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第10章 建立嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境
10.2.5習(xí)題
1． 使用vi查看安裝程序install.sh，對(duì)比install.sh中的語(yǔ)句與安裝過(guò)程。
答：首先建立合適的安裝目錄，然后安裝交叉編譯工具軟件，然后安裝Linux內(nèi)核，建立根文件系統(tǒng)，之后安裝調(diào)試工具gdb和gdbserv，最后安裝試驗(yàn)源代碼及相關(guān)文檔。
2． 若使用上位機(jī)的com2口與下位機(jī)進(jìn)行連接，應(yīng)在minicom中如何設(shè)置？
答：若使用上位機(jī)的com2口與下位機(jī)進(jìn)行連接，應(yīng)在minicom中選擇“Serial port setup”進(jìn)入串口配置界面。輸入“A”，將“Serial device”的值修改為“/dev/ttyS1”，表示連接的是上位機(jī)的com2口。
3．若下位機(jī)的IP地址為192.168.0.121，上位機(jī)的IP地址為202.201.33.15，請(qǐng)寫(xiě)出將上位機(jī)和下位機(jī)的IP地址配置在同一個(gè)網(wǎng)段的過(guò)程。
答：在上位機(jī)的終端命令窗口中鍵入下面的命令，可以將上位機(jī)和下位機(jī)的IP地址配置在同一個(gè)網(wǎng)段192.168.0.:
ifconfig eth0 192.168.0.252 netmask 255.255.255.0
10.3.5習(xí)題
1．在“vivi>”提示符狀態(tài)下，使用help查看vivi命令的用法，比較與Linux命令的不同。
答：vivi命令用來(lái)配置開(kāi)發(fā)板的硬件資源，使用時(shí)后面需給出必要的關(guān)鍵字參數(shù)，如：
vivi> load help
Usage: load
[ | ]
而Linux命令的參數(shù)通常以“-”開(kāi)始，如：
cat [-AbeEnstTuv] [--help] [--version] fileName。
2．寫(xiě)出下位機(jī)軟件系統(tǒng)的四個(gè)組成部分的功能。
答：下位機(jī)的軟件系統(tǒng)由Bootloader 系統(tǒng)內(nèi)核、根文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序四部分組成。
Bootloader相當(dāng)于PC機(jī)上的BIOS，在下位機(jī)加電時(shí)自動(dòng)運(yùn)行，執(zhí)行硬件初始化和調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)核的功能。Bootloader分為U-boot、Vivi、Blob、ARMBoot、RedBoot等多種，本實(shí)驗(yàn)使用實(shí)驗(yàn)箱自帶光盤(pán)中的vivi。
系統(tǒng)內(nèi)核就是運(yùn)行在下位機(jī)上的操作系統(tǒng)內(nèi)核，本實(shí)驗(yàn)使用實(shí)驗(yàn)箱自帶光盤(pán)中的zImage，是ARM-Linux的內(nèi)核，版本號(hào)為2.6。
根文件系統(tǒng)是Linux系統(tǒng)必不可少的一部分，用來(lái)管理下位機(jī)中的文件。本實(shí)驗(yàn)使用實(shí)驗(yàn)箱自帶光盤(pán)中的root.cramfs。Cramfs是專門(mén)針對(duì)Flash設(shè)計(jì)的只讀壓縮的文件系統(tǒng)，其容量上限為256M，采用zlib壓縮，文件系統(tǒng)類型可以是EXT2或EXT3，經(jīng)常作為下位機(jī)的根文件系統(tǒng)。
應(yīng)用程序是需要燒寫(xiě)到下位機(jī)，在下位機(jī)中運(yùn)行的程序，在上位機(jī)中以壓縮文件包的形式保存，本實(shí)驗(yàn)使用實(shí)驗(yàn)箱自帶光盤(pán)中的yaffs.tar.bz2。應(yīng)用程序所使用的文件系統(tǒng)為Yaffs（Yet Another Flash File System），Yaffs是一種專門(mén)為Flash設(shè)計(jì)的嵌入式文件系統(tǒng)，運(yùn)行速度快、占用內(nèi)存小，提供寫(xiě)均衡、垃圾收集等底層功能。
3．查閱相關(guān)資料，了解下位機(jī)軟件系統(tǒng)的四個(gè)組成部分的生成過(guò)程。
省略
11.1.5習(xí)題
1．Makefile是如何工作的？其中的宏定義分別是什么意思？
答：makefile文件中語(yǔ)句的語(yǔ)法是Shell語(yǔ)句語(yǔ)法的子集，以“#”開(kāi)頭的語(yǔ)句為注釋語(yǔ)句，內(nèi)容一般分為兩部分，前面部分由include和變量定義語(yǔ)句構(gòu)成，include語(yǔ)句能夠?qū)⒘硗庖粋€(gè)文件的內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)，變量定義語(yǔ)句定義后面部分要使用的變量。前面部分的內(nèi)容可以為空。
makefile的后面部分內(nèi)容是文件的主要內(nèi)容，由一些規(guī)則描述的語(yǔ)句塊組成，make執(zhí)行時(shí)將根據(jù)這些語(yǔ)句塊的描述執(zhí)行相應(yīng)的命令或者程序。
其中常用的宏有：
CC：指明采用的編譯器；EXEC ：表示編譯后生成的可執(zhí)行文件名；OBJS：給出目標(biāo)文件列表；CFLAGS：給出編譯參數(shù)；LDFLAGS：給出連接參數(shù)；all:給出編譯主入口；
clean: 表示清除編譯結(jié)果
2．嵌入式開(kāi)發(fā)的基本過(guò)程有哪幾步？
答：嵌入式開(kāi)發(fā)的基本過(guò)程為：采用相應(yīng)的編輯工具編寫(xiě)應(yīng)用程序，然后在上位機(jī)編譯調(diào)試應(yīng)用程序，然后使用NFS將上位機(jī)上編譯好的文件下載到下位機(jī)上運(yùn)行。
11.2.6 習(xí)題
1．在生產(chǎn)者-消費(fèi)中實(shí)例中，加入一個(gè)新的線程用于處理鍵盤(pán)的輸入，并在按鍵為ESC時(shí)終止所有線程。
答：參考程序見(jiàn)“/labs/ Lab_2”文件夾中的“pth1.c”。
2．使用信號(hào)量控制方式編寫(xiě)多線程程序，設(shè)4個(gè)線程，其中兩個(gè)線程負(fù)責(zé)從文件中讀取數(shù)據(jù)到公共的緩沖區(qū)，另兩個(gè)線程從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)做不同的處理（加和乘運(yùn)算）。
答：參考程序見(jiàn) “/labs/ Lab_2”文件夾中的“sem_example.c”。
3．線程的優(yōu)先級(jí)的控制。
答：程序控制線程的優(yōu)先級(jí)，一般是用pthread_attr_getschedpolicy來(lái)獲取系統(tǒng)使用的調(diào)度策略，如果是SCHED_OTHER的話，表明當(dāng)前策略不支持線程優(yōu)先級(jí)的使用，否則可以。當(dāng)然所設(shè)定的優(yōu)先級(jí)范圍必須在最大和最小值之間，可以通過(guò)sched_get_priority_max和sched_get_priority_min來(lái)獲取。在系統(tǒng)允許使用線程優(yōu)先級(jí)別的時(shí)候，使用下面兩個(gè)函數(shù)pthread_attr_setschedparam、thread_attr_getschedparam來(lái)設(shè)置線程的優(yōu)先級(jí)。
11.3.6 習(xí)題
1．修改程序，編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的文件收、發(fā)程序，完成串口文件下載。
答：參考本次試驗(yàn)提供的用戶程序，在receive函數(shù)中新建一個(gè)簡(jiǎn)單文件，讀取串口字符寫(xiě)入文件即可，須注意發(fā)送和接收線程的互鎖機(jī)制。
2．RS-232串行通信的數(shù)據(jù)格式是什么？
答：開(kāi)始前，線路處于空閑狀態(tài)，送出連續(xù)“1”。傳送開(kāi)始時(shí)首先發(fā)一個(gè)“0”作為起始位，然后傳輸字符的二進(jìn)制編碼。每個(gè)字符的數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度可以約定為5-8位，一般采用ASCII 編碼。后面是奇偶校驗(yàn)位，根據(jù)約定，用奇偶校驗(yàn)位將所傳字符中為“1”的位數(shù)湊成奇數(shù)個(gè)或偶數(shù)個(gè)，也可不要奇偶校驗(yàn)。最后是停止位的“1”信號(hào)，停止位可以約定持續(xù)1 位、1.5 位或2 位的時(shí)間寬度。至此一個(gè)字符傳送完畢，線路又進(jìn)入空閑，持續(xù)為“1”。經(jīng)過(guò)一段隨機(jī)的時(shí)間后，下一個(gè)字符開(kāi)始傳送才又發(fā)出起始位。
3．串行通信最少需要幾根線？分別如何連接？
答：當(dāng)通信距離較近時(shí)，通信雙方可以直接連接。最簡(jiǎn)單的情況，在通信中根本不需要RS-232C的控制聯(lián)絡(luò)信號(hào)，只需三根線（發(fā)送線、接收線、信號(hào)地線）便可實(shí)現(xiàn)全雙工異步串行通信。
圖1 最簡(jiǎn)單的串行通信連接方式
圖1中的2號(hào)線與3號(hào)線交叉連接是因?yàn)樵谥边B方式時(shí)，把通信雙方都當(dāng)作數(shù)據(jù)終端設(shè)備看待，雙方都可發(fā)也可收。在這種方式下，通信雙方的任何一方，只要請(qǐng)求發(fā)送RTS有效和數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR有效就能開(kāi)始發(fā)送和接收。
4．ARM的串口有幾個(gè)？相應(yīng)的寄存器是什么？
答：S3C2410提供了三個(gè)通用異步串行通信接口，每個(gè)串口都有一個(gè)波特率發(fā)生器、接收寄存器、發(fā)送寄存器和一個(gè)控制單元，另外，還有兩個(gè)16字節(jié)的FIFO寄存器作為發(fā)送和接收的緩沖裝置。在S3C2410中，對(duì)串口的控制是通過(guò)設(shè)置相應(yīng)的控制寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其常用的寄存器主要有以下幾個(gè)：(1)ULCONn寄存器：主要用來(lái)設(shè)置串口工作模式，包括數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度、停止位個(gè)數(shù)，以及數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式等。S3C2410支持四種校驗(yàn)方式，分別是奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)、MARK校驗(yàn)和SPACE校驗(yàn)。(2)UCONn寄存器：該寄存器涉及到中斷模式控制、DMA模式控制，以及時(shí)鐘的選擇等。(3)UTRSTATn寄存器：串口的狀態(tài)寄存器，用于指示串口是否接收或發(fā)送完畢。(4)UTXHn和URXHn寄存器：發(fā)送和接收寄存器。(5)UBRDIVn寄存器：波特率設(shè)置寄存器，用于對(duì)時(shí)鐘分頻，產(chǎn)生需要的波特率。
5．終端如何處理特殊字符？
答：在串口的參數(shù)配置結(jié)構(gòu)struct termios中，通過(guò)設(shè)置c_cc數(shù)組成員來(lái)定義支持的特殊控制字符以及一些timeout參數(shù)。c_cc 支持的常量名稱有：VINTR 中斷控制，對(duì)應(yīng)鍵為CTRL+C；VQUIT 退出操作，對(duì)應(yīng)鍵為CRTL+Z；VERASE刪除操作，對(duì)應(yīng)鍵為Backspace（BS）；VKILL 刪除行，對(duì)應(yīng)鍵為CTRL+U；VEOF位于文件結(jié)尾，對(duì)應(yīng)鍵為CTRL+D；VEOL 位于行尾，對(duì)應(yīng)鍵為Carriage return（CR）；VEOL2位于第二行尾，對(duì)應(yīng)鍵為L(zhǎng)ine feed（LF）；VMIN 指定了最少讀取的字符數(shù)；VTIME指定了讀取每個(gè)字符的等待時(shí)間。
11.4.6習(xí)題
1．修改用戶程序，將三個(gè)電位器的多次轉(zhuǎn)換的結(jié)果寫(xiě)入一個(gè)文件中。
答：參考程序見(jiàn)“/labs/ Lab_4”文件夾中的“main1.c”。
2．逐次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換器原理是什么？
答：逐次逼近型A/D 轉(zhuǎn)換器其工作原理是：將被測(cè)電壓和由D/A轉(zhuǎn)換生成的電壓進(jìn)行比較，用對(duì)分搜索的方法來(lái)逐次逼近被測(cè)電壓。它的實(shí)質(zhì)是逐次把設(shè)定的SAR 寄存器中的數(shù)字量經(jīng)D/A 轉(zhuǎn)換后得到電壓Vc 與待轉(zhuǎn)換模擬電壓V。進(jìn)行比較。比較時(shí)，先從SAR 的最高位開(kāi)始，逐次確定各位的數(shù)碼應(yīng)是“1”還是“0”，其工作過(guò)程如下：轉(zhuǎn)換前，先將SAR 寄存器各位清零。轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)，控制邏輯電路先設(shè)定SAR 寄存器的最高位為“1”，其余位為“0”，此試探值經(jīng)D/A 轉(zhuǎn)換成電壓Vc，然后將Vc 與模擬輸入電壓Vx 比較。如果Vx≥Vc，說(shuō)明SAR 最高位的“1”應(yīng)予保留；如果Vx
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