《嵌入式操作系統(tǒng)》2013年實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院2012 年 9 月 3 日目錄目錄實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 系統(tǒng)引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)引導(dǎo)實(shí)驗(yàn).1實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 IRQ 中斷處理中斷處理 .3實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)三 LINUX 常用命令及工具實(shí)驗(yàn)常用命令及工具實(shí)驗(yàn).7實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)四 MAKEFILE 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn).9實(shí)驗(yàn)五實(shí)驗(yàn)五 BOOTLOADER 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) .13實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 LINUX 內(nèi)核編譯實(shí)驗(yàn)內(nèi)核編譯實(shí)驗(yàn).16實(shí)驗(yàn)七實(shí)驗(yàn)七 驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn).19實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 系統(tǒng)引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.了解 PXA270 處理器功能結(jié)構(gòu)2.了解系統(tǒng)的基本硬件組成1.了解 ARM 指令集2.掌握

2、嵌入式系統(tǒng)的一般引導(dǎo)規(guī)律3.掌握常見(jiàn) ARM 開(kāi)發(fā)工具軟件的使用【實(shí)驗(yàn)儀器】PC 機(jī)一臺(tái)，ARM10 試驗(yàn)箱一套，以及必要的軟件安裝包【實(shí)驗(yàn)原理】1、程序介紹本章主要通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)短的 Boot 程序向讀者揭示如何編寫(xiě)開(kāi)發(fā)板的啟動(dòng)程序，同時(shí)本程序也可以用來(lái)引導(dǎo)其他章節(jié)的示例程序。本程序主要為了讓讀者能夠清晰了解系統(tǒng)復(fù)位后如何從 0 x0 開(kāi)始引導(dǎo)。本引導(dǎo)程序驅(qū)動(dòng)底板上的八盞 LED 就會(huì)向右點(diǎn)亮，不斷循環(huán)下去。2、系統(tǒng)復(fù)位對(duì)于 PXA270 處理器來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)復(fù)位后的 PC 指針總是為 0 x0，以本開(kāi)發(fā)板來(lái)說(shuō)，片選信號(hào) nCS0所連接的為 FLASH 芯片，boot 程序應(yīng)該被燒寫(xiě)到該 FLASH

3、 芯片上，且第一條指令應(yīng)該放在 0 x0 的地址（注意并不是所有的處理器都從地址 0 x0 開(kāi)始運(yùn)行，有些處理器是從 0 xFFFF0 開(kāi)始運(yùn)行的） 。事實(shí)上，地址 0 x00 x20 之間為中斷向量表，地址 0 x0 為復(fù)位中斷例程的入口點(diǎn)，即通過(guò)在 0 x0 放一條無(wú)條件跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句，在系統(tǒng)加電或復(fù)位時(shí)，在地址 0 x0開(kāi)始跳轉(zhuǎn)，從復(fù)位中斷例程開(kāi)始運(yùn)行下去。3、程序進(jìn)入點(diǎn)因?yàn)橐龑?dǎo)程序是自舉的的程序，無(wú)需操作系統(tǒng)加載來(lái)執(zhí)行，所以即使不設(shè)置初始入口點(diǎn)也可以執(zhí)行，但這里是有必要對(duì)程序進(jìn)入點(diǎn)進(jìn)行描述。我們可以將 Boot 程序看成是普通的映像文件，假設(shè)我們現(xiàn)在已經(jīng)生成了映像文件，當(dāng) Boot 映像被操

4、作系統(tǒng)加載時(shí)，如何決定映像被執(zhí)行的第一條指令呢？這里引入初始入口點(diǎn)和普通入口點(diǎn)。初始化入口點(diǎn)定義了映像的第一條被執(zhí)行的指令，在編譯程序時(shí)可以添加參數(shù)entry address（或entry offset+object(area) ）來(lái)標(biāo)示初始入口點(diǎn)，如果沒(méi)有添加該參數(shù)，只要源程序中有唯一的偽操作 ENTRY，則程序就被默認(rèn)成初始入口點(diǎn)。即當(dāng)鏡像被燒入 FLASH后，以 ro_base 屬性決定的映像位置的第一條指令就是被定義在 ENTRY 標(biāo)示的段的第一條指令，讀者可能對(duì)此有些模糊，我們這里以給定的程序來(lái)分析。在 BootLoader 代碼里的 boot.s 匯編文件里，可以發(fā)現(xiàn)以下程序：AR

5、EA boot ,CODE ,READONLYENTRYB Reset_HandlerB Undefined_HandlerB SWI_HandlerB Prefetch_HandlerB DataAbort_HandlerNOPB IRQ_HandlerB FIQ_Handler這小段代碼標(biāo)示了一個(gè)名叫 boot 的代碼段，屬性為只讀，而 ENTRY 本來(lái)只表示為一個(gè)普通入口點(diǎn)，但在 Boot 代碼中，因?yàn)橹皇褂靡淮?ENTRY，所以 ENTRY 就被定義為初始化入口點(diǎn)，這里并不是要求所有的源程序中只能使用一次 ENTRY，相反可以多次使用 ENTRY 來(lái)標(biāo)示普通入口點(diǎn)，但多次使用 ENTR

6、Y 后，就無(wú)法讓系統(tǒng)知道鏡像的第一條執(zhí)行的指令在哪里，就必須在編譯時(shí)增加entry address 參數(shù)。讀者可以嘗試一下代碼中都不使用 ENTRY 或多次使用 ENTRY 會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?；氐缴厦娴拇a中，我們發(fā)現(xiàn)偽操作 ENTRY 下有一條無(wú)條件跳轉(zhuǎn)指令 B，由于 AREA 和 ENTRY 都是偽操作，在不分配成實(shí)質(zhì)的指令，所以，程序的第一條會(huì)被執(zhí)行的指令就是 B 指令，作為 Boot 代碼，初始入口點(diǎn)是不起作用的，因?yàn)樗鼰o(wú)需被加載而運(yùn)行，初始入口點(diǎn)保存在 ELF 頭文件中，該值可被操作系統(tǒng)讀取而跳轉(zhuǎn)到初始入口點(diǎn)執(zhí)行?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、分析代碼結(jié)合以上說(shuō)明，對(duì)本實(shí)驗(yàn)所提供的匯編源代碼進(jìn)行分析

7、，深入理解針對(duì)具體的硬件實(shí)現(xiàn)，軟件是如何配合工作的。2、程序的編譯和下載打開(kāi) ADS，執(zhí)行 ProjectMake ，也可以直接用快捷鍵 F7 進(jìn)行編譯、連接生成映像文件。如圖所示：3、觀察系統(tǒng)運(yùn)行情況，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行源碼調(diào)試。【習(xí)題與思考題】1、簡(jiǎn)述 ELF 文件的內(nèi)部層次結(jié)構(gòu)。2、簡(jiǎn)述連接器的 4 個(gè)參數(shù)ro_base，rw_base，first，entry 的意義。3、簡(jiǎn)述初始化入口點(diǎn)和普通入口點(diǎn)的區(qū)別，分別用在什么場(chǎng)合。實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 IRQIRQ 中斷處理中斷處理【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?學(xué)習(xí)編寫(xiě)中斷處理程序【實(shí)驗(yàn)原理】1、程序介紹本章例子主要使用按鍵實(shí)現(xiàn)外部中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)子程序。系統(tǒng)啟動(dòng)后，按

8、12345678任意鍵，相應(yīng)的八段數(shù)碼管就會(huì)點(diǎn)亮。2、中斷向量表當(dāng)異常中斷發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行完當(dāng)前指令后，將跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常中斷處理程序處執(zhí)行。處理器能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地響應(yīng)中斷，是因?yàn)?ARM 體系結(jié)構(gòu)里有一個(gè)中斷向量表，該中斷向量表將系統(tǒng)能夠響應(yīng)的7 種異常中斷類型的“入口地址”登記在一塊連續(xù)的字節(jié)空間內(nèi)，每種異常中斷的“入口地址”占據(jù) 4 個(gè)字節(jié)，這里“入口地址”實(shí)質(zhì)是一些跳轉(zhuǎn)指令或者是讓 PC 指針賦值的指令，通常使用 B 或 ldr 指令。簡(jiǎn)單地說(shuō)，異常中斷發(fā)生首先會(huì)跳轉(zhuǎn)到中斷向量表，此時(shí)跳轉(zhuǎn)的位置會(huì)由系統(tǒng)根據(jù)中斷類型來(lái)判斷，由于中斷向量表實(shí)質(zhì)也是跳轉(zhuǎn)指令所組成的指令序列，所以系統(tǒng)會(huì)再進(jìn)行一

9、次跳轉(zhuǎn)，這次跳轉(zhuǎn)便跳到中斷處理程序(中斷服務(wù)例程)的入口。從第一章開(kāi)始，讀者在學(xué)習(xí) Boot 程序的編寫(xiě)時(shí)便開(kāi)始接觸中斷向量表，Boot 程序的第一條指令 b post 就是中斷向量表里的第一個(gè)單元空間（4 個(gè)字節(jié)） ，這個(gè)單元空間是用作處理復(fù)位異常中斷。由于一條 B 和 Ldr 指令就是 32 位的指令，即占 4 個(gè)字節(jié)，所以整個(gè)中斷向量表可以是如下形式：IMPORT Reset_HandlerIMPORT Undef_instrution_HandlerIMPORT SWI_HandlerIMPORT Prefetch_HandlerIMPORT Abort_HandlerIMPORT I

10、RQ_HandlerIMPORT FIQ_HandlerAREA boot ,CODE ,READONLYB Reset_HandlerB Undef_instrution_HandlerB SWI_HandlerB Prefetch_HandlerB Abort_HandlerNOPB IRQ_HandlerB FIQ_Handler或者使用 Ldr 指令來(lái)實(shí)現(xiàn)：AREA boot ,CODE ,READONLYLDR PC，Reset_HandlerLDR PC，Undef_instrution_HandlerLDR PC，SWI_HandlerLDR PC，Prefetch_Handle

11、rLDR PC，Abort_HandlerNOPLDR PC，IRQ_HandlerLDR PC，F(xiàn)IQ_Handler這里使用 B 和 LDR 指令的主要區(qū)別是指令跳轉(zhuǎn)范圍，對(duì)于 B 指令，可以跳轉(zhuǎn)的范圍為-32MB 32MB，而 LDR 則可以將一個(gè) 32 位常數(shù)和地址值讀取到 PC 寄存器中，適合于大范圍的跳轉(zhuǎn)。中斷向量表是定位在 0 x0 到 0 x20 之間，從編程的角度來(lái)看，用戶需要對(duì)中斷向量表在可執(zhí)行映像中的位置進(jìn)行定位，即必須將包含中斷向量表的 AREA 定位在映像中的最開(kāi)始位置，而且，該映像必須燒寫(xiě)在ROM 空間 0 x0 的開(kāi)始位置上。3、IRQ 和 FIQ 中斷開(kāi)關(guān)系統(tǒng)復(fù)

12、位后，IRQ 和 FIQ 中斷都是被禁止的，所以即使建立了中斷向量表，當(dāng)有中斷請(qǐng)求也是不會(huì)響應(yīng)的，因此在系統(tǒng)復(fù)位后，必須通過(guò)程序控制來(lái)打開(kāi) IRQ 和 FIQ 中斷。IRQ 和 FIQ 的控制位分別是當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器 CPSR 的第 7 和第 6 位，對(duì)這兩個(gè)控制位的修改是不能直接地通過(guò)對(duì) CPSR 進(jìn)行操作，而是首先通過(guò)讀取 CPSR 到通用寄存器中，然后修改，再寫(xiě)入到 CPSR 里。讀取狀態(tài)寄存器到通用寄存器可以通過(guò) MRS 指令，將通用寄存器的值寫(xiě)入到狀態(tài)寄存器可以通過(guò)MSR。這里假設(shè)開(kāi)啟 IRQ 和 FIQ 中斷，程序如下：MRS R0，CPSRAND R0，R0，0 x3FMSR

13、CPSR_C, R0CPSR_C 表示 CPSR7:0控制位域，將 CPSR7和 CPSR6清零便可以開(kāi)啟 IRQ 和 FIQ 中斷處理。通過(guò)這一步設(shè)置，只是打開(kāi)了 IRQ 和 FIQ 中斷的總開(kāi)關(guān)，而且，對(duì)于 ARM 體系結(jié)構(gòu)的 CPU 都是必須的。IRQ 和 FIQ 對(duì)應(yīng)于中斷向量表的不同位置，同時(shí)，F(xiàn)IQ 叫快速中斷模式，它的優(yōu)先級(jí)比 IRQ 高，執(zhí)行 FIQ 中斷處理可以無(wú)需跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)例程，因?yàn)?FIQ 位于中斷向量表的最末位置，故 FIQ 中斷服務(wù)例程可以直接安排在 0 x1c 開(kāi)始的位置，所以 FIQ 可以對(duì)中斷請(qǐng)求實(shí)行快速的響應(yīng)。 對(duì)中斷源的具體操作還需對(duì)集成在處理器內(nèi)部的中

14、斷控制器進(jìn)行配置，不同型號(hào)的處理器里的中斷控制器略有不同，這里只針對(duì) Intel PXA270 進(jìn)行討論。4、中斷控制器Intel PXA270 內(nèi)部集成了中斷處理器，該處理器能對(duì) 23 個(gè)中斷源進(jìn)行操作，這種操作包括：通過(guò)設(shè)置寄存器 ICMR 屏蔽中斷源。通過(guò)設(shè)置寄存器 ICLR 對(duì)中斷源分類，即可以讓中斷源發(fā)出的中斷請(qǐng)求以 IRQ 中斷方式或以 FIQ 中斷方式被處理。可以查詢寄存器 ICPR 得知 23 個(gè)中斷源當(dāng)前是否有中斷請(qǐng)求，在 ICPR 寄存器上顯示發(fā)出中斷請(qǐng)求的中斷源不受 ICMR 影響，即 ICMR 即使屏蔽某個(gè)中斷源，只要中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求，ICPR 仍然會(huì)在相應(yīng)的位上顯示

15、“1” ?？梢圆樵兗拇嫫?ICIP 得知以 IRQ 方式被處理的中斷源是否發(fā)出中斷請(qǐng)求，該寄存器受到 ICMP 影響。即 ICIP ICPR & ICMR & （ICLR） ?？梢圆樵兗拇嫫?ICFP 得知以 FIQ 方式被處理的中斷源是否發(fā)出中斷請(qǐng)求，該寄存器受到 ICMP 影響。即 ICFP ICPR & ICMR & ICLR。5、中斷控制寄存器中斷控制寄存器包括 6 個(gè)寄存器，它們分別是：Interrupt Controller Mask register (ICMR)：該寄存器能夠屏蔽中斷源，寄存器上每 1 位對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷源，只要在相應(yīng)的位上設(shè)置 0，

16、就能屏蔽響應(yīng)的中斷。系統(tǒng)復(fù)位后，該寄存器全為 0，即所有的中斷源都被屏蔽。Interrupt Controller Pending register (ICPR)：該寄存器是一個(gè)只讀的 32 位寄存器，它顯示了所有發(fā)出中斷請(qǐng)求的中斷源。ICPR 不受寄存器 ICMP 影響，即只要中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求，即使 ICMP 屏蔽了中斷源，都會(huì)在 ICPR 相應(yīng)的位上顯示。Interrupt Controller Level register (ICLR)：該寄存器能夠決定中斷源以 IRQ 或 FIQ 中斷方式被處理。只要中斷源沒(méi)有被屏蔽，設(shè)置該寄存器后，如果是以 IRQ 中斷方式被處理，則 ICIR 相

17、應(yīng)位會(huì)置 1，如果是以 FIQ 中斷方式被處理，則 ICFR 相應(yīng)位會(huì)置 1。系統(tǒng)復(fù)位后該寄存器全為 0，則表示所有的中斷源都以 IRQ 方式被處理。Interrupt Controller IRQ Pending register (ICIP)：該寄存器是只讀的 32 位寄存器，它顯示所有沒(méi)有被屏蔽，且以 IRQ 方式請(qǐng)求的中斷源。Interrupt Controller FIQ Pending register (ICFP)：該寄存器是只讀的 32 位寄存器，它顯示所有沒(méi)有被屏蔽，且以 FIQ 方式請(qǐng)求的中斷源。Interrupt Controller Control register (

18、ICCR)：該寄存器只包括一個(gè)簡(jiǎn)單的控制位ICCRDIM。當(dāng)處理器處于“IDLE”模式時(shí)，如果該控制位被設(shè)為 1，只有非屏蔽的可用中斷源才能將處理器從“IDLE”模式中喚醒。否則，即使屏蔽了中斷源，所有的中斷源仍可以將處理器喚醒。6、中斷控制器的使用在系統(tǒng)初始化的時(shí)候，除了要完成打開(kāi) IRQ 和 FIQ 中斷開(kāi)關(guān)，還要對(duì)中斷控制器進(jìn)行設(shè)置。假設(shè)要開(kāi)啟鍵盤(pán)中斷，并以 IRQ 的方式被處理，設(shè)置以下符號(hào)：;Interrupt ControllerICMR EQU 0 x40d00004init_ICMR EQU 0 x00000010開(kāi)啟中斷源，設(shè)置屏蔽寄存器 ICMPldr r1, =ICMRl

19、dr r2, =init_ICMRstr r2,r1在 ICMR 里，KEYPAD 代表鍵盤(pán)中斷，鍵盤(pán)的中斷的位是第 5 位。在這位上設(shè) 1，則允許這些中斷源請(qǐng)求。在中斷服務(wù)例程中查詢中斷源請(qǐng)求狀態(tài)ldr r11, = REG_ICIRldr r4, r11mov r5, #0 x40000000mov r7, #5handleIdentifyLoopand r6, r4, r5cmp r6,#0 x0bne interruptIdentifymov r5, r5, LSR #0 x1sub r7, r7, #0 x1cmp r7, #0 x0bne handleIdentifyLoop以上程

20、序通過(guò)對(duì) ICIR 的 5 個(gè)狀態(tài)位進(jìn)行輪詢，當(dāng)某一位為 1 時(shí)，則表示中斷源已經(jīng)發(fā)出了中斷請(qǐng)求，然后則跳轉(zhuǎn)到 interruptIdentify 運(yùn)行。如果該 5 個(gè)中斷源沒(méi)有被屏蔽，且都以 IRQ 方式處理，則輪詢寄存器 ICPR 的效果與 ICIP 是一樣的。7、IRQ 異常中斷的響應(yīng)過(guò)程處理器響應(yīng) IRQ 異常中斷時(shí)，在執(zhí)行中斷服務(wù)例程的第一條指令前，處理器會(huì)自動(dòng)完成以下操作：保存返回地址：R14_IRQ = 下一條將要執(zhí)行的指令的地址4 個(gè)字節(jié)保存當(dāng)前狀態(tài)：SPSR_IRQ = CPSR改變處理器模式：CPSR4:0 = 0b100101) 切換到 ARM 狀態(tài)：CPSR5=02)

21、禁止 IRQ 異常中斷：CPSR1=13) 跳轉(zhuǎn)到中斷向量表的 IRQ 向量地址執(zhí)行：PC 0 x018在執(zhí)行完以上操作后，由于在地址 0 x18 處是一條跳轉(zhuǎn)指令，故程序會(huì)跳轉(zhuǎn)到 IRQ 中斷服務(wù)例程。這里需要強(qiáng)調(diào)，在 IRQ 中斷服務(wù)例程里，處理器的運(yùn)行模式已經(jīng)改變?yōu)橥獠恐袛嗄Ｊ?，因此?duì) R13 和R14，SPSR 的操作實(shí)質(zhì)是外部中斷模式（IRQ）下的 R13 和 R14，SPSR，例如，mov pc，r14，這里操作結(jié)果是將 R14_IRQ 的值賦予 PC 指針寄存器。讀者在編寫(xiě)服務(wù)例程時(shí)，唯一需要注意的是保存現(xiàn)場(chǎng)，包括保存 CPSR，服務(wù)例程里所使用的寄存器，返回地址，由于 CPSR

22、 和返回地址在進(jìn)入中斷服務(wù)例程前都已經(jīng)由處理器自動(dòng)保存。所以，服務(wù)例程的一般形式可以如下AREA IRQ_Handler，CODE, READONLYSUB LR，LR，4STMFD SP！，寄存器列表，LR.程序主體.LDMFD SP！，寄存器列表，PCEND以上程序?qū)⒎祷氐刂窚p 4 個(gè)字節(jié)的原因是因?yàn)閳?zhí)行完當(dāng)前指令后，準(zhǔn)備執(zhí)行異常中斷處理時(shí)，處理器已經(jīng)預(yù)取了 2 個(gè)指令，而正確的返回地址應(yīng)該是預(yù)取后的 PC 地址減 4 個(gè)字節(jié)。再次將LR（R14_IRQ，返回地址）保存在棧中，是為了防止在程序的主體使用 BL 再次跳轉(zhuǎn)時(shí)將保存在 LR寄存器的中斷返回地址沖失。最后使用的指令 LDMFD 恢

23、復(fù)寄存器原來(lái)的數(shù)值，標(biāo)識(shí)符表示將SPSR_IRQ 寄存器內(nèi)容復(fù)制到當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器 CPSR 中，那么 CPU 的處理器模式恢復(fù)為原來(lái)的模式，并且也打開(kāi)了 IRQ 中斷開(kāi)關(guān)?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、分析代碼結(jié)合以上說(shuō)明，對(duì)本實(shí)驗(yàn)所提供的匯編源代碼進(jìn)行分析，深入理解針對(duì)具體的硬件實(shí)現(xiàn)，軟件是如何配合工作的。2、程序的編譯和下載打開(kāi) ADS，執(zhí)行 ProjectMake ，也可以直接用快捷鍵 F7 進(jìn)行編譯、連接生成映像文件。編譯、連接生成映像編譯、連接后就生成映像文件，我們可以把它下載到 FLASH 或者 SDRAM 運(yùn)行和調(diào)試。具體辦法請(qǐng)查看文檔-ADS 實(shí)驗(yàn)調(diào)試方法。3、觀察系統(tǒng)運(yùn)行情況，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)

24、行源碼調(diào)試。【習(xí)題與思考題】1、ARM 體系結(jié)構(gòu)中有多少種異常中斷，它們分別是在什么情況下發(fā)生，并且它們是如何被組織的。2、查看 ARM 體系結(jié)構(gòu)的資料，結(jié)合本章例子程序，完善中斷向量表，為軟中斷和數(shù)據(jù)訪問(wèn)中止異常中斷編寫(xiě)服務(wù)例程，并在程序中適當(dāng)加入語(yǔ)句令程序產(chǎn)生這兩種中斷。實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)三 LinuxLinux 常用命令及工具實(shí)驗(yàn)常用命令及工具實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.VMWare 軟件的安裝2.VMware 組件工具的安裝和使用3.安裝 RedHat Linux 系統(tǒng)4.熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)境及常用指令的使用5.掌握常用的 Linux 命令的使用和操作方法【實(shí)驗(yàn)儀器】1、PC機(jī)一臺(tái)2、XSBase270 或

25、XSBase255 ARM 實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)一套3、必要的軟件安裝包【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、VMWare 軟件的安裝打開(kāi) VMWare 軟件的安裝包，按照提示安裝 VMWare 虛擬機(jī)。2、安裝 RedHat Linux 系統(tǒng)Red Hat 是目前最流行的Linux 操作系統(tǒng)，也是我們的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的平臺(tái)，因此將以Red Hat Linux 9.0 為例介紹其安裝過(guò)程。Red Hat Linux 的安裝方法很多，我們采用的是從CD-ROM 安裝。其安裝光盤(pán)共有兩張，第一張可直接從光盤(pán)啟動(dòng)，包含大部分的軟件包和一些安裝工具，第二張光盤(pán)則包含許多附加的軟件包。下面是安裝過(guò)程和注意事項(xiàng)：1）啟動(dòng)安裝程序用Linux

26、 的第一張光盤(pán)，從光驅(qū)引導(dǎo)啟動(dòng)系統(tǒng)。進(jìn)入一個(gè)啟動(dòng)界面，顯示“boot：”提示符，直接回車(chē)（enter），選擇圖形模式進(jìn)行安裝。2）選擇使用的語(yǔ)言3）選擇默認(rèn)的鍵盤(pán)設(shè)置4）選擇默認(rèn)的鼠標(biāo)設(shè)置5）設(shè)置安裝類型Red Hat Linux 提供了個(gè)人桌面、工作站、服務(wù)器和定制等多種安裝類型，根據(jù)具體情況選擇個(gè)人桌面或定制方式。6）進(jìn)行硬盤(pán)分區(qū)對(duì)硬盤(pán)進(jìn)行分區(qū)是一件非常危險(xiǎn)的工作，若沒(méi)有必要的把握，最好先對(duì)重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，以防不測(cè)。對(duì)于IDE 硬盤(pán)，Red Hat Linux 的驅(qū)動(dòng)器標(biāo)識(shí)符為“hdx”，其中“hd”表明分區(qū)所在設(shè)備的類型，這里是指IDE 硬盤(pán)。“x”為盤(pán)號(hào)（a 為基本盤(pán)，b 為基本從

27、屬盤(pán)，c 為輔助主盤(pán)，d 為輔助從屬盤(pán)），“”代表分區(qū)，前四個(gè)分區(qū)用數(shù)字1 到4 表示，它們是主分區(qū)或擴(kuò)展分區(qū)，從5 開(kāi)始就是邏輯分區(qū)。對(duì)用戶而言無(wú)論有幾個(gè)分區(qū)，分給哪個(gè)目錄使用，它歸根結(jié)底就只有一個(gè)根目錄，一個(gè)獨(dú)立且唯一的文件結(jié)構(gòu)。Red Hat Linux 采用了“裝載”的處理方法，將一個(gè)分區(qū)和一個(gè)目錄聯(lián)系起來(lái)，因此每個(gè)分區(qū)都是用來(lái)組成整個(gè)文件系統(tǒng)的一部分。Linux 最少需要兩個(gè)分區(qū)，一個(gè)Linux native（文件）分區(qū)，一個(gè)Linux swap（交換）分區(qū)。其中Linux native 分區(qū)是存放Linux 系統(tǒng)文件的分區(qū)，它只能用EXT2 的分區(qū)類型，在分區(qū)時(shí)應(yīng)該將載入點(diǎn)設(shè)置為“

28、/”目錄。SWAP 分區(qū)則用做交換空間，它主要是把主內(nèi)存上暫時(shí)不用得數(shù)據(jù)存起來(lái)，在需要的時(shí)候再調(diào)進(jìn)內(nèi)存內(nèi)。一般建議分區(qū)方案如下：SWAP 分區(qū)：SWAP 分區(qū)至少要等于系統(tǒng)上實(shí)際內(nèi)存的容量，一般來(lái)說(shuō)它的大小是內(nèi)存的兩倍。/boot 分區(qū)，它包含了操作系統(tǒng)的內(nèi)核和在啟動(dòng)系統(tǒng)過(guò)程中所要用到的文件，建這個(gè)分區(qū)是很有必要的，因?yàn)槟壳按蠖鄶?shù)的PC 機(jī)要受到BIOS 的限制，況且如果有了一個(gè)單獨(dú)的/boot 啟動(dòng)分區(qū)，即使主要的根分區(qū)出現(xiàn)了問(wèn)題，計(jì)算機(jī)依然能夠啟動(dòng)。這個(gè)分區(qū)的大小約在50MB100MB 之間。/分區(qū)：這是根目錄掛載的位置。系統(tǒng)運(yùn)行所需要的其它文件都在該分區(qū)上，這個(gè)分區(qū)的大小約在1.7GB5

29、GB 之間。假如是初次安裝Linux 系統(tǒng)，你最好選擇自動(dòng)分區(qū)的方式。當(dāng)然，如果你對(duì)Linux 較為熟悉，也可以用系統(tǒng)配制的硬盤(pán)管理工具Disk Druid 來(lái)定制所需要的分區(qū)，它既可以根據(jù)用戶的要求創(chuàng)建和刪除硬盤(pán)分區(qū)，還可以為每個(gè)分區(qū)管理載入點(diǎn)。7）設(shè)置文件系統(tǒng)為EXT28）配置引導(dǎo)裝載程序選擇LILO 作為引導(dǎo)安裝程序。LILO 可以安裝在：第一硬盤(pán)的主引導(dǎo)區(qū)（MBR）或Linux 分區(qū)的引導(dǎo)扇。如果你想使用LILO 來(lái)做雙啟動(dòng)的話，你需要選擇第一種，如果是想用Linux 啟動(dòng)軟盤(pán)或其他系統(tǒng)引導(dǎo)器引導(dǎo)Linux，請(qǐng)選擇第二種方式，即將LILO 安裝在Linux分區(qū)的引導(dǎo)扇區(qū)。9）網(wǎng)絡(luò)配置1

30、0）防火墻配置11）選擇其它支持語(yǔ)言12）時(shí)區(qū)配置13）設(shè)置root 密碼14）選擇軟件包組15）籌建引導(dǎo)盤(pán)16）配置顯卡（可以參考視頻內(nèi)容進(jìn)行安裝）3、VMware 組件工具的安裝和使用安裝 VMware 虛擬機(jī)中的組件工具，實(shí)現(xiàn)文件和 WINXP 的共享。4、掌握常用的 Linux 命令的使用和操作方法Linux 登陸和退出文件命令目錄和層次命令目錄和文件安全性磁盤(pán)存儲(chǔ)命令進(jìn)程命令Vi 編輯文件實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)四 MakefileMakefile 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解Makefile的基本概念和基本結(jié)構(gòu)2、初步掌握編寫(xiě)簡(jiǎn)單Makefile的方法3、了解遞歸Make的編譯過(guò)程4、初步掌握利用G

31、NU Make編譯應(yīng)用程序的方法實(shí)驗(yàn)原理2、了解 Makefile 的基本概念和基本結(jié)構(gòu)在 Linux 或 Unix 環(huán)境下，對(duì)于只含有幾個(gè)源代碼文件的小程序（如 hello.c）的編譯，可以手工鍵入 gcc 命令對(duì)源代碼文件逐個(gè)進(jìn)行編譯；然而在大型的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，可能涉及幾十到幾百個(gè)源文件，采用手工鍵入的方式進(jìn)行編譯，則非常不方便，而且一旦修改了源代碼，尤其頭文件發(fā)生了的修改，采用手工方式進(jìn)行編譯和維護(hù)的工作量相當(dāng)大，而且容易出錯(cuò)。所以在 Linux 或 Unix 環(huán)境下，人們通常利用 GNU make 工具來(lái)自動(dòng)完成應(yīng)用程序的維護(hù)和編譯工作。實(shí)際上，GNU make 工具通過(guò)一個(gè)稱為 Mak

32、efile 的文件來(lái)完成對(duì)應(yīng)用程序的自動(dòng)維護(hù)和編譯工作。Makefile 是按照某種腳本語(yǔ)法編寫(xiě)的文本文件，而 GNU make 能夠?qū)?Makefile 中指令進(jìn)行解釋并執(zhí)行編譯操作。Makefile 文件定義了一系列的規(guī)則來(lái)指定哪些文件需要先編譯，哪些文件需要后編譯，哪些文件需要重新編譯，甚至于進(jìn)行更復(fù)雜的功能操作。GNU make 工作時(shí)的執(zhí)行步驟如下：讀入所有的 Makefile。讀入被 include 的其它 Makefile。初始化文件中的變量。推導(dǎo)隱晦規(guī)則，并分析所有規(guī)則。為所有的目標(biāo)文件創(chuàng)建依賴關(guān)系鏈。根據(jù)依賴關(guān)系，決定哪些目標(biāo)要重新生成。執(zhí)行生成命令?！緦?shí)驗(yàn)儀器】1、裝有 L

33、inux 操作系統(tǒng)的 PC 機(jī)一臺(tái)2、XSBase270 或 XSBase255 ARM 實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)一套（暫時(shí)不用）【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】一、使用命令行的方式手動(dòng)編譯程序方法1、利用文本編輯器創(chuàng)建 hello.c 文件/hello.c/written by Emdoor#include int main()printf(Welcome Emdoor!n);return 1;2、手動(dòng)編譯 hello 應(yīng)用程序在 hello.c 的目錄的終端下輸入：rootlocal$ gcc c hello.c rootlocal$gcc hello.o o hello通過(guò) ls 命令查看當(dāng)前目錄下是否生成源代碼 he

34、llo.c 的 object 文件 hello.o 和可執(zhí)行文件 hello，運(yùn)行可執(zhí)行文件 hello。查看一下運(yùn)行結(jié)果。rootlocal$./hello3、修改 hello.c 文件，重新手動(dòng)編譯應(yīng)用程序。4、刪除 hello.o 和 hello 文件rootlocal$rm f hello.orootlocal$rm f hello二、利用 GNU make 自動(dòng)編譯應(yīng)用程序方法1、 利用文本編輯器創(chuàng)建一個(gè) makefile 文件，并將其保存到與 hello.c 相同的目錄下。# makefile test for hello program#written by EmdoorCC=g

35、ccCFLAGS=all: hellohello: hello.o$(CC) $(CFLAGS) hello.o o hellohello.o: hello.c$(CC) $(CFLAGS) c hello.c o hello.oclean:rm rf hello *.o2、先后執(zhí)行如下命令rootlocal$makerootlocal$lsrootlocal$./hello查看并記錄所生成的文件和運(yùn)行的結(jié)果。3、執(zhí)行 make clean 命令：rootlocal$make clean4、修改 hello.c 文件，重復(fù)第 2、3 步操作，查看并記錄所生成的文件和運(yùn)行結(jié)果，并與手動(dòng)編譯進(jìn)行比

36、較，寫(xiě)出你的結(jié)論。5、重新編輯 makefile 文件（斜黑體表示修改部分）# makefile test for hello program#written by EmdoorCC=gccCFLAGS=OBJS=hello.oall: hellohello: $(OBJS)$(CC) $(CFLAGS) $ -o $hello.o: hello.c$(CC) $(CFLAGS) c $ -o $clean:rm rf hello *.o6、重復(fù)第 2，3 步操作，查看并記錄所生成的文件和運(yùn)行的結(jié)果。比較這兩種操作，寫(xiě)出你的結(jié)論。同時(shí)指出$ 、$、$在上述 Makefile 中的含義。三、多個(gè)

37、.c 文件的編譯1、創(chuàng)建文件 hello1.c、hello2.c、hello.h 和 makefile/hello1.c/written by Emdoor#include int main()printf(Welcome Emdoor!n);test2();return 1;/hello2.c/written by Emdoorinclude hello2.h#include void test2(void)printf(Welcome Emdoor! hello2n);/hello2.h/written by Emdoorvoid test2(void);# makefile test f

38、or multi files program#written by EmdoorCC=gccCFLAGS=OBJS=hello1.o hello2.oall: hellohello: $(OBJS)$(CC) $(CFLAGS) $ -o $hello1.o: hello1.c$(CC) $(CFLAGS) c $ -o $hello2.o: hello2.c$(CC) $(CFLAGS) c $ -o $clean:rm rf hello *.o2、先后執(zhí)行如下命令rootlocal$makerootlocal$lsrootlocal$./hello查看并記錄所生成的文件和運(yùn)行的結(jié)果， 寫(xiě)出

39、你的結(jié)論。3、修改 makefile 文件（斜黑體表示修改部分）# makefile test for multi files program#written by EmdoorCC=gccCFLAGS=CFILES=$(wildcard *.c)OBJS=$(CFILES:%c=%.o)all: hellohello: $(OBJS)$(CC) $(CFLAGS) o hello $(OBJS).c.o:$(CC) c $ HelpLoad用法load kernel/ramdisk描述把存放在 FLASH 中的映像文件拷貝到 SDRAM 中。在 Autoboot過(guò)程中會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，把內(nèi)核映像從

40、 FLASH 加載到 SDRAM 中。參數(shù)Kernel把內(nèi)核映像從 FLASH 拷貝到 SDRAM 中Ramdisk從 FLASH 中拷貝 RAMDISK 到 SDRAM舉例Bboot load kernelbootp用法Bootp描述運(yùn)行 bootp 命令用來(lái)獲取 HOST 主機(jī)發(fā)送的 BOOTP 的數(shù)據(jù)包，解析BOOTP 的數(shù)據(jù)包，獲取本機(jī)的 IP 地址tftp用法Tftp 文件名 address/loader/kernel/root/ramdisk描述通過(guò)以太網(wǎng)下載主機(jī)的數(shù)據(jù)或文件到目標(biāo)平臺(tái)的 SDRAM參數(shù)文件名 - 主機(jī)平臺(tái)需要傳輸?shù)奈募鹟oader - 把傳輸?shù)侥繕?biāo)平臺(tái)的文件放置

41、在 SDRAM 的 loader 區(qū)域kernel - 把傳輸?shù)侥繕?biāo)平臺(tái)的文件放置在 SDRAM 的 kernel 區(qū)域root - 把傳輸?shù)侥繕?biāo)平臺(tái)的文件放置在 SDRAM 的 root 區(qū)域ramdisk - 把傳輸?shù)侥繕?biāo)平臺(tái)的文件放置在 SDRAM 的 ramdisk 區(qū)域address - 把傳輸?shù)侥繕?biāo)平臺(tái)的文件放置在 SDRAM 的指定地址舉例Bboot tftp zImage kernelflash用法Flash loader/kernel/root/ramdisk描述把 SDRAM 中的數(shù)據(jù)燒錄到 FLASH 中特定的地址參數(shù)loader - 把 SDRAM 中的數(shù)據(jù)燒錄到 FL

42、ASH 中的 loader 區(qū)域kernel 把 SDRAM 中的數(shù)據(jù)燒錄到 FALSH 中的 kernel 區(qū)域root 把 SDRAM 中的數(shù)據(jù)燒錄到 FLASH 中的 root 區(qū)域ramdisk 把 SDRAM 中的數(shù)據(jù)燒錄到 FLASH 中的 ramdisk 的區(qū)域舉例Bboot flash kernelerase用法erase loader/kernel/ramdisk/root描述擦除 FALSH 中的相應(yīng)區(qū)域參數(shù)loader 擦除 FALSH 中 loder 區(qū)域kernel 擦除 FLASH 中的 kernel 區(qū)域root 擦除 FLASH 中的 root 區(qū)域ramdis

43、k 擦除 FLASH 中的 ramdisk 區(qū)域舉例bboot erase kernel 實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六 LinuxLinux 內(nèi)核編譯實(shí)驗(yàn)內(nèi)核編譯實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、了解 Linux 內(nèi)核源代碼的目錄結(jié)構(gòu)及各目錄的相關(guān)內(nèi)容2、了解 Linux 內(nèi)核各配置選項(xiàng)內(nèi)容和作用3、掌握 Linux 內(nèi)核配置文件 config.in 的作用4、掌握 Linux 內(nèi)核的編譯過(guò)程5、掌握將新增內(nèi)核代碼加入到 Linux 內(nèi)核結(jié)構(gòu)中的方法【實(shí)驗(yàn)原理】1內(nèi)核源代碼目錄介紹Linux 內(nèi)核源代碼可以從網(wǎng)上下載（/pub/linux/v2.4） 。一般主機(jī)平臺(tái)的 Linux (

44、如紅旗 Linux)源代碼在根目錄下的/usr/src/linux 目錄下。內(nèi)核源代碼的文件按樹(shù)形結(jié) 構(gòu)進(jìn)行組織的，在源代碼樹(shù)最上層的可以看到如下的一些目錄：（1） 、arch：arch 子目錄包括所有與體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的內(nèi)核代碼。arch 的每一個(gè)子目錄都 代表一個(gè) Linux 所支持的體系結(jié)構(gòu)。例如：arm 目錄下就是 arm 體系架構(gòu)的處理器目錄，包 含我們使用的 PXA 處理器。（2） 、include：include 子目錄包括編譯內(nèi)核所需要的頭文件。與 ARM 相關(guān)的頭文件 在 include/asm-arm 子目錄下。（3） 、init：這個(gè)目錄包含內(nèi)核的初始化代碼，但不是系統(tǒng)的引導(dǎo)

45、代碼，其中所包含 main.c和 Version.c 文件是研究 Linux 內(nèi)核的起點(diǎn)。（4） 、mm：該目錄包含所有獨(dú)立于 CPU 體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)存管理代碼，如頁(yè)式存儲(chǔ)管理 內(nèi)存的分配和釋放等。與 ARM 體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的代碼在 arch/arm/mm 中。（5） 、Kernel：這里包括主要的內(nèi)核代碼，此目錄下的文件實(shí)現(xiàn)大多數(shù) Linux 的內(nèi)核函 數(shù)，其中最重要的文件是 sched.c。與 Xscale 體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的代碼在 arch/arm-pxa/kernel 目錄 中。（6） 、Drives：此目錄存放系統(tǒng)所有的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，每種驅(qū)動(dòng)程序各占一個(gè)子目錄。（a） 、/block：塊設(shè)備

46、驅(qū)動(dòng)程序。塊設(shè)備包括 IDE 和 scsi 設(shè)備。（b） 、/char：字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。如串口、鼠標(biāo)等。（c） 、/cdrom：包含 Linux 所有的 CD-ROM 代碼。（d） 、/pci：PCI 卡驅(qū)動(dòng)程序代碼，包含 PCI 子系統(tǒng)映射和初始化代碼等。（e） 、/scsi：包含所有的 SCSI 代碼以及 Linux 所支持的所有的 SCSI 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序代碼。（f） 、/net：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。（g） 、/sound：聲卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。（7） 、lib 目錄放置內(nèi)核的庫(kù)代碼；（8） 、net 目錄包含內(nèi)核與網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)的代碼；（9） 、ipc 目錄包含內(nèi)核進(jìn)程通信的代碼；（10） 、f

47、s 目錄是所有的文件系統(tǒng)代碼和各種類型的文件操作代碼，它的每一個(gè)子目錄支持一個(gè)文件系統(tǒng)，如 JFFS2；（11） 、scripts 目錄包含用于配置內(nèi)核的腳本文件等。每個(gè)目錄下一般都有 depend 文件 和一個(gè) makefile 文件，他們是編譯時(shí)使用的輔助文件，仔細(xì)閱讀這兩個(gè)文件對(duì)弄清各個(gè)文件 之間的相互依托關(guān)系很有幫助。2內(nèi)核的配置的基本結(jié)構(gòu)Linux 內(nèi)核的配置系統(tǒng)由四個(gè)部分組成（1） 、Makefile：分布在 Linux 內(nèi)核源碼中的 Makefile，定義 Linux 內(nèi)核的編譯規(guī)則；頂層 Makefile 是整個(gè)內(nèi)核配置、編譯的總體控制文件；（2） 、配置文件(config.i

48、n)：給用戶提供配置選擇的功能；.config：內(nèi)核配置文件，包 括由用戶選擇的配置選項(xiàng)，用來(lái)存放內(nèi)核配置后的結(jié)果；（3） 、配置工具：包括對(duì)配置腳本中使用的配置命令進(jìn)行解釋的配置命令解釋器和配置 用戶界面（基于字符界面：make config；基于 Ncurses 圖形界面：make menuconfig；基于 xWindows 圖形界面：make xconfig）（4） 、Rules.make：規(guī)則文件，被所有的 Makefile 使用。3編譯內(nèi)核的常用命令精簡(jiǎn) Linux 內(nèi)核常用命令包括：Make Config，dep，clean，mrproper，zImage，bzImage，Mod

49、ules，Modules_Install（1） 、Make config：內(nèi)核配置，調(diào)用./scripts/Configure 按照 arch/i386/config.in 來(lái)進(jìn)行 配置。命令執(zhí)行后產(chǎn)生文件.config，其中保存著配置信息。下次在做 make config 時(shí)將產(chǎn)生 新的.config 文件，原文件 config 更名為 config.old(2)、 make dep：尋找依存關(guān)系。產(chǎn)生兩個(gè)文件. depend 和.hdepend，其中.hdepend 表 示每個(gè).h 文件都包含其他哪些嵌入文件。而.depend 文件有多個(gè)，在每個(gè)會(huì)產(chǎn)生目標(biāo)文件(.o) 文件的目錄下均有，它

50、表示每個(gè)目標(biāo)文件都依賴于哪些嵌入文件(.h)(3)、make clean：清除以前構(gòu)核所產(chǎn)生的所有的目標(biāo)文件，模塊文件，核心以及一些臨時(shí)文件等，不產(chǎn)生任何文件(4)、 make rmproper：刪除所有以前在構(gòu)核過(guò)程所產(chǎn)生的所有文件，及除了做 make clean 外，還要?jiǎng)h除.config，.depend 等文件，把核心源碼恢復(fù)到最原始的狀態(tài)。下次構(gòu)核時(shí)必須進(jìn)行重新配置；(5)、make，make zImage， make bzImage：（a） 、make：構(gòu)核。通過(guò)各目錄的 Makefile 文件進(jìn)行，會(huì)在各個(gè)目錄下產(chǎn)生一大堆目 標(biāo)文件，如核心代碼沒(méi)有錯(cuò)誤，將產(chǎn)生文件 vmlinux，

51、這就是所構(gòu)的核心。并產(chǎn)生映像文件 system.map 通過(guò)各目錄的 makefile 文件進(jìn)行。.version 文件中的數(shù)加 1，表示版本號(hào)的變化。(b)、makezImage：在make的基礎(chǔ)上產(chǎn)生壓縮的核心映像文件./arch/$(ARCH)/boot/zImage以及./arch/$(ARCH)/boot/compressed 目錄下產(chǎn)生一些臨時(shí)文件。(c)、make bzImage：在 make 的基礎(chǔ)上產(chǎn)生壓縮比例更大的核心映像文件./arch/$(ARCH)/ boot/bzImage 以及./arch/$(ARCH)/boot/compressed 目錄下產(chǎn)生一些臨時(shí)文件。4

52、內(nèi)核編譯過(guò)程（1）make mrproper：刪除所有以前在構(gòu)核過(guò)程所產(chǎn)生的所有文件（2）make menuconfig：內(nèi)核配置（3）make dep：尋找依存關(guān)系（4）make zImage：產(chǎn)生壓縮的核心映像文件內(nèi)核編譯完畢之后，生成 zImage 內(nèi)核映象文件保存在源代碼的 arch/arm/boot/目錄下。5內(nèi)核配置項(xiàng)介紹首先切換 linux 源代碼所在的目錄，并終端輸入 make menuconfig，系統(tǒng)彈出基于 Ncurses 內(nèi)核配置圖形界面，便可進(jìn)行內(nèi)核選項(xiàng)的配置。root$make menuconfig6添加驅(qū)動(dòng)到 linux 內(nèi)核對(duì)于一個(gè)開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，將自己開(kāi)發(fā)的內(nèi)核代

53、碼添加到 Linux 內(nèi)核中，需要有三個(gè)步驟。（1）確定把自己的開(kāi)發(fā)代碼放入到內(nèi)核的位置；（2）把自己開(kāi)發(fā)的功能增加到 Linux 內(nèi)核的配置選項(xiàng)中，使用戶能夠選擇此功能；（3）構(gòu)建子目錄 Makefile，根據(jù)用戶的選擇，將相應(yīng)的代碼編譯 Linux 內(nèi)核中。【實(shí)驗(yàn)儀器】1、裝有 Linux 操作系統(tǒng)的 PC 機(jī)一臺(tái)；2、XSBase270 或 XSBase255 ARM 實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)一套【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】（1）利用光盤(pán)上提供的 Linux 源代碼，具體分析遞歸性 makefile 的結(jié)構(gòu)，畫(huà)出一個(gè)從最頂層 makefile 到最底層所經(jīng)過(guò)的文件路徑和所需要的變量。（2）利用光盤(pán)上提供的 Linu

54、x 源代碼，寫(xiě)出編譯 Linux 內(nèi)核的具體過(guò)程。（3）利用光盤(pán)上提供的 Linux 源代碼，然后用 make menuconfig 命令對(duì)內(nèi)核的配置進(jìn)行修改，記下具體修改的配置選項(xiàng)并保存退出，然后用 diff 命令比較.config 和.oldconfig.old 兩個(gè)新舊配置的差別，同時(shí)與記下的配置選項(xiàng)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，寫(xiě)出你的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)七實(shí)驗(yàn)七 驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解Linux 驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)2、掌握Linux 驅(qū)動(dòng)程序常用結(jié)構(gòu)體和操作函數(shù)的使用方法3、初步掌握Linux 驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)方法及過(guò)程4、掌握Linux 驅(qū)動(dòng)程序的加載方法實(shí)驗(yàn)原理1驅(qū)動(dòng)程序介紹

55、驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)將應(yīng)用程序如讀、寫(xiě)等操作正確無(wú)誤的傳遞給相關(guān)的硬件，并使硬件能夠做出正確反應(yīng)的代碼。驅(qū)動(dòng)程序像一個(gè)黑盒子，它隱藏了硬件的工作細(xì)節(jié)，應(yīng)用程序只需要通過(guò)一組標(biāo)準(zhǔn)化的接口實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的操作。2Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序分類Linux 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在Linux 的內(nèi)核源代碼中占有很大的比例，源代碼的長(zhǎng)度日益增加，主要是驅(qū)動(dòng)程序的增加。雖然Linux 內(nèi)核的不斷升級(jí)，但驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)還是相對(duì)穩(wěn)定。Linux 系統(tǒng)的設(shè)備分為字符設(shè)備(char device)，塊設(shè)備(block device)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(network device)三種。字符設(shè)備是指在存取時(shí)沒(méi)有緩存的設(shè)備，而塊設(shè)備的讀寫(xiě)都有緩存來(lái)

56、支持，并且塊設(shè)備必須能夠隨機(jī)存取(random access)。典型的字符設(shè)備包括鼠標(biāo)，鍵盤(pán)，串行口等。塊設(shè)備主要包括硬盤(pán)軟盤(pán)設(shè)備，CD-ROM等。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在Linux 里做專門(mén)的處理。Linux 的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是基于BSD unix 的socket 機(jī)制。在系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)程序之間定義有專門(mén)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(sk_buff)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。系統(tǒng)有支持對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的緩存，提供流量控制機(jī)制，提供對(duì)多協(xié)議的支持。3驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序經(jīng)過(guò)系統(tǒng)調(diào)用，進(jìn)入核心層，內(nèi)核要控制硬件需要通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)，驅(qū)動(dòng)程序相當(dāng)于內(nèi)核與硬件之間的“系統(tǒng)調(diào)用”。內(nèi)核模塊內(nèi)核模塊是Linux 內(nèi)核的重要組成要素，內(nèi)核模塊能在L

57、inux系統(tǒng)啟動(dòng)之后能夠動(dòng)態(tài)進(jìn)行裝載和卸載，因此不需對(duì)內(nèi)核進(jìn)行重新編譯或重啟系統(tǒng)就可將內(nèi)核的一部分替換掉，Linux 內(nèi)核的所有設(shè)備驅(qū)動(dòng)，文件系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等可做成模塊的形式來(lái)提供。在所有的模塊中需記錄編譯的內(nèi)核版本信息，并與當(dāng)前執(zhí)行的內(nèi)核版本一致。即，模塊具有版本依賴性，如果不一樣就會(huì)出錯(cuò)，當(dāng)然可以在模塊程序中的include之前通過(guò)宏定義#define_NO_VERSION_表明不定義模塊的版本信息。內(nèi)核模塊程序與一般應(yīng)用程序之間主要不同之處是，模塊程序沒(méi)有main()函數(shù)，模塊程序在裝載時(shí)調(diào)用init_module(void)函數(shù)添加到內(nèi)核中，在卸載時(shí)調(diào)用voidcleanup_modu

58、le( )函數(shù)從內(nèi)核中卸載。另外一個(gè)應(yīng)用程序從頭到尾只執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，但一個(gè)模塊可以把響應(yīng)未來(lái)請(qǐng)求的事務(wù)登記到內(nèi)核中，然后等待系統(tǒng)調(diào)用。init_module( ) register_capability( )printk( ). . . . .cleanup_module( ) unregister_capability( )insmodrmmodModule Kernelcapabilities圖 7-2內(nèi)核模塊程序結(jié)構(gòu)4主、從設(shè)備號(hào)應(yīng)用程序通過(guò)設(shè)備文件系統(tǒng)（devfs）的名字(或節(jié)點(diǎn))訪問(wèn)硬件設(shè)備，所有的設(shè)備節(jié)點(diǎn)在/dev目錄下。利用mknod命令生成設(shè)備文件系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)，但只有超級(jí)用戶才能

59、生成設(shè)備文。Mknod 命令必須要有設(shè)備名和設(shè)備類型，主設(shè)備號(hào)（Major Number），次設(shè)備號(hào)（Minor Number）等3 個(gè)參 數(shù)。主設(shè)備號(hào)用于內(nèi)核區(qū)分設(shè)備驅(qū)動(dòng)，次設(shè)備號(hào)用于設(shè)備驅(qū)動(dòng)區(qū)分設(shè)備。一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)可能控制多個(gè)設(shè)備。新的設(shè)備驅(qū)動(dòng)要有新的主設(shè)備號(hào)。在內(nèi)核源代碼的Documentation /devices.txt中定義了所有設(shè)備的主設(shè)備號(hào)。在創(chuàng)建設(shè)備的時(shí)候不要與常用的設(shè)備好沖突。下面/dev/hda1 是設(shè)備名，b 表示block設(shè)備(c表示字符設(shè)備)。127是主設(shè)備號(hào)，1是次設(shè)備號(hào)。次設(shè)備號(hào)可以是0 255 之間的值，限制為8bit。rootlocalhost$ mknod

60、/dev/hda1 b 127 1rootlocalhost$ ls al /dev/hda1rootlocalhost$ brw-rw- 1 root disk 3 1 Mar 25 12:00 /dev/hda15驅(qū)動(dòng)程序基本框架如果采用模塊方式編寫(xiě)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，通常至少要實(shí)現(xiàn)設(shè)備初始化模塊、設(shè)備打開(kāi)模塊、數(shù)據(jù)讀寫(xiě)與控制模塊、中斷處理模塊（有的驅(qū)動(dòng)程序沒(méi)有）、設(shè)備釋放模塊和設(shè)備卸載模塊等幾個(gè)部分。下面給出一個(gè)典型的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的基本框架。，從中不難體會(huì)到這幾個(gè)關(guān)鍵部分是如何組織起來(lái)的。/* 打開(kāi)設(shè)備模塊 */static int xxx_open(struct inode *inode, struct file *file