郑州航空工业管理学院

嵌入式系统实验报告书

20 12 – 20 13第 1学期

院　　系：　电子通信工程系　　

姓　　名：　    　　　　　

专　　业：　   通信工程   　　　

学　　号：　　0913072 　　　　

指导老师：　  赵成　张松炜　　

电子通信工程系

20##年11月制

实验一　认识嵌入式开发平台

一、实验目的

　　认识UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台，了解使用的ARM9 S3C2410嵌入式微处理器芯片，了解相应外围电路及接口的硬件电路设计，从而了解嵌入式系统的作用及其实现的功能。

二、实验内容

　　观察嵌入式开发平台，认识板载的核心微处理器、存储芯片、电源电路部分、显示屏、键盘、网络接口、RS232接口、RS485接口、ADC部分、DAC部分、IrDA部分、SD卡接口、PCMCIA卡接口、笔记本电脑硬盘接口部分、CF卡接口、IC卡接口、PS/2键盘鼠标接口、音频接口、USB接口以及JTAG调试接口等内容，了解相应电路及接口的电路原理。

三、预备知识

　　了解常用的接口芯片及计算机外围设备；熟悉模拟及数字电路设计。

四、实验设备

1. 硬件环境配置

计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上

内存：1GB及以上

实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台

2. 软件环境配置

操作系统：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2

虚拟机：VMware WorkStation 7

Linux系统：Red Hat Enterprise Linux AS 4 (2.6.9-5.EL)

五、实验步骤

六、遇到的问题及解决

       UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台集合了丰富的外围设备电路和功能模块，各个模块均受到S3C2410核心资源的控制，同时这些模块电路为核心提供数据资源，通过核心处理器的运算处理，其结果或者通过LCD显示器表示在屏幕上，或者通过音频接口输出声音。开发平台还可以接受IrDA红外信号，经过此接收器，处理器来接受外部输入信息。

实验二　安装VMWARE7.0虚拟机环境

一、实验目的

　　熟悉嵌入式系统开发环境的建立，学会Windows系统环境与Linux系统环境共享资源的基本方法。

二、实验内容

　　在Windows系统环境中安装VMWARE7.0虚拟机软件，为建立Linux RHEL AS4系统虚拟机准备基本工具。

三、预备知识

　　回顾以往学习过的电路专业用到的虚拟软件；了解虚拟软件的相关知识；了解VMWARE的基本知识。

四、实验设备

1. 硬件环境配置

计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上

内存：1GB及以上

实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台

2. 软件环境配置

操作系统：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2

虚拟机：VMware WorkStation 7

Linux系统：Red Hat Enterprise Linux AS 4 (2.6.9-5.EL)

五、实验步骤

1.         双击Vmware Workstation安装图标，运行安装程序，进入Vmware Workstation虚拟机安装的初始化界面；

2.         初始加载结束后，进入安装向导界面，点击“Next>”进入下一步；

3.         选择安装类型为典型安装（点击“Typical”图标），再进入下一步；

4.         设定程序的安装路径，点击“Next>”进入下一步；

5.         根据安装程序提示创建快捷图标，按默认设置直接进入下一步；

6.         确认前面各个步骤中设置项目是否正确，准备进入正式的安装过程；

7.         安装完毕后，输入产品注册码等注册信息；

8.         重启计算机，完成Vmware Workstation虚拟机的安装。

六、遇到的问题及解决

VMware Workstation虚拟机提供协助安装多个操作系统的功能，通过它可以在现有的系统上安装运行多个其他类型的操作系统，方便用户探索操作系统的使用，通过下载安装汉化包对软件进行汉化，更能够直观地使用其功能。

实验三　安装Linux RHEL AS4操作系统

一、实验目的

　　进一步掌握嵌入式系统开发环境的建立；熟悉Linux操作系统环境；配置Samba服务；设置VMWARE虚拟机工享功能。

二、实验内容

　　在VMWARE7.0虚拟机中安装Linux RHEL AS4操作系统。正确安装Linux操作系统后，设置VMWARE虚拟机提供的共享功能，并在Linux系统中建立Samba服务，使Windows系统环境与Linux系统环境能共享资源。

三、预备知识

　　了解Linux操作系统的安装方法及基本操作方法。

四、实验设备

1. 硬件环境配置

计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上

内存：1GB及以上

实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台

2. 软件环境配置

操作系统：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2

虚拟机：VMware WorkStation 7

Linux系统：Red Hat Enterprise Linux AS 4 (2.6.9-5.EL)

五、实验步骤

1.         在Vmware虚拟机的运行界面中，点击菜单栏的“File”项，选择“New”项，再选弹出菜单的“Virtual Machine…”项，打开新的虚拟机安装向导；

2.         使用自定义安装（Custom），直接点选“Next>”进入下一步；

3.         选择Vmware虚拟机平台为Workstation6.5-7.0，由于不同的Vmware Workstation平台支持的硬件特性不同；

4.         选择要安装的Linux操作系统光盘镜像，同时使用Vmware虚拟机的“Easy Install”功能自动安装Linux系统，选择第一张安装光盘镜像，接着进行下一步；

5.         设置安装的Linux系统的用户名和密码信息；

6.         根据自己电脑的情况，设置Linux虚拟系统的显示名称及安装路径；

7.         接下来配置虚拟机使用的处理器数量和核心数、存储器空间、网络类型、I/O适配器类型；

8.         创建一个虚拟磁盘，在其上安装Linux系统；

9.         选择使用的磁盘类型并设置磁盘的空间大小，根据之际的实际情况再设置磁盘文件的存储路径；

10.     设置完成后启动安装，根据系统提示选择对应的光盘镜像，直至最终安装过程结束；

11.     根据实际需要，参考提示选择相应的光盘镜像，添加相应的应用程序；

12.     设置VMWARE虚拟机提供的共享功能，并在Linux系统中建立Samba服务，使Windows系统环境与Linux系统环境能共享资源。

六、遇到的问题及解决

1.         在安装过程中，系统会提示检测系统光盘镜像的完整性，为保证加载了正确的镜像文件，选择测试文件完整性；

2.         安装时，需要在虚拟机和实体系统之间切换鼠标，同时按下“Ctrl+Alt”键，解除虚拟机对鼠标的锁定，之后安装了“VMware Tools”则可以在两者之间自由切换；

3.        若要使系统显示简体中文，在第一次选择Linux系统光盘镜像时，建议选择“I will install the operating system later”，之后在安装过程中可以对显示语言进行选择。

实验四　Linux操作基础及嵌入式交叉编译环境的建立

一、实验目的

熟悉Linux操作系统开发环境，掌握Linux操作系统中的基本操作命令；掌握Vi编辑器的使用；掌握GCC工具的使用；掌握make及Makefile文件的使用。

掌握建立嵌入式交叉编译环境的方法。

二、实验内容

1. 在Linux操作系统中执行常用的文件命令、目录命令、多用户命令与安全性命令以及其它常用命令。

2. 使用Vi编辑器建立一个hello.c源文件，存放在/home目录中（代码参见附录1）。

3. 使用GCC工具编译hello.c源文件，并在计算机上执行得到的hello可执行程序。

4. 使用Vi编辑器建立一个Makefile文件，存放在/home目录中（代码参见附录2）。使用make命令重新编译hello.c源文件。

5. 建立嵌入式交叉编译环境。

6. 使用嵌入式交叉编译工具重新编译hello.c源文件，并使用readelf命令查看得到的hello可执行程序的文件头信息。

三、预备知识

　　了解Linux操作系统的基本操作方法；了解嵌入式系统基本的开发方法。

四、实验设备

1. 硬件环境配置

计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上

内存：1GB及以上

实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台

2. 软件环境配置

操作系统：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2

虚拟机：VMware WorkStation 7

Linux系统：Red Hat Enterprise Linux AS 4 (2.6.9-5.EL)

五、实验步骤

1.         基本操作命令

打开终端，在其中输入Linux系统的常见命令，包括文件命令、目录命令、多用户命令与安全性命令等其他常用命令；

2.         使用Vi编辑器

1)        启动终端程序；

2)        在命令提示符后输入命令vi filename，例如vi test，进入vi编辑器环境，按下“i”键进入编辑模式，输入附录1中hello.c的代码内容；

3)        按下“Esc”键，回到命令模式，输入“：wq”保存文件并退出，将hello.c文件使用mv hello.c /home存放在/home目录中。

3.         GCC工具的使用

1)        在/home目录下打开终端，命令提示符后输入vi hello.c进入编辑模式，输入附录1中的内容；

2)        命令提示符后输入gcc –o hello hello.c，将产生的可执行文件，同时指定了文件名hello；

4.         make及Makefile文件的使用

1)        用vi编辑器在/home下创建Makefile文件，输入附录2中的内容；

2)        在终端命令提示符后输入make命令，重新编译hello.c文件，输入./hello运行可执行文件，查看执行结果；

5.         建立嵌入式交叉编译环境

1)        将交叉版本的GCC工具包arm-linux-tools-20061213.tar.gz解压缩到/home目录下：在终端运行：tar –xzvf arm-linux-tools-20061213.tar.gz –C /home；

2)        在终端运行命令：vi /root/.bashrc；

3)        编辑改写.bashrc文件，注销Redhat系统，重新登录使设置生效，启动中端，在命令行输入arm-linux-gcc –v，检查交叉编译环境是否成功安装。

6.         使用嵌入式交叉编译工具重新编译hello.c源文件

1)        创建了交叉编译环境后，再次按照步骤3、4方法编译hello.c源文件，使用readelf命令查看得到的hello可执行文件的头信息。

六、遇到的问题及解决

       自定义Makefile文件后，运行make命令出错

1)        Makefile文件对格式的要求很严格，在vi编辑器中编写时，执行规则行书写必须以Tab键开始；

2)        在编写篇幅较长的文件时，使用gedit编辑器较为方便，可以快捷定位到目的行列。

实验五　安装并使用嵌入式系统仿真软件SKYEYE

一、实验目的

熟悉使用嵌入式系统仿真软件SKYEYE开发嵌入式系统的方法。

二、实验内容

1. 安装嵌入式系统仿真软件SKYEYE－1.2.4版本。

2. 安装SKYEYE的测试工具包skyeye-testsuite-2.3.tar.bz2。

3. 使用SKYEYE的配置文件skyeye.conf并测试SKYEYE的执行。

三、预备知识

　　了解电路专业相关的仿真软件；了解SKYEYE软件基本的开发方法。

四、实验设备

1. 硬件环境配置

计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上

内存：1GB及以上

实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台

2. 软件环境配置

操作系统：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2

虚拟机：VMware WorkStation 7

Linux系统：Red Hat Enterprise Linux AS 4 (2.6.9-5.EL)

五、实验步骤

1.         安装嵌入式系统仿真软件SKYEYE－1.2.4

1)        将下载的SKYEYE－1.2.4REL.tar.gz源代码压缩文件放在/home/xishaofeng路径下，运行tar –xzvf skyeye-1.2.4_REL.tar.gz，则建立skyeye-1.2.4文件夹；

2)        进入skyeye-1.2.4文件夹直接运行“make”指令，系统自动编译SKYEYE源代码，当输出信息出现“The binary file located at ‘binary/skyeye’，enjoy it.”说明已经编译并且安装成功。

2.         安装测试工具包

下载skyeye-testsuite-2.3.tar.bz2测试工具包，在终端命令提示符后输入“tar -xjvf skyeye-testsuite-1.2.5.tar.bz2”解压缩到/home目录下；再复制initrd.img文件到skyeye1.2.4/binary目录下；

3.         进入skyeye1.2.4/binary目录，使用vi编辑器创建skyeye.conf配置文件；

4.         在binary目录下，运行终端，命令提示符后输入./skyeye –h，测试SKYEYE的执行过程和结果。

六、遇到的问题及解决

1)        通过SKYEYE可以模拟出一个完整的硬件环境来使用户虚拟化的操作硬件平台；

2)        使用vi编辑器编写skyeye.conf文件时，必须要以空白行结束，否则在执行skyeye程序时会提示错误。

实验六　编译U-BOOT引导程序

一、实验目的

熟悉交叉编译并使用U-BOOT软件作为嵌入式系统BootLoader引导程序的方法。

二、实验内容

1. 交叉编译U-Boot-1.3.2软件。

2. 使用SKYEYE仿真软件测试编译得到的U-Boot文件。

三、预备知识

　　了解嵌入式微处理器BootLoader程序的相关知识。

四、实验设备

1. 硬件环境配置

计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上

内存：1GB及以上

实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台

2. 软件环境配置

操作系统：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2

虚拟机：VMware WorkStation 7

Linux系统：Red Hat Enterprise Linux AS 4 (2.6.9-5.EL)

五、实验步骤

1.         交叉编译U-Boot-1.3.2软件

1)        将下载的U-Boot-1.3.2放在/home目录中，并解压其源码包至当前目录；

2)        运行“ls”命令，查看得到的源码文件夹，进入安装目录，开始编译U-Boot，运行“make smdk2410_config CROSS_COMPILE=arm-linux-”命令配置编译环境；

3)        使用“make CROSS_COMPILE=arm-linux-”选择嵌入式交叉编译工具进行编译，得到System.map、u-boot、u-boot.bin、u-boot.srec三种映像格式文件；

4)        将得到的映像文件保存，以备后续烧写到FlashROM中或在SKYEYE中虚拟仿真。

2.         U-Boot的SKYEYE仿真

1)        编写skyeye的配置脚本文件skyeye_s3c2410.conf文件；

2)        将skyeye_s3c2410.conf与U-Boot一同放置在SKYEYE可执行程序的binary目录中，使用：./skyeye –c skyeye_s3c2410.conf –e u-boot命令进行模拟；

3)        U-Boot启动后，根据显示的信息在命令提示符“SMDK2410”后可以输入U-Boot的命令来控制U-Boot的运行。

六、遇到的问题及解决

       U-boot的三种映像格式都可以烧录到FlashROM中，但是要注意仿真器能否识别这些格式，u-boot.bin是最为常见的格式，能够直接按照二进制格式下载，同时在烧录时，在DOS对话框下，一定要注意绝对地址，此烧写过程较长。

实验七　编译Linux内核

一、实验目的

熟悉交叉编译Linux内核源代码并使用uImage作为嵌入式操作系统的方法。

二、实验内容

1. 交叉编译Linux内核源代码软件。

2. 使用mkimage工具将zImage文件转换为uImage文件。

3. 使用SKYEYE仿真软件测试编译得到的Linux内核文件vmLinux。

三、预备知识

　　了解Linux内核及嵌入式操作系统的相关知识。

四、实验设备

1. 硬件环境配置

计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上

内存：1GB及以上

实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台

2. 软件环境配置

操作系统：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2

虚拟机：VMware WorkStation 7

Linux系统：Red Hat Enterprise Linux AS 4 (2.6.9-5.EL)

五、实验步骤

1.         交叉编译Linux内核源代码软件

1)        下载Linux内核Linux-2.6.14.tar.bz2，解压缩至/home目录中；

2)        进入内核解压后的目录/home/linux-2.6.14，使用vi编辑器修改Makefile文件的第192行和第193行，分别指定编译的内核架构和使用的交叉编译工具；

3)        参考课本步骤对Linux-2.6.14内核配置，在linux-2.6.14目录下运行交叉编译命令，对Linux内核进行编译；

2.         使用mkimage工具将zImage文件转换为uImage文件

1)        将zImage文件拷贝至u-boot-1.3.2/tools目录下，运行“./mkimage -A arm -O linux -T kernel -C none -a 30008000 -e 30008040 -n linux-2.6.13 -d zImage uImage”命令，再使用“ls”命令检查得到的文件。

3.         SKYEYE仿真软件测试编译得到的Linux内核文件vmLinux

1)        复制vmlinux文件到skyeye-1.2.4/binary目录下，同时在此目录下建立skyeye.conf配置文件；

2)        将skyeye-testsuit-2.3文件解压缩至/home/zcnet目录中，把skyeye-testsuit-2.3/s3c2410/s3c2410x-2.6.14目录下的initrd.img文件复制到skyeye-1.2.4/binary目录下；

3)        用“ls”命令检测vmlinux内核映像、initrd.img文件系统以及skyeye.conf配置文件等三个基础文件；

4)        在skyeye-1.2.4/binary路径下运行“./skyeye –e vmlinux”命令，可以观察到SKYEYE的配置信息，然后是内核的启动信息，之后进入shell界面，就可以接受用户的输入。

六、遇到的问题及解决

1)        使用vi编辑器修改Makefile文件的第192行和第193行时，在命令提示符后输入“vi +n Makefile可以快速定位到指定的第n行，或者使用gedit编辑器，在状态栏能够查看当前编辑光标的位置，方便编写；

实验八　制作根文件系统

一、实验目的

熟悉交叉编译BusyBox源代码并制作根文件系统的方法。

二、实验内容

1. 交叉编译Busybox-1.2.0版本源代码软件。

2. 制作嵌入式根文件系统。

3 使用SKYEYE仿真软件测试编译得到的根文件系统。

三、预备知识

　　了解Linux内核及文件系统的相关知识。

四、实验设备

1. 硬件环境配置

计算机：Intel(R) Pentium(R) 及以上

内存：1GB及以上

实验设备：UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台

2. 软件环境配置

操作系统：Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2

虚拟机：VMware WorkStation 7

Linux系统：Red Hat Enterprise Linux AS 4 (2.6.9-5.EL)

五、实验步骤

1.         交叉编译Busybox-1.2.0版本源代码软件

1)        解压缩Busybox-1.2.0至/home/zcnet/目录，在BusyBox-1.2.0文件夹下运行make menuconfig命令，打开BusyBox的主配置菜单，按照书中步骤配置各个选项；

2)        完成配置之后，运行make命令开始对BusyBox进行编译，将得到两个主要文件：BusyBox与BusyBox_unstripped；

3)        执行make install命令，安装BusyBox，产生_install目录，该目录存在bin、sbin、usr三个目录及linuxrc文件。

2.         制作嵌入式根文件系统

1)        运行mkdir _install/dev创建根文件系统的dev目录，在dev目录中添加串口终端设备、系统控制台设备、RAM磁盘设备等三个常用的硬件设备文件；

2)        在_install目录结构中创建etc、home、initrd、lib、proc、root、tmp、var等目录，编写make_rootfs.sh脚本文件，./make_rootfs.sh运行脚本文件，这样根文件系统的完整结构就建立出来了。

3.         使用SKYEYE仿真软件测试编译得到的根文件系统

1)        创建EXT2格式的文件系统映像，将安装目录下的所有内容复制到EXT2格式的文件系统映像initrd.img中；

2)        在/mnt目录中建立一个rootfs目录，用来挂载initrd.img文件系统映像，将安装目录的所有内容复制到/mnt/rootfs/目录中，最后卸载映像文件initrd.img，到此准备好了运行嵌入式系统所需要的根文件系统映像文件了；

3)        把busybox-1.2.4目录中的根文件系统映像文件initrd.img与skyeye的配置文件skyeye.conf、linux-2.6.14内核文件vmlinux放在一起，复制到skyeye-1.2.4/binary目录下；

4)        运行命令启动skyeye来仿真调试制作出来的根文件系统映像文件，之后终端窗口可以看到图形标志，用户可以在命令提示符后输入命令，输入“ls”查看根文件系统中的所有目录。

六、遇到的问题及解决

1)        执行make install后在_install文件目录下没有产生usr文件目录。

解决办法：配置busybox的选项时，要进行Installation Option（安装选项）的配置，如果“Don’t use /usr”项选中，则在_install目录下不会生成usr目录，取消选择就可以产生usr及其下的必要文件目录和文件。

2)        交叉编译busybox软件包时出错，导致之后的安装无法顺利进行。

在交叉编译之前，要确定交叉编译环境是否已经配置完成，/root/.bashrc文件是否修改，注销系统再次进入，检验环境是否正确再做本实验。