内核、图形界面Qtopia，还有其他一些应用程序，均需要交叉编译工具链。把交叉编译器统一为arm-Linux-gcc-4.3.3，安装设置步骤如下： （1）将光盘目录Linux中的arm-Linux-gcc-4.3.3复制到tmp(filesystem/tmp)文件夹中，执行解压命令,如下图所示命令:

按“回车”进行解压命令，解压完成后如下图所示：

（2）把编译器路径加入系统环境变量，输入下图命令

“回车”后，在最后一行添加如下命令： Export PATH=$PATH:/usr/local/arm/4.3.3/bin 得如下图，保存退出即可。

（3）重新登录系统，使以上设置有效，在命令行中输入#arm-Linux-gcc -v命令，出现如下图所示信息，说明交叉编译环境已经成功安装。

2、TFTP服务配置

（1）安装TFTP软件，输入命令：#sudo apt-get install tftp-hpa tftpd-hpa 得到下图所示：

（2）建立tftpboot目录，作为服务器的目录 输入命令：#sudo mkdir /tftpboot 释放权限：（服务器目录，需要设置权限为777，chomd 777） 输入命令 #sudo chmod 777 /tftpboot （3）配置TFTP服务器

输入命令：#sudo gedit /etc/default/tftpd-hpa 将原来的内容修改为：

TFTP_DIRECTORY=\ TFTP_OPTIONS=\ 进行保存，如下图所示：

（4）重启TFTP服务

输入命令：#sudo service tftpd-hpa restart （5）测试TFTP

以此输入一下命令：

#cd /tftpboot echo “hello tftp service”>>a.txt

Ecoh “hello tftp service ,put to tftp serive”>>b.txt Tftp localhost # tftp> get a.txt # tftp> put b.txt # ttfp> quit

配置完成如下图所示：

其中get是取得文件，put是将文件上传到TFTP服务器上。 3、NFS服务配置

（1）Ubuntu上默认是没有安装nfs服务器的，因此要安装nfs服务器端： 输入命令：#sudo apt-get install nfs-kernel-server 得到下图所示：

输入“Y”后得到如下图所示：

（2）配置/etc/export

NFS允许挂载的目录及权限在文件/etc/export中进行了定义。

输入命令：gedit /etc/exports 回车出现下图所示界面，在文件末尾添加 /opt/nfs *(rw,sync,no_root_squash)命令。 如下图所示，进行保存即可：

（3）重启NFS

此时可以运行以下命令来显示一下共享出来的目录： #showmount -e

或者可以使用以下命令把它挂载到本地磁盘中，例如将/opt/nfs挂载到/mnt下： #sudo mount -t nfs localhost:/opt/nfs /mnt

运行df命令看是否挂载成功。查看后可以使用以下命令卸载： #sudo umount /mnt

4、常用Linux命令

首先用mkdir建立目录，用rmdir删除目录，用touch新建文件，用rm删除文件，用cp复制文件等等，相应命令及步骤如下列图所示：

5、应用程序开发 （1）建立工作目录

如下图所示输入命令：

如下图所示用命令编写hellocxb.c 源代码。

（3）编写makefile

像建立hellocxb.c文件一样建立Makefile文件，操作步骤如下列图所示：

编辑完程序保存即可。 （4）编译应用程序

在上面的步骤完成之后，就可以在hellocxb目录下运行“make”来编译我们的程序了。

五、实验小结

本次实验是嵌入式系统的第一个实验——嵌入式开发环境搭建实验。首先就是Ubuntu操作系统的安装，虚拟机的安装比较容易，就是傻瓜式的安装，在虚拟机里安装Ubuntu就耗费了很多时间了，老是卡在一个点不动，老半天才动一点，不过庆幸的是最后还是装好了，毕竟这是基础。因一些应用程序均需要交叉编译工具链，故还搭建了交叉编译环境。此外通过命令配置了TFTP服务以及NFC服务。在熟悉Linux的过程中，我们组在终端下试了一些Linux的基本指令，如显示目录内容的ls，建立目录的mkdir，返回上一级目录的cd..等等。从中感受到Linux的强大，用简简单单的指令就能做出我们想要的效果，实在太神奇了。在后面的应用程序开发中更是对vi和getit文本编辑器的区别以及程序能够运行所需的Makefile文件有了大致了解，总之这次的实验让我们都获益良多，对嵌入式实验也有了初步的了解，更对以后的接口实验打了基础。 六、思考题

1、Makefile是如何工作的？其中宏定义分别是什么意思？

makefile关系到了整个工程的编译规则。一个工程中的源文件不计数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作，makefile就像一个Shell脚本一样，其中也可以执行操作系统的命令。

Makefile文件作为一种描述文档一般需要包含以下内容: ①宏定义

②源文件之间的相互依赖关系 ③可执行的命令 2、Make和Makefile之间的关系？

make一般主要被用来管理一个软件程序项目(用来完成大型软件的自动编译），但是它不仅仅可以用来管理软件程序，还可以做很多其他的事情，比如文件同步等。

makefile是被make使用的“描述”文件，它描述要被make所管理的项目中的文件间的关系（比如对于一个C程序项目来说，.h文件和.c文件之间的关系，.c和.o之间的关系等)，和如何维护这个项目的状态（比如对于一个程序项目来说，就有编译可执行文件，产生文档，清除所有除源代码文件之外的文件等).

3、GCC编译器的常用参数有哪些？它们的功能分别是什么？

（1）gcc -E source_file.c

-E，只执行到预编译。直接输出预编译结果。 （2）gcc -S source_file.c

-S，只执行到源代码到汇编代码的转换，输出汇编代码。 （3）gcc -c source_file.c

-c，只执行到编译，输出目标文件。

（4）gcc (-E/S/c/) source_file.c -o output_filename

-o, 指定输出文件名，可以配合以上三种标签使用。

-o 参数可以被省略。这种情况下编译器将使用以下默认名称输出： -E：预编译结果将被输出到标准输出端口（通常是显示器） -S：生成名为source_file.s的汇编代码 -c：生成名为source_file.o的目标文件。

无标签情况：生成名为a.out的可执行文件。 （5）gcc -g source_file.c

-g，生成供调试用的可执行文件，可以在gdb中运行。由于文件中包含了调试信息因此运行效率很低，且文件也大不少。

这里可以用strip命令重新将文件中debug信息删除。这是会发现生成的文件甚至比正 常编译的输出更小了，这是因为strip把原先正常编译中的一些额外信息（如函数名之 类）也删除了。用法为 strip a.out

（6）gcc -s source_file.c

-s, 直接生成与运用strip同样效果的可执行文件（删除了所有符号信息）。 （7）gcc -O source_file.c

-O（大写的字母O），编译器对代码进行自动优化编译，输出效率更高的可执行文件。

-O 后面还可以跟上数字指定优化级别，如： gcc -O2 source_file.c

数字越大，越加优化。但是通常情况下，自动的东西都不是太聪明，太大的优化级别可能会使生成的文件产生一系列的bug。一般可选择2；3会有一定风险。 （8）gcc -Wall source_file.c

-W，在编译中开启一些额外的警告（warning）信息。 -Wall，将所有的警告信息全开。

（9）gcc source_file.c -L/path/to/lib -lxxx -I/path/to/include

-l, 指定所使用到的函数库，本例中链接器会尝试链接名为libxxx.a的函数库。 -L，指定函数库所在的文件夹，本例中链接器会尝试搜索/path/to/lib文件夹。

-I, 指定头文件所在的文件夹，本例中预编译器会尝试搜索/path/to/include文件夹。 4、嵌入式系统的定义和特点？

（1）定义：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，

适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。 （2）特点：专用性、可裁剪（资源有限）、可靠性、实时性、低功耗。 5、嵌入式系统硬件和软件有哪些部分组成？

（1）硬件：微处理器、外围电路和外设。 （2）软件：设备驱动接口（DDI）、实时操作系统（RTOS）、可编程应用接口（API）、应用程序。

无标签情况：生成名为a.out的可执行文件。 （5）gcc -g source_file.c

-g，生成供调试用的可执行文件，可以在gdb中运行。由于文件中包含了调试信息因此运行效率很低，且文件也大不少。

这里可以用strip命令重新将文件中debug信息删除。这是会发现生成的文件甚至比正 常编译的输出更小了，这是因为strip把原先正常编译中的一些额外信息（如函数名之 类）也删除了。用法为 strip a.out

（6）gcc -s source_file.c

-s, 直接生成与运用strip同样效果的可执行文件（删除了所有符号信息）。 （7）gcc -O source_file.c

-O（大写的字母O），编译器对代码进行自动优化编译，输出效率更高的可执行文件。

-O 后面还可以跟上数字指定优化级别，如： gcc -O2 source_file.c

数字越大，越加优化。但是通常情况下，自动的东西都不是太聪明，太大的优化级别可能会使生成的文件产生一系列的bug。一般可选择2；3会有一定风险。 （8）gcc -Wall source_file.c

-W，在编译中开启一些额外的警告（warning）信息。 -Wall，将所有的警告信息全开。

（9）gcc source_file.c -L/path/to/lib -lxxx -I/path/to/include

-l, 指定所使用到的函数库，本例中链接器会尝试链接名为libxxx.a的函数库。 -L，指定函数库所在的文件夹，本例中链接器会尝试搜索/path/to/lib文件夹。

-I, 指定头文件所在的文件夹，本例中预编译器会尝试搜索/path/to/include文件夹。 4、嵌入式系统的定义和特点？

（1）定义：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，

适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。 （2）特点：专用性、可裁剪（资源有限）、可靠性、实时性、低功耗。 5、嵌入式系统硬件和软件有哪些部分组成？

（1）硬件：微处理器、外围电路和外设。 （2）软件：设备驱动接口（DDI）、实时操作系统（RTOS）、可编程应用接口（API）、应用程序。

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