嵌入式课程设计报告毕业论文

通信与信息工程学院 嵌入式开发技术 课程设计报告

班 级:

姓 名:

学 号:

指导教师:

设计时间:

成 绩:

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20xx年1月11日—20xx年1月14日

通信与信息工程学院

二〇一六年

《嵌入式开发技术》课程设计报告

目 录

嵌入式课程设计 ........................................................................................ 1

1 设计要求........................................................................................... 1

1.1 基本题型 ....................................................................................... 1

1.2 综合题型 ....................................................................................... 2

2 开发环境、开发工具 ...................................................................... 2

3设计过程及结果 ............................................................................... 5

3.1 实现交叉编译环境 ....................................................................... 5

3.2第几小组成员步骤 ........................................................................ 5

3.3实现Linux系统下的简易聊天室 ................................................. 7

4 设计总结......................................................................................... 19

参考文献............................................................................................. 22

II

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1 设计要求

1.1 基本题型 嵌入式课程设计

(1)嵌入式开发环境配置

①采用vmware+linux配置开发主机系统,要求构建linux系统,配置nfs,samba;

②掌握minicom、samba及NFS使用,能利用其实现windows、linux开发主机与嵌入式实验系统间的通信;

③利用NFS服务实现主机与实验系统间文件共享;

④利用提供的工具构建交叉编译环境;

要求:在下图时间上面一行显示小组成员姓名

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Armv4l-unknown-linux-gcc 是 否 在/opt/host/armv4l/bin/,如果不是这个路径,请使用 vi 修改/root/.bash_profile 文件中 。ATH变 量 为 PATH=$PATH:$HOME/bin:/opt/host/armv4l/bin/ , 存 盘 后 执 行 : source /root/.bash_profile

(2)熟悉VI、GCC、GDB及MAKE文件使用;

(3)在开发系统中编写一个程序,实现打印“通信工程13级第3小

1

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组嵌入式开发技术课程设计基础内容”功能,编写makefile文件,并通过NFS下载到实验箱中,验证交叉编译环境配置。

1.2 综合题型

基于socket编程的简单聊天室程序设计:

(1)掌握linux下socket编程方法;

(2)基于C语言设计一个简单的聊天室程序,PC运行客户端程序,嵌入式系统运行服务器端程序,服务器随时侦听客户端请求并将其接入,要求至少实现2个客户端接入服务器并进行通信的功能;

(3)编写Makefile文件;

(4)利用NFS将程序下载到实验箱中,编译执行。

(5)课程设计报告中应包含服务器端socket创建、绑定、监听、允许接入及接收数据等关键代码及其说明,客户端请求及数据发送等关键代码及说明;

2 开发环境、开发工具

(1)安装VWware软件

①开始安装加载文件.双击该文件的图标,进入加载安装文件的界面。

②设置安装类型。安装文件加载完毕后进入开始安装界面。单击next按钮后,进入安装类型选择界面,选择tyical选项。 ③执行软件包的安装选项,依据所做的选择,把对应的软件组

2

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件安装到系统中,输入正确的序列号。

(2)配置VMware

①打开桌面上VMware图形,双击打开

②再打开原来的文件夹,把汉化包打开

③执行软件的安装选项,依据所做的选择,确认安装。确认完后,即配置完成。

④点击打开虚拟机,选择标准,下一步,执行软件的安装选项。接下是密钥,填写老师所给的密码。安装完成。

(3)安装驱动

点击安装包,根据软件的安装选项,点击next按钮,即可安装完成。

注:在电脑上安装好虚拟机之后配置相关参数

①配置NFS:点击菜单运行系统设置->点击服务器设置->NFS服务器,点击增加,在目录中选择共享目录的路径,在主机(host)中填入主机IP地址(192.168.1.12),并选择客户对共享目录的操作位读写(Read/write);在常规选项中选择允许来自高于1024的端口的连接,点击确定后即可配置好NFS。配置完成后,可以简单测试一下NFS是否配置好了: 在虚拟机上自己 mount 自己,看是否成功就可以判断NFS是否配好了。

mount 192.168.1.12:/arm2410cl /host

之后ls命令查看arm2410cl之下的文件目录,如果文件目录在,那么说明NFS配置成功。

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②端口配置

用串口线连接好笔记本电脑和 2410 经典版平台。

计算机,属性,设备管理器,端口

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高级设置下端口号

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COM1

进入虚拟机设置,串行端口

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3设计过程及结果

3.1 实现交叉编译环境

结果:

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3.2第几小组成员步骤

(1)创建工作目录

【root@vm-dev~】# mkdir winter

【root@vm-dev winter】# cd winter

(2)编写winter.c文件

【root@vm-dev~】# vi winter.c

(3)编写Makefile文件

CC =armv4l-unknown-linux-gcc EXEC=client server

OBJS=client.o server.o

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CFLAGS+=

LDFLAGS+=-static

all:$(EXEC)

$(EXEC):$(OBJS)

$(CC) $(LDFLAGS) –o $@ $(OBJS) clean:

-rm –f *.elf *.gdb *.o

其中,

CC 指明编译器

EXEC 表示编译后生成的执行文件名称 OBJS 目标文件列表

CFLAGS 编译参数

LDFLAGS 连接参数

all: 编译主入口

clean: 清除编译结果

(4)运行make编译程序

【root@vm-dev~】# make clean

【root@vm-dev winter】# make

(5)源程序

#include<stdio.h>

int main(void)

{

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printf(― 通信工程13级第三小组嵌入式开发技术课程设计基础内容―); }

6)结果

由于电脑与开发板不匹配,结果没有办法出来

3.3实现Linux系统下的简易聊天室

(1)程序流程图

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(2)程序工作过程

服务端处于监听状态,客户端发送请求,连接成功并通信。首先服务端调用socket()函数创建一个套接字,然后把协议,端口号,ip信息通过bind()进行绑定。以上操作完后服务端就开始监听客户端的请求,并设置监听的最大数目。当客户端发送链接请求时,服务端就调用accept()函数接受客户端的请求。然后对于客户端来说,也是要先调用socket()函数创建客户端的套接字,这里是用的TCP协议,所以可以不用bind()函数。接着调用connect()函数与服务端建立连接。

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当服务端和客户端建立连接时,可以通过彼此之间的套接字描述符来进行数据传输。其中一方通过send函数把数据写入数据缓冲区,另一方通过recv()函数从缓冲区内读出数据,这样就完成了服务端与客户端之间的数据传输。当双方数据传输完成后,函数close()关闭各自的 套接字,使客户端和服务端通信中断。

(3)socket编程方案

①设计一个简单的聊天室程序,PC运行客户端程序,嵌入式系统运行服务器端程序,服务器随时侦听客户端请求并将其接入,要求至少实现2个客户端接入服务器并进行通信的功能;

②Makefile文件

③NFS将程序下载到实验箱中,编译执行。

注:程序里的函数解释

(1)Socket()

作用:socket函数为客户机或服务器创建一个sokcet

格式:

int socket(int family,int type,int protocol);

参数说明:

Family:表示地址族,可以去AF_UNLX和AF_INT。

其中,AF_UNLX只能够用于单一的UNIX系统进程间通信;AF_INT是针对Internet的,因而可以允许在远程主机之间通信,实验中使用AF_INT。

Type:网络程序所采用的通信协议,可以取SOCK_STREAM或

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SOCK_DGRAM。其中,SOCK_STREAM表明使用的是TCP协议,这样提供按顺序的、可靠的、双向、面向连接的比特流;SOCKE_DGRAM表明使用的是UDP协议,这样只会提供定长、不可靠、无连接的通信。

(2)bind( )

格式:

int bind(int sockfd,struct sockaddr *addr,int addrlen); 参数说明:

Sockfd:socket的文件描述符号。

Sockaddr:表示名字所用的一个数据结构,用来保存地址(包括IP

地址和端口)

Addrlen:设置结构大小长度。

(3)listen()

格式:

int listen(int sockfd, int backlog);

作用:监听连接信号,和accepted函数合同。

参数说明:

Sockfd:表示socket调用返回的文件描述符。

Backlog:表示接入队列允许的连接数目,大多数系统允许20个,

也可以子定义5~10个。

(4)accept()

格式:

Int accept (int sockfd, void *addr, int *addrlen);

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作用:与listen函数合用,监听信息、接收客户端请求。 参数说明:

Sockfd:表示socket的文件描述符。

Addr:表示指向局部的数据结构struct sockaddr-in的指针。 Addrlen:表示地址的长度。

(5)connect()

格式:

int connect( int sockfd , struct sockaddr *serv_addr , int addrlen);

作用:在面向连接的系统中客户及连接服务器时使用,connect必须在bind后使用。

参数作用:

Sockfd:表示socket的文件描述符。

Serv-addr:表示村访目的端口和ip地址(套接字)的数据结构。

(6)send() 和 recv()

格式1:

Int send (int sockfd, const vod *msg,int len, int flags); 功能:发送信息。

格式2:

Int recv (int sockfd , void *buf,int len, usigned int flags); 作用:用于流式socket、数据报socket内部之间的通信。

(7)close( ) 和 shutdown ( )

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格式:

Close( int sockfd)

Int shutdown(int sockfd , int f);

参数说明:

f的值为下面一种:

0----不允许继续接收;

1----不允许继续发送;

2---不允许继续发送和接收。

(8)有关线程的系统调用函数pthread_create()、pthread_join() 实验过程说明(使用TCP/IP)

(1)监听连接

利用socket、bind、listen建立连接,步骤是:

1) 先用socket函数初始化socket,创建新的sockfd。

Sockfd = socket(AF_INT,SOCK_STREAM,0)

2) 此步骤涉及到IP地址及其处理过程。

参数说明:

inet_addr 函数 INADDR_ANY

该函数把由小数点分开的十进制IP地址转为unsinged long 类型,而在实验中所使用的为INADDR_ANY,使用利用自已的IP地址自动填充。

a)利用bind函数绑定端口和IP地址。

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My_addr.sin_family=AF_INET; /*将地址族类型设定好 */

My_addr.sin_port=htons(MYPORT; /* 将端口给其赋值*/ My_addr.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY; /*用连接地址自动填充ip*/

Bind(sockfd,(stuct

sockaddr));

/*sockfd 是分配的socket名字,my-addr则便是分配好的端口与IP,用bind绑定*/

b)利用listen监听请求

(2)发送请求

1)利用gethostbyname获取主机信息。

2)初始化socket端口。

3)利用connect函数将自己的IP地址等信息发送到主机,等待主机调用accept函数来接受请求。

(3)主机接收请求,进行数据通信

1)主机利用accept接收请求。

2)创建子进程,显示欢迎信息;

3)接收返回信息,显示连接成功,并推出连接;

4)关闭客户端口socket;

5)关闭服务端socket,结束子线程。

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sockaddr*)&my_addr,sizeof(stuct

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(4)实现步骤

①建立工作目录

【root@vm-dev~】# mkdir server

【root@vm-dev server】# cd server

【root@vm-dev server】# vi server.c

【root@vm-dev~】# mkdir client

【root@vm-dev client】# cd client

【root@vm-dev client】# vi client.c

②编写程序源代码

程序附后

③编译实现过程

ⅰ.在编写完TCP服务端程序server.c后,用 armv4l-unknown- linux-gcc –lpthread –o server.c server 生成程序server。 ⅱ.在编写完TCP客户端程序client.c后,用

armv4l-unknown-linux-gcc –o client.c client 生成程序client ⅲ.在嵌入式系统上运行server。

在主机上打开一个窗口,运行client,输入服务器的IP地址,并检查器结果的正确性。

ⅳ.输入:

# ./server

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# ./client 192.168.1.12 (192.168.1.12为本机的ip地址) ⅴ.输出:

#server:got connection from 192.168.1.12

ⅵ.客户端发送信息服务器端接收信息。

客户端通过键盘输入消息内容平回车,以发送消息给服务器端; ⅶ.结果:

服务端:

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客户端:

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注 :源程序

client.c程序:

#include<stdlib.h>

#include<sys/types.h>

#include<sys/socket.h>

#include<netinet/in.h>

#include<arpa/inet.h>

#include<unistd.h>

#include<stdio.h>

#include<errno.h>

#include<string.h>

#define EHCO_PORT 8888 //端口号

#define MAX_COMMAND 5 //最大发送消息的次数

int main()

{

int sock_fd;

struct sockaddr_in s_addr;

char buff[100]; //缓冲区的大小

char tmp_buf[100];

int n,i;

sock_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); //创建socket套接字,协议为IPV4协议,并且为字节流套接字

if(sock_fd==-1)

{

perror("create socket fail!");

return 0;

}

else

{

printf("create socket %d\n",sock_fd);

}

/*设置server 地址结构*/

bzero(&s_addr,sizeof(s_addr)); //初始化结构占用的内存 s_addr.sin_family=AF_INET; //IPV4协议

s_addr.sin_port=htons(EHCO_PORT); //设置监听的端口 s_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.0.121"); //设置服务器的地址 bzero(&(s_addr.sin_zero),8);

if(-1==connect(sock_fd,(struct sockaddr*)&s_addr,sizeof(s_addr)))

{

perror("connect() fail!\n");

close(sock_fd);

return 0;

}

printf("connect to server ok !\n");

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for(i=0;i<MAX_COMMAND;i++)

{

printf("请输入要发送信息:\n");

scanf("%s",buff);

printf("发送信息:%s\n",buff);

send(sock_fd,buff,100,0); //发送数据给服务器 n=recv(sock_fd,tmp_buf,100,0); //从服务器接收数据 tmp_buf[n]='\0'; // 给字符串添加结束标志

printf("接收的数据: %s\n",tmp_buf); //打印接收的字符串 if(0==strncmp(tmp_buf,"quit",4)) //判断是否退出命令 break;

}

close(sock_fd); //关闭套接字 return 0;

}

Server.c:

#include<stdlib.h>

#include<sys/types.h>

#include<sys/socket.h>

#include<netinet/in.h>

#include<arpa/inet.h>

#include<unistd.h>

#include<stdio.h>

#include<errno.h>

#include<string.h>

#define EHCO_PORT 8888 //定义端口号

#define MAX_CLIENT_NUM 5 //最大监听客户端数

int main()

{

int sock_fd;

struct sockaddr_in s_addr;

int clientfd;

struct sockaddr_in clientAdd;

char buff[101]; //设置缓冲区的大小

socklen_t len;

int n;

/*创建socket*/

sock_fd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);//协议设置为IPV4协议,并设置为字节流套接字

if(sock_fd==-1){

perror("create socket fail!");

return 0;

}else{

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printf(" create socket ok %d\n",sock_fd);

}

bzero(&s_addr,sizeof(s_addr)); //初始化结构体占用的内存

s_addr.sin_family=AF_INET; //客户端协议为IPV4

s_addr.sin_port=htons(EHCO_PORT); //把16位值的端口号从主机字节转换为网络字节

s_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr("192.168.0.121"); //设置服务器地址 bzero(&(s_addr.sin_zero),8);//将内存块的前8个字节清零

if(bind(sock_fd,(struct sockaddr*)&s_addr,sizeof(s_addr))!=0)

{//将服务器地址和套接字绑定

printf("bind fail! %d\n",errno);

close(sock_fd);

return 0;

}

else

{

printf(" bind ok!\n");

}

if(-1==listen(sock_fd,MAX_CLIENT_NUM))

{ //设置套接字监听

perror("listen fail!\n");

close(sock_fd);

return 0;

}

else

{

printf("listen ok\n");

}

len=sizeof(clientAdd);

clientfd=accept(sock_fd,(struct sockaddr*)&clientAdd,&len); //创建新连接对应的套接字

if(clientfd<=0)

{

perror("accept() fail!\n");

close(sock_fd);

return 0;

}

printf("client connect ok:\n");

while((n=recv(clientfd,buff,100,0))>0)

{

buff[n]='\0'; //给字符串加入结束符

printf("the data of receive: %s\n",buff);//打印字符串的内容

fflush(stdout); //清除文件缓冲区

printf("put the data of send:\n");

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}

scanf("%s",buff); send(clientfd,buff,n,0); //发送内容给客户端 printf("the message of send:%s\n",buff); if(strncmp(buff,"quit",4)==0) //判断是否退出命令 break; } close(clientfd); //关闭新建的连接 close(sock_fd); //关闭服务端监听的socket return 0;

4 设计总结

在本学期的最后一周,我们被要求完成嵌入式的设计总结,虽然只有不到一周的时间,但是大家都感觉收获颇丰。把课堂上遗忘的、遗落的知识都捡了起来,旧的知识新的知识都掌握了很多,并且切实的体会到软件开发的困难与乐趣,认识到了自己的不足,并且慢慢摸索,不耻下问,在老师和小组成员的共同努力下,结束了这次的实践。 此次课程设计老师要求我们完成两道基础题目,以及一道三选一的综合题目。前面的基础题目大家有在课堂上接触过,并且通过查找资料,大家分工合作一个上午就有了很大的进展,但是在下午的完善工作中还是被卡住了,一个小的程序调试不出来,不能出现要求的结果,最后在其他组一个同学的帮助下完成了基础题目。第二天大家开始做综合题,经过商量选择了《基于socket编程的简单聊天室程序设计》,其实三道题目大家都没有把握能完成,对这道题比较有兴趣就敲定了。开始就是大量的查找资料,因为大家在课堂上学习的知识都太浅,并且大都停留在理论上,没有开发经验,所以大量工作都依靠互联网,不过因为我们组成员的C的能力都挺好,所以能够对代码程序理解

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并修改以及调试,最终还是尽我们最大努力完成了这次设计。 下面整理一下这次课程设计中个人的总结。

齐秀:搜集资料,写论文

这次的实践中,我负责搜集资料以及论文编撰。在刚拿到题

目的时候,因为大家都比较束手无策,所以就必须要借用别人的东西,加以修改整理变成自己的东西。我查找了很多论文和书籍,然后根据设计要求将可用的东西整理打包给其他人,包括一些代码和思想,在程序调试成功后进行了总结并参与撰写论文。在这中间,我认识到了我们的不足,需要学习的东西还有很多。 许婷:编写、调试程序

在这次程序设计过程中,我主要参与了客户端代码的编写和

数道是交叉编译环境的问题,还有就是串口速率不一致的问题。总而言之,遇到困难千万不能放弃,要自己搜集资料,询问同学,不断尝试,在一次次失败中汲取教训,从而获得进步。

王青青:编写、调试程序

这次实验中,我们通过开发板与电脑相连,将程序下载到开发板上,进行调试,在下载过程中碰到了minicom老进不去,进去之后,挂载不上,通过同学交流,设置NFS参数,最后挂载上,在调试socket程序时,程序错误,没有办法执行,一遍一遍的读取程序,最终调试成功。

王莉笑:写报告

我负责的是书写报告。报告并不是最后才写的,而是在设计

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的过程中一点点添加完善,在实践开始先写了大体框架以及设计要求,在大家实践的过程中对流程以及出现的问题、解决方法等进行记录,绘制一些必要的图表并且对结果整理,这些作为核心写进报告里,最后进行总结,并对全文排版。我在这个过程中没有深入了解代码,这是一个遗憾。

张乐:编写、调试程序

在本次嵌入式实验中,我主要完成的任务是编写程序,调试程序。在实验过程碰到了很多问题,比如:minicom连接不上,通过计算机,属性,端口,进行端口与速率设置,将其设置成com1,115200.在虚拟机中也要进行设置,通过 ctrl+A,Z 进入参数配置页面,将tty01改成tty00,将速率改成115200,进行保存。之后进入minicom 然后进行挂载,调试。由于笔记本的原因,好几次键盘失控,这在实验中算是碰到的最大问题,好几次实验停滞不前,老师也没有办法,只能不停的重启。最后重装一次,才正常工作。最后完成实验。

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参考文献

1.孙弋.ARM+Linux嵌入式系统开发基础[M].西安:西安电子科技出版社,2008;

2.周留军,武金磊.基于socket的简单聊天室的设计与实现[J].电脑知识与技术,2008, 3(21);

3.王海勇.基于嵌入式linux串口专用交换机的设计[D]:[硕士学位论文].南京:南京航空航天大学,2011.

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