嵌入式开发课程设计报告.docx

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嵌入式开发课程设计报告

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：

2016年1月11日—2016年1月14日

成绩：

评语：

通信与信息工程学院

二〇一六年

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20

参考文献22

嵌入式课程设计

1设计要求

1.1基本题型

（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

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。

mount192.168.1.12:

/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。

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

高级设置下端口号COM1

进入虚拟机设置，串行端口

3设计过程及结果

3.1实现交叉编译环境

结果：

3.2第几小组成员步骤

（1）创建工作目录

【root@vm-dev~】#mkdirwinter

【root@vm-devwinter】#cdwinter

（2）编写winter.c文件

【root@vm-dev~】#viwinter.c

（3）编写Makefile文件

CC=armv4l-unknown-linux-gcc

EXEC=clientserver

OBJS=client.oserver.o

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~】#makeclean

【root@vm-devwinter】#make

（5）源程序

#include

intmain（void）

{

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

（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。

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：

intsocket（intfamily,inttype,intprotocol）;

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：

intbind（intsockfd,structsockaddr*addr,intaddrlen）;

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：

intlisten（intsockfd,intbacklog）;

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：

Intaccept（intsockfd,void*addr,int*addrlen）;

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structsockaddr-in的指针。

Addrlen：

表示地址的长度。

（5）connect（）

格式：

intconnect（intsockfd,structsockaddr*serv_addr,intaddrlen）;

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：

Intsend（intsockfd,constvod*msg,intlen,intflags）;

功能：

发送信息。

格式2：

Intrecv（intsockfd,void*buf,intlen,usignedintflags）;

作用：

用于流式socket、数据报socket内部之间的通信。

（7）close（）和shutdown（）

格式：

Close（intsockfd）

或

Intshutdown（intsockfd,intf）;

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unsingedlong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。

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,（stuctsockaddr*）&my_addr,sizeof（stuctsockaddr））;

/*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。

（4）实现步骤

①建立工作目录

【root@vm-dev~】#mkdirserver

【root@vm-devserver】#cdserver

【root@vm-devserver】#viserver.c

【root@vm-dev~】#mkdirclient

【root@vm-devclient】#cdclient

【root@vm-devclient】#viclient.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–oserver.cserver生成程序server。

ⅱ.在编写完TCP客户端程序client.c后，用armv4l-unknown-linux-gcc–oclient.cclient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

#./client192.168.1.12（192.168.1.12为本机的ip地址）

ⅴ.输出：

#server:

gotconnectionfrom192.168.1.12

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：

客户端：

注:

源程序

客户端代码

#include

#include

#include

#include

#include//数据类型定义

#include//定义数据结构

#include

#include

#include

#include//AF_INET相关操作函数

#defineSERVER_PORT8887/*客户机连接远程主机的端口*/

#defineMAXDATASIZE100/*每次可以接收的最大字节*/

#defineSERVER_IP"192.168.1.13"/*服务器的IP地址*/

//#defineWELCOME“******WELCOMETOTHECHATROOM*****”

intmain（）

{

intsockfd,numbytes;

charbuf[MAXDATASIZE];

structsockaddr_inserver_addr;

printf（"\n======================clientinitialization======================\n"）;

if（（sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0））==-1）

{

perror（"socket"）;

exit

（1）;

}

//结构体的定义与初始化

server_addr.sin_family=AF_INET;//使用IPv4的协议

server_addr.sin_port=htons（SERVER_PORT）;//端口号,htons（）把16位值从主机字节序转换成网络字节序

server_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr（SERVER_IP）;ip地址

bzero（&（server_addr.sin_zero）,sizeof（server_addr.sin_zero））;

//将第一个参数所指的内存区域前sizeof（第二个参数）个字符清零

if（connect（sockfd,（structsockaddr*）&server_addr,sizeof（structsockaddr_in））==-1）//）&server_addr服务器端地址

{

perror（"connect"）;

exit

（1）;

}

//循环输入文字

while

（1）

{

bzero（buf,MAXDATASIZE）;

printf（"\nBeginreceive...\n"）;

if（（numbytes=recv（sockfd,buf,MAXDATASIZE,0））==-1）

//buf接收数据缓冲区，numbytes接收的字节数

{

perror（"recv"）;

exit

（1）;

}

elseif（numbytes>0）

{

intlen,bytes_sent;

buf[numbytes]='\0';

printf（"Received:

%s\n",buf）;

printf（"Send:

"）;

charmsg[MAXDATASIZE];

scanf（"%s",msg）;

len=strlen（msg）;

//发送至服务器

if（send（sockfd,msg,len,0）==-1）

//msg要发送的数据指针

{

perror（"senderror"）;

}

}

else

{

//numbytes=0，表示socket已断开

printf（"soketend!

\n"）;

}

}

close（sockfd）;

return0;

}

服务器端代码

#include

#include//包含套接字函数库

#include

#include//包含AF_INET相关结构

#include//包含AF_INET相关操作的函数

#include

#include

#include

#include

#include

#defineMYPORT8887

#defineMYKEY12345

#defineSIZE10240

intmain（）

{

charbuf[100];

memset（buf,0,100）;

intserver_sockfd,client_sockfd;

socklen_tserver_len,client_len;//?

structsockaddr_inserver_sockaddr,client_sockaddr;

printf（"\n======================serverinitialization======================\n"）;

server_sockfd=socket（AF_INET,SOCK_STREAM,0）;//定义套接字类型

server_sockaddr.sin_family=AF_INET;

server_sockaddr.sin_port=htons（MYPORT）;

server_sockaddr.sin_addr.s_addr=htonl（INADDR_ANY）;

server_len=sizeof（server_sockaddr）;

//允许重复使用本地地址和套接字绑定

inton=1;

setsockopt（server_sockfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&on,sizeof（on））;

//绑定端口

if（bind（server_sockfd,（structsockaddr*）&server_sockaddr,server_len）==-1）

{

perror（"bind"）;

exit

（1）;

}

//监听端口

if（listen（server_sockfd,5）==-1）

{

perror（"listen"）;

exit

（1）;

}

client_len=sizeof（client_sockaddr）;

pid_tppid,pid;

while

（1）

{

if（（client_sockfd=accept（server_sockfd,（structsockaddr*）&client_sockaddr,&client_len））==-1）

{

perror（"accepterror"）;

exit

（1）;

}

else

{

send（client_sockfd,"YouhaveconnectServer!

",strlen（"YouhaveconnectServer!

"）,0）;

}

printf（"\n%s:

%dLoginserver!

\n\n",inet_ntoa（client_sockaddr.sin_addr）,ntohs（client_sockaddr.sin_port））;

//,inet_ntoa将32位二进制形式的IP地址转换为数字点形式的IP地址

ppid=fork（）;//创建子进程

if（ppid==-1）

{

printf（"fork1failed:

"）;

}

elseif（ppid==0）//子进程用于接收客户端信息并发送

{

intrecvbytes;

pid=fork（）;//再次创建子进程

if（pid==-1）

{

printf（"fork2failed:

"）;

exit

（1）;

}

elseif（pid==0）//子进程的子进程用于接收消息

{

while

（1）

{

bzero（buf,100）;

if（（recvbytes=recv（client_sockfd,buf,100,0））==-1）

{

perror（"readclient_sockfdfailed:

"）;

}