研究 Xmodem 协议必看的 11个问题 Xmodem 协议作为串口数据传输主要的方式之一,恐怕只有做过 bootloader 的才有机会接触一下, 网上有关该协议的内容要么是英语要么讲解不详细。笔者以前写 bootloader 时研究过 1k-Xmodem ,参考了不少相关资料。这里和大家交流一下我对 Xmodem 的理解,多多指教! 1. Xmodem 协议是什么? XMODEM协议是一种串口通信中广泛用到的异步文件传输协议。分为标准Xmodem 和 1k-Xmodem 两种,前者以 128字节块的形式传输数据,后者字节块为 1k 即 1024字节,并且每个块都使用一个校验和过程来进行错误检测。在校验过程中如果接收方关于一个块的校验和与它在发送方的校验和相同时,接收方就向发送方发送一个确认字节 (ACK。由于 Xmodem 需要对每个块都进行认可, 这将导致性能有所下降, 特别是延时比较长的场合, 这种协议显得效率更低。 除了 Xmodem ,还有 Ymodem , Zmodem 协议。他们的协议内容和 Xmodem 类似,不同的是 Ymodem 允许批处理文件传输,效率更高; Zmodem 则是改进的了Xmodem ,它只需要对损坏的块进行重发,其它正确的块不需要发送确认字节。减少了通信量。 2. Xmodem 协议相关控制字符 SOH 0x01 STX 0x02 EOT 0x04 ACK 0x06 NAK 0x15
CAN 0x18 CTRLZ 0x1A 3.标准 Xmodem 协议(每个数据包含有 128字节数据帧格式 _______________________________________________________________ | SOH | 信息包序号 | 信息包序号的补码 | 数据区段 | 校验和 | |_____|____________|___________________|__________|____________| 4. 1k-Xmodem (每个数据包含有 1024字节数据帧格式 _______________________________________________________________ | STX | 信息包序号 | 信息包序号的补码 | 数据区段 | 校验和 | |_____|____________|___________________|__________|____________| 5.数据包说明 对于标准 Xmodem 协议来说,如果传送的文件不是 128的整数倍,那么最后一个数据包的有效内容肯定小于帧长,不足的部分需要用 CTRL- Z(0x1A来填充。这里可能有人会问,如果我传送的是 bootloader 工程生成的 .bin 文件, mcu 收到后遇到0x1A 字符会怎么处理?其实如果传送的是文本文件,那么接收方对于接收的内容是很容易识别的,因为 CTRL-Z 不是前 128个 ascii 码, 不是通用可见字符, 如果是二进制文件, mcu 其实也不会把它当作代码来执行。哪怕是 excel 文件等,由于其内部会有些结构表示各个字段长度等,所以不会读取多余的填充字符。否则 Xmodem太弱了。对于 1k-Xmodem ,同上理。 6.如何启动传输?
---《计算机网络与控制》论文 LWIP协议栈的分析
摘要 近些年来，随着互联网和通讯技术的迅猛发展，除了计算机之外，大量的嵌入式设备也需求接入网络。目前，互联网中使用的通讯协议基本是TCP/IP协议族，可运行于不同的网络上，本文研究的就是嵌入式TCP/IP协议栈LWIP。文章首先分析了LWIP的整体结构和协议栈的实现，再介绍协议栈的内存管理，最后讲解协议栈应用程序接口。 关键词: 嵌入式系统;协议；LWIP；以太网 Abstract With the rapid development of internet and communication technology, Not only computers but also embeded equipments are need to connect networks. At present, the basic communication protocol using in internet is TCP/IP, it can run in different network. This paper analyses the Light-Weight TCP/IP. The process model of a protocol implementation and processing of every layer are described first, and then gives the detailed management of Buffer and memory. At last, a reference lwIP API is given. Key words: Embedded System, Protocol, Light weight TCP/IP,Ethernet 引言
1.摘要 (2) 2.UBOOT，LINUX内核，文件系统的介绍及相互关系..3 2.1嵌入式系统简介 (3) 2.2嵌入式Linux概述 (3) 2.3UBOOT简介 (4) 3.UBOOT的启动过程 (6) 4.内核的主要功能和裁剪 (7) 4.1Linux的编译 (7) 4.2嵌入式Linux的配置和剪裁 (8) 5.文件系统的制作过程 (8) 6.交叉编译器的搭建和环境变量的设置 (9) 7.驱动程序的编写过程与关键点 (11) 7.1Linux网络驱动程序的结构 (11) 7.2网络驱动程序的基本方法 (12) 7.3网络驱动程序中用到的数据结构 (12) 7.4常用的系统支持 (14) 7.5编写Linux网络驱动程序中需要注意的问题 (18) 8.参考文献 (20)
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序4部分组成，用于实现对其它设备的控制、监视或管理等功能。其广泛应用于控制领域、消费电子产品等行业，已成为现代电子领域的重要研究方向之一。嵌入式Linux的研究已经成为当前信息技术研究的热点，它的应用蕴含着巨大的商业价值，并且己经广泛的应用于各种信息家电、通讯产品、工业控制中。论文首先介绍了ARM和嵌入式Linux操作系统的特点和当前的发展概况。然后阐述了嵌入式Linux 开发流程以及移植到具体硬件平台需要完成的工作，如U-Boot的移植、Linux内核的编译与裁剪、文件系统的制作、驱动程序的编写等。 关键字：嵌入式；ARM；嵌入式Linux；Linux内核；驱动程序
简答题与应用题 什么是嵌入式系统？主要有什么特点？ 以应用为中心，以计算机技术为基础的， 并且软件硬件是可剪裁的， 能满足应用系统对功能、 可靠性、成本、 体积、功耗等指标的严格要求的专用计算机系统。他可以实现对其他设备的控制、监视或者管理等功能。 与通用的 计算机系统相比，特点为： （1） （2） （5） 嵌入式系统通常由嵌入式处理机、嵌入式外围设备、嵌入式操作系统和嵌入式应用软件等几大部分组成。 4、什么是Linux ？什么是嵌入式 Linux ? 答：严格来讲，Linux 是指由Linux 本人维护并不断更新的内核 。 一个嵌入式Linux 系统指的是一个基于 Linux 内核的，但不包含有关这个内核的任何专业的库或是用户工具 的嵌入式系统。 Linux 内核构建嵌入式操作系统有什么优势（优良特性）？ 程度代码是可以获取的，可靠度高； 有完整的源码，软件丰富并且免费； 得到众多硬件生产家的广泛支持；包括 cpu 、计算机外 围设备 完善的通信协议、软件标准和文件管理机制； 提供完全免费且优秀的开发工具； 广泛的社群支持 无需购买lice nee ,是免费的； 不依赖特定厂商、供应商； 成本相对低廉。 6、 RTOS （嵌入式操作系统）强调的实时是什么概念？与中断的关系？ 答：实时指的是特定操作所消耗的时间（以及空间）的上限是可预知的。操作系统能够在规定响应时间内完成客 户服务程序。中断程序响应中断并完成 是在固定时间内。 7、什么是实时LinUX ?涉及到哪些软硬件内容？ 答：实时LinUX （ RT-Linux ）通过在Linux 内核与硬件中断之间增加一个精巧的可抢先的实时内核 ，把标准的Linux 内核作为实时内核的一个进程与用户进程一起调度 ，标准的Linux 内核的优先级最低，可以被实时进程抢断。 正 常的Linux 进程仍可以在Linux 内核上运行，这样既可以使用标准分时操作系统即 Linux 的各种服务，又能提 供低延时的实时环境。它在硬件上涉及到硬件中断，软件上涉及到对高优先级的实时硬件中断的快速响应。 能在规定的时间内完成对突发事件的处理的 Linux 系统; 软件：中断服务程序、进程调度程序，硬件：嵌入式系统所采用的中断管理硬件。 8、试简要说明Linux 内核构成，并简要说明各部分的功能？ 答： MMU :内存管理单元，完成地址映射（应用虚拟地址方式） VFS :虚拟文件管理系统，提供了统一管理计算机资源的途径。使统一规范计算机资源的使用格式成为可能，方 1、 答: 面向特定应用，一般都有实时要求； 集先进性的计算机技术、半导体工艺、电子技术和通信网络技术于一体的并且在不断创新的知识集 成系统； 嵌入式系统是和具体应用对象有机结合在一起，因而其升级换代也是和具体的产品同步进行的。 嵌入式系统的软 硬件设计着重于高效率性。在最大限度满足应用需求的前提下，降低成本是必须要 考虑的主要问题。 嵌入式系统软件一般都固化在存储器芯片中。 (3) (4) 5、 用 答:（ 1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （） 2、 答： 3、嵌入式操作系统的作用是什么?
竭诚为您提供优质文档/双击可除lwip各层协议栈详解 篇一：lwip协议栈源码分析 lwip源码分析 -----caoxw 1lwip的结构 lwip（lightweightinternetprotocol）的主要模块包括：配置模块、初始化模块、netif模块、mem（memp）模块、netarp模块、ip模块、udp模块、icmp模块、igmp模块、dhcp模块、tcp模块、snmp模块等。下面主要对我们需要关心的协议处理进行说明和梳理。配置模块： 配置模块通过各种宏定义的方式对系统、子模块进行了配置。比如，通过宏，配置了mem管理模块的参数。该配置模块还通过宏，配置了协议栈所支持的协议簇，通过宏定制的方式，决定了支持那些协议。主要的文件是opt.h。 初始化模块： 初始化模块入口的文件为tcpip.c，其初始化入口函数为： voidtcpip_init(void(*initfunc)(void*),void*arg)
该入口通过调用lwip_init()函数，初始化了所有的子模块，并启动了协议栈管理进程。同时，该函数还带有回调钩子及其参数。可以在需要的地方进行调用。 协议栈数据分发管理进程负责了输入报文的处理、超时处理、api函数以及回调的处理，原型如下： staticvoidtcpip_thread(void*arg) netif模块： netif模块为协议栈与底层驱动的接口模块，其将底层的一个网口设备描述成协议栈的一个接口设备（netinterface）。该模块的主要文件为netif.c。其通过链表的方式描述了系统中的所有网口设备。 netif的数据结构描述了网口的参数，包括ip地址、mac 地址、link状态、网口号、收发函数等等参数。一个网口设备的数据收发主要通过该结构进行。 mem（memp）模块： mem模块同一管理了协议栈使用的内容缓冲区，并管理pbuf结构以及报文的字段处理。主要的文件包括mem.c、memp.c、pbuf.c。 netarp模块： netarp模块是处理arp协议的模块，主要源文件为etharp.c。其主要入口函数为： err_tethernet_input(structpbuf*p,structnetif*netif)
10-1 嵌入式Linux系统概述 嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适用于应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统。 Linux在所有的操作系统中，Linux 是一个发展最快、应用最为广泛的操作系统。 所谓嵌入式Linux，是指Linux 在嵌入式系统中应用，而不是什么嵌入式功能。实际上，嵌入式Linux 和Linux 是同一件事。 10-2 Linux启动过程综述 一. Bootloader 二.Kernel引导入口 三.核心数据结构初始化--内核引导第一部分 四.外设初始化--内核引导第二部分 五.init进程和inittab引导指令 六.rc启动脚本 七.getty和login 八.bash 附：XDM方式登录 Bootloader 简单地说，BootLoader就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境。在嵌入式系统中，通常并没有像BIOS那样的固件程序（注，有的嵌入式CPU也会内嵌一段短小的启动程序），因此整个系统的加载启动任务就完全由BootLoader来完成。 在Alpha/AXP平台上引导Linux通常有两种方法，一种是由MILO及其他类似的引导程序引导，另一种是由Firmware直接引导。MILO功能与i386平台的LILO相近，但内置有基本的磁盘驱动程序(如IDE、SCSI等)，以及常见的文件系统驱动程序(如ext2，iso9660等)，firmware有ARC、SRM两种形式，ARC具有类BIOS界面，甚至还有多重引导的设置;而SRM
LwIP协议栈源码详解 ——TCP/IP协议的实现 Created by.. 老衲五木 at.. UESTC Contact me.. for_rest@http://biz.doczj.com/doc/a915068286.html, 540535649@http://biz.doczj.com/doc/a915068286.html,
前言 最近一个项目用到LwIP，恰好看到网上讨论的人比较多，所以有了写这篇学习笔记的冲动，一是为了打发点发呆的时间，二是为了吹过的那些NB。往往决定做一件事是简单的，而坚持做完这件事却是漫长曲折的，但终究还是写完了，时间开销大概为四个月，内存开销无法估计。。 这篇文章覆盖了LwIP协议大部分的内容，但是并不全面。它主要讲解了LwIP协议最重要也是最常被用到的部分，包括内存管理，底层网络接口管理，ARP层，IP层，TCP层，API 层等，这些部分是LwIP的典型应用中经常涉及到的。而LwIP协议的其他部分，包括UDP，DHCP,DNS,IGMP,SNMP,PPP等不具有使用共性的部分，这篇文档暂时未涉及。 原来文章是发在空间中的，每节每节依次更新，后来又改发为博客，再后来就干脆懒得发了。现在终于搞定，于是将所有文章汇总。绞尽脑汁的想写一段空前绝后，人见人爱的序言，但越写越觉得像是猫儿抓的一样。就这样，PS:由于本人文笔有限，情商又低，下里巴人一枚，所以文中的很多语句可能让您很纠结，您可以通过邮箱与我联系。共同探讨才是进步的关键。 最后，欢迎读者以任何方式使用与转载，但请保留作者相关信息，酱紫！码字。。。世界上最痛苦的事情莫过于此。。。 ——老衲五木
目录 1 移植综述------------------------------------------------------------------------------------------------------4 2 动态内存管理------------------------------------------------------------------------------------------------6 3 数据包pbuf--------------------------------------------------------------------------------------------------9 4 pbuf释放---------------------------------------------------------------------------------------------------13 5 网络接口结构-----------------------------------------------------------------------------------------------16 6 以太网数据接收--------------------------------------------------------------------------------------------20 7 ARP表-----------------------------------------------------------------------------------------------------23 8 ARP表查询-----------------------------------------------------------------------------------------------26 9 ARP层流程-----------------------------------------------------------------------------------------------28 10 IP层输入-------------------------------------------------------------------------------------------------31 11 IP分片重装1--------------------------------------------------------------------------------------------34 12 IP分片重装2--------------------------------------------------------------------------------------------37 13 ICMP处理-----------------------------------------------------------------------------------------------40 14 TCP建立与断开----------------------------------------------------------------------------------------43 15 TCP状态转换-------------------------------------------------------------------------------------------46 16 TCP控制块----------------------------------------------------------------------------------------------49 17 TCP建立流程-------------------------------------------------------------------------------------------53 18 TCP状态机----------------------------------------------------------------------------------------------56 19 TCP输入输出函数1-----------------------------------------------------------------------------------60 20 TCP输入输出函数2-----------------------------------------------------------------------------------63 21 TCP滑动窗口-------------------------------------------------------------------------------------------66 22 TCP超时与重传----------------------------------------------------------------------------------------69 23 TCP慢启动与拥塞避免-------------------------------------------------------------------------------73 24 TCP快速恢复重传和Nagle算法-------------------------------------------------------------------76 25 TCP坚持与保活定时器-------------------------------------------------------------------------------80 26 TCP定时器----------------------------------------------------------------------------------------------84 27 TCP终结与小结----------------------------------------------------------------------------------------88 28 API实现及相关数据结构-----------------------------------------------------------------------------91 29 API消息机制--------------------------------------------------------------------------------------------94 30 API函数及编程实例-----------------------------------------------------------------------------------97
LWIP源码分析 ----- caoxw 1 LWIP的结构 LWIP（Light weight internet protocol）的主要模块包括：配置模块、初始化模块、NetIf 模块、mem（memp）模块、netarp模块、ip模块、udp模块、icmp 模块、igmp模块、dhcp 模块、tcp模块、snmp模块等。下面主要对我们需要关心的协议处理进行说明和梳理。 配置模块： 配置模块通过各种宏定义的方式对系统、子模块进行了配置。比如，通过宏，配置了mem管理模块的参数。该配置模块还通过宏，配置了协议栈所支持的协议簇，通过宏定制的方式，决定了支持那些协议。主要的文件是opt.h。 初始化模块： 初始化模块入口的文件为tcpip.c，其初始化入口函数为： void tcpip_init(void (* initfunc)(void *), void *arg) 该入口通过调用lwip_init()函数，初始化了所有的子模块，并启动了协议栈管理进程。同时，该函数还带有回调钩子及其参数。可以在需要的地方进行调用。 协议栈数据分发管理进程负责了输入报文的处理、超时处理、API函数以及回调的处理，原型如下： static void tcpip_thread(void *arg) NetIf模块： Netif模块为协议栈与底层驱动的接口模块，其将底层的一个网口设备描述成协议栈的一个接口设备（net interface）。该模块的主要文件为netif.c。其通过链表的方式描述了系统中的所有网口设备。 Netif的数据结构描述了网口的参数，包括IP地址、MAC地址、link状态、网口号、收发函数等等参数。一个网口设备的数据收发主要通过该结构进行。 Mem（memp）模块： Mem模块同一管理了协议栈使用的内容缓冲区，并管理pbuf结构以及报文的字段处理。主要的文件包括mem.c、memp.c、pbuf.c。 netarp模块： netarp模块是处理arp协议的模块，主要源文件为etharp.c。其主要入口函数为： err_t ethernet_input(struct pbuf *p, struct netif *netif) 该入口函数通过判断输入报文p的协议类型来决定是按照arp协议进行处理还是将该报文提交到IP协议。如果报文是arp报文，该接口则调用etharp_arp_input，进行arp请求处理。 如果是ip报文，该接口就调用etharp_ip_input进行arp更新，并调用ip_input接口，将报文提交给ip层。 在该模块中，创建了设备的地址映射arp表，并提供地址映射关系查询接口。同时还提供了arp报文的发送接口。如下：
如何构建嵌入式LINUX的NFS 准备工作：一台装有REDHAT9.0的PC机，一套LJD2410-I开发板，PC机上装有LJD2410的软件包，假如我们通过NFS要加载的文件系统为/LJD2410/root_dir/root_china，Ifconfig eth0 192.168.1.100 //设置PC机linux的IP:192.168.1.100,Ifconfig eth0 192.168.1.10 //开发板IP:192.168.1.10 我们需要重新配置编译内核，开启开发板NFS文件系统功能，具体步骤如下：1、修改kernel/arch/arm/def-configs/smdk2410配置文件把CONFIG_CMDLINE="root=/dev/mtdblock2 noinitrd init=/linuxrc console=ttyS0"这一行改为CONFIG_CMDLINE="root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.100:/LJD2410/root_dir/root_china noinitrd init=linuxrc console=ttys0 ip=192.168.1.10"运行make menuconfig进入配置菜单，装载配置文件SMDK2410 选择Load an Alternate Configuration File输入配置文件的路径和文件名添加内核对NFS的支持：选中networking opTIons－》IP:kernel level auloconfiguralion项选中file systems－》network file systems－》下的root file system on nfs和nfs file system support 重新编译内核下载bootloader和kernel到开发板上，至此，开发板设置已经完成。PC 机设置：我们必须开启PC机的NFS服务，具体设置如下：1、在LINUX命令符下运行setup，在system services里面选中nfs服务，然后保存退出。2、设置PC机上的共享目录执行vi /etc/exports，在里面添加一行：/LJD2410/root_dir/root_china (rw)，然后保存退出，/和rw要有空格(/LJD2410/root_dir/root_china为共享目录，rw为读写权限)。3、执行/etc/rc.d/init.d/nfs restart重启nfs服务。4、为了不必每次开机都要启动nfs服务，我们把/etc/rc.d/init.d/nfs restart 添加到/etc/rc.d/rc.local中，以后PC启动的时候就会执行此文件开启nfs服务。5、测试NFS服务：设置完成后可以在本机上进行测试，如果本机IP为192.168.1.100,则可以用mount 192.168.1.100:/LJD2410/root_dir/root_china /mnt,如果mount成功，则在/mnt的目录就可以看到root_china下面的东西了。6、修改root_china/usr/etc/rc.local文件，设置开发板IP地址为192.168.1.10 至此，开发板和PC
LwIP协议栈开发嵌入式网络的三种方法分析 摘要轻量级的TCP/IP协议栈LwIP，提供了三种应用程序设计方法，且很容易被移植到多任务的操作系统中。本文结合μC/OS-II这一实时操作系统，以建立TCP服务器端通信为例，分析三种方法以及之间的关系，着重介绍基于raw API的应用程序设计。最后在ST公司STM32F107微处理器平台上验证，并给出了测试结果。 关键词LwIP协议栈；μC/OS-II；嵌入式网络；STM32F107； 随着嵌入式系统功能的多样化以及网络在各个领域的中的广泛应用，具备网络功能的嵌入式设备拥有更高的使用价值和更强的通用性。然而大部分嵌入式设备使用经济型处理器，受内存和速度限制，资源有限，不需要也不可能完整实现所有的TCP/IP协议，有时只需要满足实际需求就行。LwIP是由瑞典计算机科学研究院开发的轻量型TCP/IP协议栈，其特点是保持了以太网的基本功能，通过优化减少了对存储资源的占用。LwIP是免费、开源的，任何人可以使用，能够在裸机的环境下运行，当然设计的时候也考虑了将来的移植问题，可以很容易移植到多任务操作系统中。本文介绍了以ARM微处理器STM32F107和PHY接口DP83848为平台，构建的嵌入式系统中，采用LwIP和嵌入式操作系统μC/OS-II，使用协议栈提供的三种应用程序接口，实现嵌入式设备的网络通信功能。 1LwIP和μC/OS-II介绍 1.1 LwIP协议栈 LwIP协议是瑞士计算机科学院的Adam Dunkels等开发的一套用于嵌入式系统的开放源代码TCP/IP协议栈。LwIP含义是light weight(轻型)IP协议，在实现时保持了TCP协议的主要功能基础上减少对RAM的占用，一般它只需要几十K的RAM和40K左右的ROM 就可以运行，这使LwIP协议栈很适合在低端嵌入式系统中使用。 LwIP协议栈的设计才用分层结构的思想，每一个协议都作为一个模块来实现，提供一些与其它协议的接口函数。所有的TCP/IP协议栈都在一个进程当中，这样TCP/IP协议栈就和操作系统内核分开了。而应用程序既可以是单独的进程也可以驻留在TCP/IP进程中，它们之间利用ICP机制进行通讯。如果应用程序是单独的线程可以通过操作系统的邮箱、消息队列等，与协议栈进程通讯。如果应用程序驻留在协议栈进程中，则应用程序可以通过内部回调函数和协议栈进程通讯。 1.2 μC/OS-II实时操作系统 μC/OS-II是一个源码公开、可移植、可固化、可裁剪及占先式的实时多任务操作系统，是专门为嵌入式应用设计的实时操作系统内核，已广泛的应用在各种嵌入式系统中。 μC/OS-II是多任务系统，内核负责管理各个任务，每个任务都有其优先级，μC/OS-II 最多可以管理64个任务，其每个任务都拥有自己独立的堆栈。μC/OS-II提供了非常丰富的系统服务功能，比如信号量、消息邮箱、消息队列、事件标志、内存管理和时间管理等，这些功能可以帮助用户实现非常复杂的应用。 1.3 LwIP协议栈移植到μC/OS-II LwIP协议栈在设计的时候就考虑到了将来的移植问题，因此把所有与硬件、操作系统、编译器有关的部分都全部独立起来，形成了一个操作系统模拟层。操作系统模拟层用进程间的信号量、邮箱机制处理通信问题，而μC/OS-II是一个基于任务调度的嵌入式实时操作系
嵌入式LI N UX系统的实现 检修厂 王小康 摘 要 嵌入式系统正变得越来越流行。被广泛地应用在各种网络设备、控制设备以及个人的数字工具如PDA中。文章论述了作者在嵌入式操作系统领域里所做的研究和实践工作,主要的工作围绕着将L i nux改造成嵌入式操作系统所进行的具体工作展开,包括单板配置代码,系统的引导与修改,核心映象定制与修改和调试工作。 1 引言 在当今数字信息技术、网络技术高速发展与发达的后PC时代,嵌入式系统无处不在,并将不断涌现出新的嵌入式应用系统。传统的操作系统软件[1][2]很难有效地支持嵌入式应用系统的快速开发,因而研究与开发嵌入式操作系统,对有效的支持广大的嵌入式应用系统开发具有重大意义,是十分必要的。L i n ux正在向嵌入式领域的各个方面进军,在不久的将来,我们可以发现嵌入式L i n ux的广泛的应用:各种车载嵌入式设备(GPS,电子地图)、消费电子设备、手持电脑(H PC,PDA)、蜂窝电话、Internet接入设备、工控设备以及各种网络的基础设施(网管设备,路由,网关,交换器,HUB等)[3]。 本文是围绕着嵌入式L i n ux系统的实现展开的。首先介绍嵌入式L i n ux系统的硬件结构和软件结构;然后对基于L i n ux的嵌入式实时操作系统的实现过程进行详细的阐述;最后是简短的总结。 2 嵌入式L inux系统的硬件结构 嵌入式L i n ux系统硬件系统是个微形化的专用PC,它包括系统主机扳、通讯接口板、图象处理和显示板、输入控制板以及存储板等。主机板可采用嵌入式X86CPU系列,图象处理和显示板能支持MPEG数字解压缩和电视终端显示,输入控制包括遥控键盘、遥控器和其他一些输入设备接口,存储板主要 要求。 7 设计报警和连锁保护系统 报警系统的作用在于及时提醒操作人员密切注意监视生产状况,以便采取措施减少事故的发生,连锁保护系统是指当生产出现严重事故时,为保证设备和人身的安全,使各个设备按一定次序紧急停下来。在焙烧炉的炉顶温度控制中,根据工艺要求,一个高限报警温度为480度;三个连锁保护温度设定,一个超高限报警温度自动连锁烧嘴,引起烧嘴自动熄火,从而立即引起调节阀的自动关闭,防止煤气流入焙烧炉,一个低限位报警温度用来连锁模式的切换,使模式从酸模式自动切换到水模式,另一个超低限位报警温度用来连锁三个喷枪,使得三个喷枪自动从焙烧炉提升出来,从而保护喷枪。 8 控制系统的调试和运行状况 控制系统安装完成后,应随生产过程进行试运行,按控制要求检查和调整各控制仪表和设备的工作状况,包括调节器的P、I等参数整定,依次将全部控制系统投入运行,在从投入运行到现在有半年多的时间了,发现焙烧炉的炉顶温度控制效果好,系统运行比较稳定。 20
一、单项选择题 1．在宿主机上开启tftp服务时，所要修改的配置文件为（）A．/etc/exports B．/etc/xinetd.d C．以上都不对 D．/etc/xinetd.d/tftp 答案：D 2．内核在配置结束后，会将用户的选择结果保存在文件（）中A．defconfig B．config C．default D．.config 答案：D 3．u-boot指令中，下载文件的命令是（） A．setenv B．reset C．tftp D．ping 答案：C 4．Kconfig文件中生成新的配置菜单使用（） A．menu B．help C．default D．config 答案：A 5．在内核解压缩目录的Makefile文件中修改的ARCH变量实际是在指定（）A．优化参数 B．目标系统架构 C．交叉编译器 D．编译参数 答案：B 6．在构建嵌入式linux平台过程中，具备开发能力的计算机我们称之为（）A．计算机 B．宿主机 C．服务器 D．目标系统 答案：B 7．内核在编译时所依赖的编译规则文件是（） A．.config B．Makefile C．Make D．File 答案：B 8．linux下所使用的串口调试工具是（）
B．nfs C．minicom D．tftp 答案：C 9．内核配置菜单生成时所依赖的文件是（） A．config B．Kconfig C．Makefile D．kconfig 答案：B 10．U-Boot下tftp下载文件到目标系统的内存当中，在内存当中默认的地址是（）A．0x30000000 B．0x30008000 C．0x30000100 D．0x30080000 答案：B 11．在操作过程中，内核编译所生成的内核压缩可执行文件是（）A．s3c2440 B．linux-2.6.32.2 C．zImage D．选项均不真确 答案：C 12．系统环境变量中用来作为可执行文件搜索路径的变量是（）； A．PWD B．HISTORY_SIZE C．LD_LIBRARY_PATH D．PATH 答案：D 13．创建设备文件有手动创建与自动创建之分，那么手动创建时标示设备所属种类时是用（）来区分的。 A．次设备号 B．num C．-m D．主设备号 答案：D 14．嵌入式系统是面向（）、实现特定功能的、软硬件可裁剪的计算机控制系统； A．家庭 B．特定领域 C．工厂 D．学校 答案：B 15．在Linux下，打补丁时所使用的命令是（） A．patch
简答题与应用题: 1、什么是嵌入式系统？主要有什么特点？ 答：以应用为中心，以计算机技术为基础的，并且软件硬件是可剪裁的，能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标的严格要求的专用计算机系统。他可以实现对其他设备的控制、监视或者管理等功能。 与通用的计算机系统相比，特点为： （1）面向特定应用，一般都有实时要求； （2）集先进性的计算机技术、半导体工艺、电子技术和通信网络技术于一体的并且在不断创新的知识集成系统； （3）嵌入式系统是和具体应用对象有机结合在一起，因而其升级换代也是和具体的产品同步进行的。 （4）嵌入式系统的软硬件设计着重于高效率性。在最大限度满足应用需求的前提下，降低成本是必须要考虑的主要问题。 （5）嵌入式系统软件一般都固化在存储器芯片中。 2、嵌入式系统有哪几个部分？ 答：嵌入式系统通常由嵌入式处理机、嵌入式外围设备、嵌入式操作系统和嵌入式应用软件等几大部分组成。3、嵌入式操作系统的作用是什么？ *实际是一组软件模块集合 满足多任务处理、稳定运行、安全可靠、占用系统资源少、特有的实时事件处理、便于维护和管理、简洁良好的用户界面 4、什么是Linux？什么是嵌入式Linux？ 答：严格来讲，Linux是指由Linux本人维护并不断更新的内核。 一个嵌入式Linux系统指的是一个基于Linux内核的，但不包含有关这个内核的任何专业的库或是用户工具的嵌入式系统。 5、用Linux内核构建嵌入式操作系统有什么优势（优良特性）？ 答：（1）程度代码是可以获取的，可靠度高； （2）有完整的源码，软件丰富并且免费； （3）得到众多硬件生产家的广泛支持；包括cpu、计算机外围设备 （4）完善的通信协议、软件标准和文件管理机制； （5）提供完全免费且优秀的开发工具； （6）广泛的社群支持 （7）无需购买licence，是免费的； （8）不依赖特定厂商、供应商； （9）成本相对低廉。 6、RTOS（嵌入式操作系统）强调的实时是什么概念？与中断的关系？ 答：实时指的是特定操作所消耗的时间（以及空间）的上限是可预知的。操作系统能够在规定响应时间内完成客户服务程序。中断程序响应中断并完成是在固定时间内。 7、什么是实时Linux？涉及到哪些软硬件内容？ 答：实时Linux（RT-Linux）通过在Linux内核与硬件中断之间增加一个精巧的可抢先的实时内核,把标准的Linux 内核作为实时内核的一个进程与用户进程一起调度,标准的Linux内核的优先级最低,可以被实时进程抢断。正常的Linux进程仍可以在Linux内核上运行,这样既可以使用标准分时操作系统即Linux的各种服务, 又能提供低延时的实时环境。它在硬件上涉及到硬件中断，软件上涉及到对高优先级的实时硬件中断的快速响应。能在规定的时间内完成对突发事件的处理的Linux系统； 软件：中断服务程序、进程调度程序，硬件：嵌入式系统所采用的中断管理硬件。 8、试简要说明Linux内核构成，并简要说明各部分的功能？ 答： MMU：内存管理单元，完成地址映射（应用虚拟地址方式） VFS：虚拟文件管理系统，提供了统一管理计算机资源的途径。使统一规范计算机资源的使用格式成为可能，方
1、嵌入式系统主要融合了计算机软硬件技术、通信技术和微电子技术，它是将计算机直接嵌入到应用系统中，利用计算机的高速处理能力 、目前国内对嵌入式系统普遍认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适应应用 、嵌入式系统一般由嵌入式计算机和执行部件组成，其中嵌入式计算机主要由四个部分组成，它们分别是：硬件层、中间层、系统软件层以及应用软件层。4、嵌入式处理器目前主要有 PC、68K等，其中arm处理器有三大特点：体积小、低功耗、的成本和高性能，16/32 操作系统有：Linux、Vxworks、WinCE、Palm、uc/OS-II和eCOS。6、嵌入式系统开发的一般流程主要包括系统需求分析、体系结构设计、软硬件及机械系统设计、系统集成、系统测试，最后得到最终产品。1、嵌入式系统中硬件层主要包含了嵌入式系统重要的硬件设备：嵌入式处理器、存储器（SDRAM、ROM等）、设备I/O接口等。2、20世纪90年代以后，随着系统应用对实时性要求的提高，系统软件规模不断上升，实时核逐渐发展为实时多任务操作系统，并作为一种软件平台逐步成为目前国际嵌入式系统的主流。3、由于其高可靠性，在美国的火星表面登陆的火星探测器上也使用的嵌入式操作系统是VxWorks 。4、嵌入式系统设计过程中一般需要考虑的因素不包括：（大小）5、在嵌入式系统中比较流行的主流程序有：（Angel、Blob、Red Boot ）1、Linux具有UNIX的所有特性并且具有自己独特的魅力，主要表现在：开放性、多用户、多任务、友好的用户界面、设备独立性、丰富的网络功能、文件传输、远程访问、可靠的安全性、良好的可移植性、X Window系统、内存保护模式。2、Linux 作环境）、文件结构（File Structure）和实用工具。3、目前几乎所有的Linux ；查看当前路径应使用命令：pwd；的作用是：使linux.tar.gz文件 Linux内核主要由：进程调度，内存管理，虚拟文件系统，网络接口，进程间 (Red Flag)2、启动shell环境时，屏幕上显示“[arm@www home]$”,其中的arm 命令时，如果想对文件名中的不可显示字符用八进制逃逸字符显示，则应该选用的参数是（-b）。4、解 Linux用的文件系统是（ntfs）。1、ARM9系列微处理器在高性能和 5级整数流水线，指令执行效率更高；提供1.1MIPS/MHz的哈佛总线结构；支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集；支持32位的高速AMBA总线接口。2、ARM芯片的内核一般包括以下几个单元：ARM9TDMI32RISC处理器、数据 本质上是内存中一段连续的地址，对其最常见的操作为“压栈”（ 出）。1、在arm/thumb汇编语言程序中，程序是以程序段的形式呈现的。程序段是具有特有名称的相对独立的指令或数据序号。程序段有两大类型代码段、数据段。2、基于linux下GCC汇编语言，代码表号必须在一行的顶端，后面要加上：，注视的内容可以在前面加上@。 3、符号定义伪指令（）、数据定义伪指令（Data Definition 4、linux下的嵌入式程序开发，主要需要的代码编辑器，如vi和gedit，另外还需要编译器gcc、调试器Vi编辑器基本上有三种基本状态，分别是：命令模式（command mode）、插入模式（insert mode）和底行模式（gcc编译文件生成可执行文件要经历四个相互关联的步骤：预处理(也称预编译，Preprocessing)、编译(Compilation)、汇编(Assembly)和连接(Linking)。1.假如使用伪指令定义一个局部的数据量，变量名为temp，然后给其赋值为8，汇编代码为（GBLA temp;temp SET A 0x08;）2、在vi处于命令行模式时，如果需要对文本进行修改，欲在光标所在位置的下一个位置开始输入文字，则（按下字母“a”进入插入模式）3、当前vi 处于插入模式，先放弃对文本的修改，即不保存退出vi，则（先按下“ESC”后，再使用“：q！”命令）。4、经过汇编之后，生成的目标文件的后缀名为（.o）。 5、对代码文件code.c进行调试的命令为（$gcc –g code.c –o code）。1、SMDK2440平台的开发板采用的处理器是S3C2440，其主频一般为400M。2、windows软件环境的设置一般包括以下几部分：超级终端的设置、DNW设置、GIVEIO驱动的设置和USB驱动3、在windows系统上建立基于linux嵌入式开发环境一般有三种方案可以选择分别是Windows系统下安装虚拟机Vmware、Windows+Linux双系统安装、基于Windows操作系统下的Cygwin4、UBUNTU的网络设置可以采用命令行方式、也可以采用图形界面操作方式来配置。5、开发板硬件平台是基于三星S3C2440的SMDK2440平台的目标板，使用的刻录软件为SJF2440。1、为了通过PC的串口和开发板进行交互，需要使用（超级终端）。2、在嵌入式linux的开发中，能实现上传下载文件、刻录文件、运行映像等功能工具是（DNW）。 3、由普通用户账户转为管理员账户登录，使用的命令为（$su root）。 4、安装FTP服务器时，在终端输入的命令为（$sudo apt-get install vsftpd）。 5、安装Telnet服务时，在终端输入的命令为（$sudo apt-get install telnetd）1、交叉开发工具链就是为了编译、链接、处理和调试跨平台体系结构的程序代码执行工具链软件，通过带有不同的参数，可以实现编译、链接、处理、调试等不同的功能。2、linux经常使用的工具链软件有Binutils、Gcc、Glibc和Gdb。3、分布构建交叉编译工具链的制作过程需要以下几步编译binutils、编译辅助gcc编译器、编译glibc库、重新编译完整的gcc。4、使用crosstool构建交叉编译工具链的制作过程需要以下几步：准备工作、建立脚本文件、建立配置文件、执行脚本文件和编译gdb调试器。5、使用crosstool构建交叉编译工具链的制作过程中需要的配置文件，其主要作用是定义配置文件、定义生成编译工具链的名称、定义编译选项等。1.(binutils)十二进制程序处理工具，包括连接器，汇编器等目标程序处理的工具。2.构建交叉编译器的第一个步骤是（下载工具）。3、分析以下代码#export PRJROOT=/home/arm/armlinux #export TARGET=arm-linux #export PREFIX=$PRJROOT/$TARGET其中，变量PREFIX代表的路径为（/home/arm/armlinux）。4. Binutils是gnu工具之一，他包括连接器、汇编器和其他用于目标文件和档案的工具，特使二进制代码的处理维护工具。其中包括（ld）命令，他是把一些目标和归档文件结合在一起，重定位数据，并连接符号引用。5.分布构建交叉编译链的过程有两次变异gcc,其中第二次进行编译的作用是（获得glibc库的支持） 。1、Bootloader，亦称引导加载程序，是系统加电后运行的第一段软件代码。2、一般Bootloader包含两种不同的操作模式：启动加载模式 的主要功能是引导操作系统启动，它的启动方式有网络启动、磁盘启动和Flash 运行的第一阶段主要完成以下工作：屏蔽所有中断、设置CPU的速度和时钟频率、RAM初始化、初始化LED和关闭 cache。1、在Bootloader的启动方式中，Flash启动方式通常有两种，一种是可以直接从Flash启动，另一种时可以将压缩的内存映像文件从Flash中复制、解压到RAM ,再从中启动。2、在各种Bootloader中，U-boot 是以PPCBoot和ARMBoot为基础的通用加载程序，并且在ARM、PowerPC以及MIPS等多种平台上运行。3、在编译Vivi之前将Vivi里所有的“*.o”和“*.o.flag”文件删除，以确保文件编译时没有错误或者警告发生，使用的命令格式为（make distclean）。4、编译Vivi时，如果编译成功，在/vivi里面会生成三个vivi文件，其中不包括文件（vivi.exe）。5、把二进制文件载入Flash或RAM使用的命令是（load）。1、ARM-Linux内核的配置系统由三个部分组成，它们分别是Makefile、配置文件和配置工具。2、配置工具一般包括配置命令解释器和配置用户界面，前者主要作用是对配置脚本中使用的配置命令进行解释；而后者则是提供基于字符界面、基于Ncurses图形界面以及基于X Window图形界面的用户配置界面。3、Makefile文件主要包含注释、编译目标定义和适配段。4、Linux内核常用的配置命令有make oldconfig、make config、make menuconfig 和make xconfig。其中以字符界面配置的命令是make config。5、内核编译结束后，会在“/arch/arm/boot/”目录下面和根目录下面生成一个名为zImage的内核镜像文件。1.linux内核中的makefile以及与makefile直接相关的文件不包括（后缀名为.in）。2.用户通过make config 配置后，产生了后缀名为（in.config）。3.rules.make文件定义了许多变量，最重要的是那些编译、连接列表变量，但不包括（O-OBJS）。4.在内核配置过程中，如果需要设置networking support这个选项，进入的菜单项是（General setup）。5.在linux系统中，我们既需要标记变量的符号，有需要变量的物理地址，两者同时需要的时候可以采用符号表的方式，其对应的文件为（System.map）。1、Linux下的文件系统主要分为三个层次:上层用户的应用程序对文件系统的系统调用、虚拟文件系统和挂载到VFS中的各种实际文件系统。2、三种常用的块驱动程序分别是Blkmem驱动层、RAMdisk驱动层、MTD驱动层JFFS2、Yaffs、Romfs和Cramfs。 4、基于RAM的文件系统常见的有Ramdisk和Ramfs/Tmp fs。 5、System V init、Busybox init1、（MTD驱动层）也支持在一块Flash上建立多个Flash分区，没一个分区作为一个MTD block设备，可以把系统软件数据等分配到不同的