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1、 信息工程學(xué)院 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題目 ： 基于Linux的文件下載功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 學(xué)號(hào) ： 學(xué)生姓名 ： 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) ： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班級(jí) ： 目錄 1. 課題研究意義和現(xiàn)狀 - 1 - 1.1 課題研究意義 - 1 - 1.2 課題研究現(xiàn)狀 - 1 - 2. 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)及功能模塊介紹 - 2 - 2.1 系統(tǒng)概述及總體方案設(shè)計(jì) - 2 - 3. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) - 2 - 3.1 主程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) - 2 - 3.2 服務(wù)器端程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) - 3 - 3.

2、3 客戶(hù)端程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) - 5 - 4. 系統(tǒng)測(cè)試 - 8 - 4.1 系統(tǒng)軟件測(cè)試 - 8 - 4.2 系統(tǒng)硬件測(cè)試 - 8 - 5. 總結(jié)和展望 - 9 - 6. 參考文獻(xiàn) - 10 - 信息工程學(xué)院嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 1. 課題研究意義和現(xiàn)狀 1.1 課題研究意義 隨著微機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,在許多工程領(lǐng)域單片機(jī)的應(yīng)用日趨廣泛,已逐漸取代了單板機(jī)。為了適應(yīng)這一新形勢(shì)的變化,目前許多高校及一些中等專(zhuān)科學(xué)校已不再開(kāi)設(shè)以單板機(jī)為主的“微機(jī)原理、接口及應(yīng)用”課程，而直接講授單片機(jī)及有關(guān)技術(shù)。但是目前缺少相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及教材。鑒于這種情況，從教學(xué)和科研兩個(gè)角度出發(fā)，我們

3、此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)嘗試設(shè)計(jì)一種單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)板，來(lái)滿(mǎn)足有關(guān)單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。從教學(xué)實(shí)驗(yàn)的角度出發(fā)，該實(shí)驗(yàn)板可適用于電類(lèi)專(zhuān)業(yè)和非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)不同層次單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求，如：自動(dòng)化，儀器儀表，電子技術(shù)，電子測(cè)量，計(jì)算機(jī)應(yīng)用，機(jī)電一體化等各專(zhuān)業(yè)，及機(jī)械專(zhuān)業(yè)。利用該板可以做各種編程實(shí)驗(yàn)，和一些簡(jiǎn)單的輸入輸出接口實(shí)驗(yàn)。如彩燈實(shí)驗(yàn)，數(shù)碼管顯示，音樂(lè)盒播放設(shè)計(jì)，鍵盤(pán)輸入，模擬量的輸入、輸出，數(shù)模轉(zhuǎn)換及電機(jī)正反轉(zhuǎn)等。上述實(shí)驗(yàn)都不需要擴(kuò)展硬件，該板上將提供全部接口和器件。同時(shí)為了強(qiáng)調(diào)學(xué)生的動(dòng)手能力，在設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)板時(shí)，我們把AT89C51單片機(jī)的所有控制線、地址線和數(shù)據(jù)線經(jīng)驅(qū)動(dòng)后，將全部引入一排接線端子上，這就給系

4、統(tǒng)的擴(kuò)展提供了便利條件，我們可以在面包板上設(shè)計(jì)自己的接口電路，由單片機(jī)來(lái)控制實(shí)現(xiàn)。如存儲(chǔ)器的擴(kuò)充、鍵盤(pán)/顯示接口芯片的擴(kuò)展等、若連續(xù)做的話，可以使每個(gè)同學(xué)在自己占用的實(shí)驗(yàn)板上，設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用系統(tǒng)。這對(duì)于同學(xué)們的實(shí)際工作能力，將會(huì)有一個(gè)很大的促進(jìn)和提高。 1.2 課題研究現(xiàn)狀 嵌入式系統(tǒng)作為一個(gè)的熱門(mén)領(lǐng)域，涵蓋了微電子技術(shù)、電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件和硬件等多項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著后PC時(shí)代來(lái)臨，嵌入式應(yīng)用呈現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)雜化，應(yīng)用多樣化，硬件集約化、軟件平臺(tái)化等特點(diǎn)。 行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì): 目前，在上海地區(qū)，嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)涉及的行業(yè)眾多， 水平參差不齊， 大多數(shù)停留

5、在8位單片機(jī)開(kāi)發(fā)這個(gè)層面上， 一部分單位開(kāi)始采用32位機(jī)，并采用了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。而具有能夠同時(shí)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和芯片設(shè)計(jì)的SOC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)級(jí)高端人才幾乎沒(méi)有， 國(guó)際上領(lǐng)先的多核嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 可重構(gòu)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)在上海市的應(yīng)用還停留在少數(shù)研究單位的研究中。 2. 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)及功能模塊介紹 2.1 系統(tǒng)概述及總體方案設(shè)計(jì) 2.1.1系統(tǒng)概述 通過(guò)u-boot,內(nèi)核，根文件系統(tǒng)的移植實(shí)現(xiàn)文件的下載。 2.1.2 總體方案設(shè)計(jì) 1.通過(guò)SD啟動(dòng)開(kāi)發(fā)板； 2.將u-boot下載到開(kāi)發(fā)板的內(nèi)存中，并將u-boot燒寫(xiě)到開(kāi)發(fā)板的EMMC上； 3.重新啟動(dòng)開(kāi)發(fā)板，（從E

6、MMC啟動(dòng)）； 4.將內(nèi)核下載到開(kāi)發(fā)板的內(nèi)存中； 網(wǎng)絡(luò)傳輸（tftp服務(wù)器和客戶(hù)端，tftp為文件傳輸協(xié)議）； 5.將虛擬機(jī)中的一個(gè)叫做nfsdir的目錄掛載到開(kāi)發(fā)板的根目錄； 掛載：nfsdir這個(gè)目錄下的內(nèi)容，虛擬機(jī)可以和開(kāi)發(fā)板實(shí)現(xiàn)共享； 掛載：通過(guò)nfs服務(wù)器實(shí)現(xiàn)； 6.最終實(shí)現(xiàn)下載文件程序的運(yùn)行。 3. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 3.1 主程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)移植與實(shí)現(xiàn) 1、新建/tftpboot目錄，若有則不用新建 2、將u-boot-fs4412.bin、uImage與exynos4412-origen.dtb拷貝到tftpb

7、oot目錄下 3、修改tftpboot目錄權(quán)限 sudo chmod -R 777 /tftpboot 4、新建/source目錄，若有則不用新建 5、將nfsdir壓縮包拷貝到該目錄下，解壓sudo tar -xf nfsdir.ok.tar 6、修改source目錄權(quán)限 sudo chmod -R 777 /source 7、檢查tftp與nfs服務(wù)器是否安裝 apt-cache policy tftpd-hpa apt-cache policy nfs-kernel-server 如果沒(méi)有安裝,則在終端輸入sudo apt-get i

8、nstall tftpd-hpa sudo apt-get install nfs-kernel-server進(jìn)行安裝 8、修改配置文檔： tftp服務(wù)器： 1、 sudo vim /etc/default/tftpd-hpa # /etc/default/tftpd-hpa TFTP_USERNAME="tftp" TFTP_DIRECTORY="/tftpboot" TFTP_ADDRESS="0.0.0.0:69"

9、 TFTP_OPTIONS="-l -c -s"0 保存退出 2、查看tftp服務(wù)器狀態(tài) sudo service tftpd-hpa status 若為正在運(yùn)行，則重啟：sudo service tftpd-hpa restart 若停止，則啟動(dòng)：sudo service tftpd-hpa start nfs服務(wù)器： 1、sudo vim /etc/exports /source/nfsdir *(rw,sync,no_subtree_check,no_

10、root_squash) 2、查看nfs服務(wù)器狀態(tài) sudo service nfs-kernel-service status 若為正在運(yùn)行，則重啟：sudo service nfs-kernel-server restart 若停止，則啟動(dòng)：sudo service nfs-kernel-server start 9、啟動(dòng)開(kāi)發(fā)板 設(shè)置參數(shù)：setenv ipaddr 192.168.100.200 setenv serverip 192.168.100.2

11、 saveenv tftp 41000000 u-boot-fs4412.bin movi write u-boot 41000000 重啟開(kāi)發(fā)板，重新設(shè)置參數(shù)： setenv ipaddr 192.168.100.200 setenv serverip 192.168.100.2 setenv bootcmd tftp 41000000 uImage\;tftp 42000000 exynos4412-origen.dtb\;bootm 41000000 - 42000000 set

12、bootargs noinitrd root=/dev/nfs nfsroot=192.168.100.2:/source/nfsdir rw rootwait console=ttySAC2,115200n8 init=/linuxrc ip=192.168.100.200 clk_ignore_unused saveenv 3.2 服務(wù)器端程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 開(kāi)始 3.2.1服務(wù)器端主流程圖（如圖1） socket connect recv/send close

13、 結(jié)束 圖1 3.2.2服務(wù)器端主代碼 int main() { struct sockaddr_in servAddr; memset(&servAddr,0,sizeof(servAddr)); servAddr.sin_family=PF_INET; servAddr.sin_port=htons(8888); servAddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.100.200"); //socket int cliFd=socket(PF_I

14、NET,SOCK_STREAM,0); if(-1==cliFd) { perror("socket error!"); return -1; } //printf("socket ok!\n"); //connect int ret=connect(cliFd,(struct sockaddr*)&servAddr,sizeof(servAddr)); if(-1==ret) { perror("connect error!"); close(cliFd); return -1; } printf("connect ok!\n"); //send/r

15、ecv int fd=open("2.txt",O_RDONLY); if(-1==fd) { perror("open error"); return -1; } char buf[100]; memset(buf,0,sizeof(buf)); while(1) { int ret=read(fd,buf,sizeof(buf)); if(0==ret) { break; } send(cliFd,buf,sizeof(buf),0); } //close close(cliFd); return 0; } 3.3 客戶(hù)端程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

16、 3.3.1客戶(hù)端流程圖（如圖2） 開(kāi)始 socket bind listen accept 結(jié)束 圖2 3.3.2客戶(hù)端主代碼 int main() { struct sockaddr_in servAddr; memset(&servAddr,0,sizeof(servAddr)); servAddr.sin_family=PF_INET; servA

17、ddr.sin_port=htons(8888); servAddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.100.200"); //socket int servFd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0); if(-1==servFd) { perror("socket error"); return -1; } printf("socket ok"); //bind int ret=bind(servFd,(struct sockaddr*)&servAddr,sizeof(servAddr)); if(-1==

18、ret) { perror("bind error!"); close(servFd); return -1; } printf("bind ok!\n"); //listen ret=listen(servFd,10); if(-1==ret) { perror("listen error!\n"); close(servFd); return -1; } printf("listen ok!\n"); //accept int connFd=accept(servFd,NULL,NULL); if(-1==connFd) { perror

19、("accept error!"); close(servFd); return -1; } printf("accept ok!\n"); //send/recv int fd=open("2.txt",O_RDONLY); if(-1==fd) { perror("open error"); return -1; } char buf[100]; memset(buf,0,sizeof(buf)); while(1) { int sevc=recv(connFd,buf,sizeof(buf),0); if(0==sevc) { break

20、; } write(fd,buf,sizeof(buf)); puts(buf); printf("recv from server %s success!\n",buf); } //close close(servFd); close(connFd); return 0; } 4. 系統(tǒng)測(cè)試 4.1 系統(tǒng)軟件測(cè)試 Server端運(yùn)行結(jié)果如下圖所示 圖3 Client端運(yùn)行如下圖所示 圖4 4.2 系統(tǒng)硬件測(cè)試

21、 程序在虛擬機(jī)上運(yùn)行結(jié)果如下所示 圖5 程序在開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行如下所示 圖6 5. 總結(jié)和展望 在嵌入式的學(xué)習(xí)過(guò)程中，讓我了解了什么是嵌入式系統(tǒng)。它就是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可定制，適用于不同應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。他一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操

22、作系統(tǒng)、用戶(hù)應(yīng)用程序四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理功能。嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于科學(xué)研究、工業(yè)控制、軍事技術(shù)、交通通信、醫(yī)療衛(wèi)生、消費(fèi)娛樂(lè)等領(lǐng)域，人們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C(jī)、PDA、汽車(chē)、智能家電、GPS等均是嵌入式系統(tǒng)的典型代表。 老師在講解過(guò)程中，首先交給我們的是一些簡(jiǎn)單的命令應(yīng)用，Linux具有很豐富的命令，絕大多數(shù)命令具有大量的參數(shù)。在學(xué)習(xí)命令的過(guò)程中，只要你認(rèn)真的看著老師操作還有認(rèn)真聽(tīng)著他講，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)有些命令的操作還是很簡(jiǎn)單的，不過(guò)在操作的過(guò)程中，我也有遇到有些困難，會(huì)出現(xiàn)你按照書(shū)上學(xué)習(xí)的例子，將命令輸入終端時(shí)會(huì)出現(xiàn)你不想要的結(jié)果，也就是錯(cuò)誤的結(jié)果。這是問(wèn)問(wèn)旁邊的同學(xué)或是

23、懂的同學(xué)就可以解決了。在對(duì)于這部分的學(xué)習(xí)中，讓我知道了命令對(duì)于嵌入式的重要性。它是linux的重要內(nèi)容，linux中所有的功能都是通過(guò)命令執(zhí)行。在實(shí)際應(yīng)用中，為了減少系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，經(jīng)常不使用圖形界面，此時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的所有操作都需要以命令方式來(lái)執(zhí)行。在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，由于目標(biāo)機(jī)的性能和配置比較低，因此，一般情況下目標(biāo)機(jī)僅具有命令窗口而沒(méi)有圖形界面，對(duì)目標(biāo)機(jī)的所有操作都通過(guò)命令來(lái)實(shí)現(xiàn)。 6. 參考文獻(xiàn) 《Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)詳解（第2版）》——華清遠(yuǎn)見(jiàn)嵌入式培訓(xùn)中心宋老師著 《Cortex-M3+uC/OS-IT嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)入門(mén)與應(yīng)用》——華清遠(yuǎn)見(jiàn)嵌入式培訓(xùn)中心著 《精通Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)》——華清遠(yuǎn)見(jiàn)嵌入式培訓(xùn)中心宋老師翻譯 《Linux內(nèi)核修煉之道》——華清遠(yuǎn)見(jiàn)嵌入式培訓(xùn)中心任橋偉老師著 《Linux那些事兒》——華清遠(yuǎn)見(jiàn)嵌入式培訓(xùn)中心任橋偉老師著 - 10 -