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南 京 邮 电 大 学 通 达 学 院嵌入式系统B实验报告 班级 100023 专业 通信工程（嵌入式系统开发） 学号 10002304 姓名 陆海霞 实验项目：1、ADS下简单ARM汇编程序2、熟悉LINUX开发环境3、多线程应用程序设计指导教师 范山岗实验一 ADS下简单ARM汇编程序实验目的：1、 熟悉ADS1.2下进行汇编语言程序设计的基本流程；2、 熟悉在ADS中创建工程及编写、编译和运行汇编语言程序的方法；3、 熟悉AXD中各种调试功能。实验环境：1、 硬件：PC机。2、 软件ADS1.2。实验内容：1、 在ADS中新建工程，并设置开发环境。2、 在Code Warrior 环境中编辑、编译和链接汇编语言程序，并生成可执行文件。3、 在AXD中调试汇编程序；4、 使用命令行界面编辑、编译和链接汇编程序。实验步骤：本实验要求在ADS环境下，编写一个汇编程序，计算S1+2+3+n的累加值。把累加结果S存入到存储器的指定位置；在AXD中调试该程序，使用ARMulator模拟目标机。1、 新建工程。打开Code Warrior，选择File-New(project)选项，使用ARM Executable Image模版新建一个工程。2、设置编译和链接选项。由于我们使用的是模拟机，设置汇编语言编译器的模拟处理器架构为Xscale；在ARM Linker中，选择output选项卡并选择Linktype为Simple类型，确认RO Base为0x8000，修改RW Base为0x9000，3、 为当前工程添加源程序文件。ARM汇编程序源文件后缀名为S大小写均可。确保添加入当前工程复选框选上。4、 编辑源程序代码。参考程序add.s ：;armadd源程序NEQU 7;累加次数；定义名为Adding的代码段AREA Adding,CODE,READONLYENTRYMOV R0,#0MOV R1,#1REPEATADD R0,R0,R1ADD R1,R1,#1CMP R1,#NBLE REPEATLDR R2,=RESULTSTR R0,R2HEREB HERE定义名为Dataspace的数据段AREA Dataspace,DATA,READWRITERESULTDCD 0END实验中程序编写如下图所示：5、 编译汇编源代码文件。右击add.S文件，选择Compile，如果没有成功会弹出错误和警告窗口。生成.O目标代码文件。实验中生成的WMM.O文件如下图所示：6、 编译整个工程。选择ProjectMake进行整个工程的编译。可以在目录空间查看是否生成了映像文件add.axf。7、 确认调试目标设置。设置目标处理器型号。8、 运行映像文件。9、 调试准备在AXD中，打开各个观察窗口，做调试准备。选择Processor ViewsRegisters选项，打开ARM寄存器显示窗口。调整窗口大小，使得Corrent节点的R0R2寄存器可见。选择Processor ViewsMemory选项，打开ARM存储器显示窗口。在Start Address输入框中输入准备查看的内存区域首地址0x9000。10、调试映像文件。打开调试窗口。为了便于调试，观察各个寄存器和存储器的变化情况。11、单步运行程序，观察并记录结果。在AXD中，选择ExecuteStep选项，或者F10键，单步运行程序，查看相关寄存器和存储器相应地址上的变化，请把每一步的结果填入下表中。运行结果如图所示：分析源程序可以看出，我们的程序仅对少数几个寄存器进行了读写操作。序号执行指令执行后的变化情况寄存器（十六进制）存储器（十六进制）R0R1R2 PC0x90001MOV R0,#00x000000000x000000000x000000000x000080040x90002MOV R1,#10x000000000x000000010x000000000x000080080x90103ADD R0,R0,R10x000000010x000000010x000000000x0000800c0x90204ADD R1,R1,#10x000000010x000000020x000000000x000080100x90305CMP R1,#N0x000000010x000000020x000000000x000080140x90406BLE REPEAT0x000000010x000000020x000000000x000080080x90507ADD R0,R0,R10x000000030x000000020x000000000x0000800c0x9060注意：如果错过记录的时机可以选择FileReload Current Image重新加载映像文件。实验思考：1、 有没有办法让AXD中寄存器和存储器单元的值直接显示为十进制？答: 暂停ads，修改相关参数，即可显示同组同学：10002201 孙郡遥10002304 陆海霞10002302 祁蕾10002308 梁玉实验二 熟悉LINUX开发环境实验目的： 熟悉Linux 开发环境，学会基于S3C2410 的Linux 开发环境的配置和使用。使用Linux 的armv4l-unknown-linux-gcc 编译，使用基于NFS 方式的下载调试，了解嵌入式开发的基本过程。实验环境：硬件：UP-NETARM2410-S 嵌入式实验平台、PC 机Pentium 500 以上, 硬盘10G 以上。软件：PC 机操作系统REDHAT LINUX 9.0MINICOMARM-LINUX 开发环境实验内容：1、本次实验使用Redhat Linux 9.0 操作系统环境,安装ARM-Linux 的开发库及编译器。2、创建一个新目录，并在其中编写hello.c 和Makefile 文件。学习在Linux 下的编程和编译过程。3、ARM 开发板的使用和开发环境的设置。4、下载已经编译好的文件到目标开发板上运行。实验步骤：1、 嵌入式交叉开发环境的建立1） 宿主机的环境搭建选择一种方式在宿主机上直接安装Linux操作系统，如安装RedHat.下载VMWare,解压后根据提示正确安装VMWare到硬盘中；运行VMWare，根据向导创建一台虚拟机并选择Linux作为客户操作系统；根据向导安装RedHat Linux 9.02） 虚拟机中启动Linux操作系统用户名：root 密码：12345678将Windows下的e盘设为共享目录，则在Linux的/mnt/hgfs/目录下就可以访问到Windows下的e盘了。3） 开发工具软件的安装1、 安装gcc在Linux主窗口中单击鼠标右键，选择“新建终端”命令，打开Linux命令行窗口。在目录/mnt/hgfs/e/Linux v7.2/arm41-tools/下找到gcc的安装文件install.sh并执行它。操作命令如下：# ls# ./ install.sh2、 配置PATH路径/root/下有一个“.bash_Profile”文件（因为该文件是隐藏文件，所以需要用“ls -a”命令才能显示）；用vi编辑器编辑该文件：# vi .bash_Profile将文件中PATH变量改为PATH=$PATH:$HOME/bin:/opt/host/armv41/bin/;存盘后执行# source .bash_profile以后armv41-unknown-linux-gcc将会被自动搜索到。4） 宿主机上的开发环境配置1、 配置IP地址实验箱的IP地址是192.168.0.115，所以可以把主机的IP配置成192.168.0.121，具体配置时间方法如下：# ifconfig eth0 192.168.0.121在Linux中选择“Red”菜单“系统设置”-“网络”，打开“网络配置”窗口，双击设备eth0的蓝色区域，进入以太网设置界面。2、 关闭防火墙单击“Red”菜单“系统设置”安全级别，打开“安全级别配置”窗口，选择“无防火墙”选项。3、 配置NFS单击“Red”菜单-系统设置-服务器设置-服务，在“服务配置”窗口中勾选nfs，单击“开始”4、 NFS设置单击“Red”菜单-系统设置-服务器设置-NFS服务器，打开“NFS服务器配置”窗口，设置NFS共享。单击增加，在“目录”文本框中填入需要共享的路径，在主机文本框中填入允许进行连接的主机IP地址。选择允许客户对共享目录的操作为只读或读写。最后退出时则完成NFS配置。配置好后，界面应显示如下图所示：至此，交叉开发环境的主机部分配置完成。5） 目标机的信息输出使用超级终端介绍宿主机与实验箱的通信。首先连接串口线：一端连接PC的串口（COM1），另一端连接到UP-NETARM2410-S实验箱的串口。接下来建立超级终端：运行Windows系统下的“开始”-“所有程序”-“附件”-“通讯”-“超级终端”，新建一个通信终端。6） 程序的运行打开超级终端，打开实验箱电源开关，系统会由vivi开始引导。正常显示时会显示启动信息到“Press Return to start the LINUX now,any other key for vivi”,如果不进行任何操作等待30s或按回车键则启动进入Linux系统；如果按回车键以外的其他键则进入vivi 控制台。在这里输入boot,会引导Kernel启动Linux系统。Linux系统启动完成后，屏幕显示：/mnt/yaffs基于Linux的应用程序的开发步骤1、 建立工作目录rootzxt smile# mkdir hellorootzxt smile# cd hello2、 编写程序源代码在Linux 下的文本编辑器有许多，常用的是vim 和Xwindow 界面下的gedit 等，我们在开发过程中推荐使用vim，用户需要学习vim 的操作方法，请参考相关书籍中的关于vim 的操作指南。 Kdevelope、anjuta 软件的界面与vc6.0 类似，使用它们对于熟悉windows环境下开发的用户更容易上手。实际的hello.c 源代码较简单，如下：include main()printf(“hello world n”);我们可以是用下面的命令来编写hello.c 的源代码，进入hello 目录使用vi 命令来编辑代码：rootzxt hello# vi hello.c按“i”或者“a”进入编辑模式，将上面的代码录入进去，完成后按Esc 键进入命令状态，再用命令“：wq”保存并退出。这样我们便在当前目录下建立了一个名为hello.c 的文件。3、 编写Makefile要使上面的hello.c 程序能够运行，我们必须要编写一个Makefile 文件，Makefile 文件定义了一系列的规则，它指明了哪些文件需要编译，哪些文件需要先编译，哪些文件需要重新编译等等更为复杂的命令。使用它带来的好处就是自动编译，你只需要敲一个“make”命令整个工程就可以实现自动编译，当然我们本次实验只有一个文件，它还不能体现出使用Makefile 的优越性，但当工程比较大文件比较多时，不使用Makefile 几乎是不可能的。下面我们介绍本次实验用到的Makefile 文件。CC= armv4l-unknown-linux-gccEXEC = helloOBJS = hello.oCFLAGS +=LDFLAGS+= staticall: $(EXEC)$(EXEC): $(OBJS)$(CC) $(LDFLAGS) -o $ $(OBJS)clean:-rm -f $(EXEC) *.elf *.gdb *.o下面我们来简单介绍这个Makefile 文件的几个主要部分： 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： 清除编译结果与上面编写hello.c 的过程类似，用vi 来创建一个Makefile 文件并将代码录入其中rootzxt hello# vi Makefile4、 编译应用程序在上面的步骤完成后，我们就可以在hello 目录下运行“make”来编译我们的程序了。如果进行了修改，重新编译则运行:rootzxt hello# make cleanrootzxt hello# make5、 下载调试在宿主PC 计算机上启动NFS 服务，并设置好共享的目录，具体配置请参照前面第一章第四节中关于嵌入式Linux 环境开发环境的建立。在建立好NFS 共享目录以后，我们就可以进入MINICOM 中建立开发板与宿主PC 机之间的通讯了。rootzxt hello# minicom/mnt/yaffs mount -t nfs -o nolock 192.168.0.56:/arm2410s /host如果不想使用我们提供的源码的话，可以再建立一个NFS 共享文件夹。如/root/share，我们把我们自己编译生成的可执行文件复制到该文件夹下，并通过MINICOM 挂载到开发板上。rootzxt hello# cp hello /root/sharerootzxt hello# minicom/mnt/yaffs mount -t nfs -o nolock 192.168.0.56:/root/share /host再进入/host 目录运行刚刚编译好的hello 程序，查看运行结果。/mnt/yaffs cd /host/host ./hellohello world实验思考：1 Makefile 是如何工作的？其中的宏定义分别是什么意思？答： 解释makefile如何工作：makefile是一个文本文件，用于描述程序源代码之间以及程序可执行代码与源代码之间的依赖关系。简单例子：最终编译生成的可执行文件ab.out是由a.c和b.c共同编译生成的，那么make文件就要写两行：ab.out: a.c b.cgcc a.c b.c -o ab.out第一行描述了依赖关系，第二行描述了依赖关系是如何达成的。更复杂的例子：最终编译生成的可执行文件ab.out是由a.c和b.obj功能编译生成的，而b.obj是由b1.c和b2.c编译而成，那么要写好多行：ab.out: a.c b.obj gcc a.c b.obj -o ab.outb.obj: b1.c b2.c gcc -c b1.c b2.c -o b.obj这就是makefile的工作方法。关于宏定义，简单点说就是文本替换。为了方便使用不同的编译器或者编译环境以及硬件环境，一些复杂的软件使用了大量的宏定义来代替诸如“gcc”。同组同学：10002201 孙郡遥10002304 陆海霞10002302 祁蕾10002308 梁玉实验三 多线程应用程序设计实验目的：了解多线程程序设计的基本原理。学习pthread 库函数的使用。实验环境：硬件：UP-NETARM2410-S 嵌入式实验平台，PC 机Pentium 500 以上, 硬盘40G 以上,内存大于128M。软件：PC 机操作系统REDHAT LINUX 9.0 MINICOM ARM-LINUX 开发环境实验内容：读懂pthread.c 的源代码，熟悉几个重要的PTHREAD 库函数的使用。掌握共享锁和信号量的使用方法。进入/arm2410s/exp/basic/02_pthread 目录，运行make 产生pthread 程序，使用NFS 方式连接开发主机进行运行实验。实验步骤：1.实验源代码与结构流程图本实验为著名的生产者消费者问题模型的实现，主程序中分别启动生产者线程和消费者线程。生产者线程不断顺序地将0 到1000 的数字写入共享的循环缓冲区，同时消费者线程不断地从共享的循环缓冲区读取数据。流程图如下图所示： 退出 本实验具体代码如下：#include #include #include #include pthread.h#define BUFFER_SIZE 16/* 设置一个整数的圆形缓冲区 */struct prodcons int bufferBUFFER_SIZE; /* 缓冲区数组 */pthread_mutex_t lock; /* 互斥锁 */int readpos, writepos; /* 读写的位置*/pthread_cond_t notempty; /* 缓冲区非空信号 */pthread_cond_t notfull; /*缓冲区非满信号 */;/*初始化缓冲区*/void init(struct prodcons * b)pthread_mutex_init(&b-lock, NULL);pthread_cond_init(&b-notempty, NULL);pthread_cond_init(&b-notfull, NULL);b-readpos = 0;b-writepos = 0;/* 向缓冲区中写入一个整数*/void put(struct prodcons * b, int data)pthread_mutex_lock(&b-lock);/*等待缓冲区非满*/while (b-writepos + 1) % BUFFER_SIZE = b-readpos) printf(wait for not fulln);pthread_cond_wait(&b-notfull, &b-lock);/*写数据并且指针前移*/b-bufferb-writepos = data;b-writepos+;if (b-writepos = BUFFER_SIZE) b-writepos = 0;/*设置缓冲区非空信号*/pthread_cond_signal(&b-notempty);pthread_mutex_unlock(&b-lock);/*从缓冲区中读出一个整数 */int get(struct prodcons * b)int data;pthread_mutex_lock(&b-lock);/* 等待缓冲区非空*/while (b-writepos = b-readpos) printf(wait for not emptyn);pthread_cond_wait(&b-notempty, &b-lock);/* 读数据并且指针前移 */data = b-bufferb-readpos;b-readpos+;if (b-readpos = BUFFER_SIZE) b-readpos = 0;/* 设置缓冲区非满信号*/pthread_cond_signal(&b-notfull);pthread_mutex_unlock(&b-lock);return data;#define OVER (-1)struct prodcons buffer;/*-*/void * producer(void * data)int n;for (n = 0; n %dn, n);put(&buffer, n);put(&buffer, OVER);printf(producer stopped!n);return NULL;/*-*/void * consumer(void * data)int d;while (1) d = get(&buffer);if (d = OVER ) break;printf( %d-getn, d);printf(consumer stopped!n);return NULL;/*-*/int main(void)pthread_t th_a, th_b;void * retval;init(&buffer);pthread_create(&th_a, NULL, producer, 0);pthread_create(&th_b, NULL, consumer, 0);/* 等待生产者和消费者结束 */pthread_join(th_a, &retval);pthread_join(th_b, &retval);return 0;3主要函数分析：下面我们来看一下，生产者写入缓冲区和消费者从缓冲区读数的具体流程，生产者首先要获得互斥锁，并且判断写指针+1 后是否等于读指针，如果相等则进入等待状态，等候条件变量notfull；如果不等则向缓冲区中写一个整数，并且设置条件变量为notempty，最后释放互斥锁。消费者线程与生产者线程类似，这里就不再过多介绍了。流程图如下：生产者写入共享的循环缓冲区函数PUTvoid put(struct prodcons * b, int data)pthread_mutex_lock(&b-lock); /获取互斥锁while (b-writepos + 1) % BUFFER_SIZE = b-readpos) /如果读写位置相同pthread_cond_wait(&b-notfull, &b-lock);/等待状态变量b-notfull，不满则跳出阻塞b-bufferb-writepos = data; /写入数据b-writepos+;if (b-writepos = BUFFER_SIZE) b-writepos = 0;pthread_cond_signal(&b-notempty); /设置状态变量pthread_mutex_unlock(&b-lock); /释放互斥锁消费者读取共享的循环缓冲区函数GETint get(struct prodcons * b)int data;pthread_mutex_lock(&b-lock); /获取互斥锁while (b-writepos = b-readpos) /如果读写位置相同pthread_cond_wait(&b-notempty, &b-lock);/等待状态变量b-notempty，不空则跳出阻塞。否则无数据可读。data = b-bufferb-readpos; /读取数据b-readpos+;if (b-readpos = BUFFER_SIZE) b-readpos = 0;pthread_cond_signal(&b-notfull); /设置状态变量pthread_mutex_unlock(&b-lock); /释放互斥锁return data;1、阅读源代码及编译应用程序进入exp/basic/02_pthread 目录，使用vi 编辑器或其他编辑器阅读理解源代码。运行make产生pthread 可执行文件。2、 下载和调试切换到minicom 终端窗口，使用NFS mount 开发主机的/arm2410s 到/host 目录。后一部分结果如下：wait for not emptyput-994put-995put-996put-997put-998put-999producer stopped!993-get994-get995-get996-get997-get998-get999-getconsumer stopped!/host/exp/basic/02_pthread实验思考：1 加入一个新的线程用于处理键盘的输入，并在按键为ESC 时终止所有线程。答： 1. 记录所有线程ID 2. 收到键盘信号时，判断为 ESC 时，发送终止信号给所有的线程 ID2 线程的优先级的控制。 每个线程都具有各自的优先级，线程的优先级可以在程序中表明该线程的重要 性，如果有很多线程处于就绪状态，系统会根据优先级来决定首先使哪个线程进入运行状态。但这个并不意味着低优先级的线程得不到运行，而只是它运行的几率比较小。同组同学：10002201 孙郡遥10002304 陆海霞10002302 祁蕾10002308 梁玉