2嵌入式操作系统实验指导书(5月更新)由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“华为实验指导书更新”。
《嵌入式操作系统》实验指导书
实验1 Linux编程基础
实验序号：1 适用专业：计算机科学与技术
一、实验目的1、熟悉Vim的工作模式，熟练使用vim中的常见操作。
2、熟练掌握gcc编译命令及gdb的调试命令，通过对有问题程序的跟踪调试，进一步提高发现问题和解决问题的能力。
3、熟悉多文件的makefile的编写，熟悉各种形式的makefile,并且进一步加深对makefile中用户自定义变量、自动变量的理解。
4、使用autotools生成多文件的makefile,进一步掌握autotools的使用方法。
二、实验内容
1、vim使用练习
（1）在“/root”目录下建一个名为“vim”的目录。（2）进入“vim”目录。
（3）将文件“/etc/inittab”复制到“vim”目录下。（4）使用vim打开“vim”目录下的inittab.（5）设定行号，指出设定initdefault（类似于“id:5:initdefault”）的所在行号。（6）将光标移到该行。（7）复制该行内容。
（8）将光标移到最后一行行首。（9）粘贴复制行的内容。（10）撤销第9步的动作。
（11）将光标移动到最后一行的行尾。（12）粘贴复制行的内容。
（13）光标移到“si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit”。（14）删除该行。（15）存盘但不退出。（16）将光标移到首行。
（17）插入模式下输入“Hello,this is vi world!”.（18）返回命令行模式。
（19）向下查找字符串“0:wait”。（20）再向上查找字符串“halt”。
实验名称：Linux编程基础
学 时 数：4学时
（21）强制退出vim，不存盘。
2、用gdb调试程序的bug（1）使用vi编辑器，将以下代码输入到名为greet.c的文件中。此代码的原意为输出倒序main函数中定义的字符串，但结果显示没有输出，代码如下所示。
#include int display1(char *string);int display2(char *string);
int main(){
} int display1(char *string){
} int display2(char *string1){
char *string2;int size,i;size=strlen(string1);string2=(char *)malloc(size+1);for(i=0,i
（4）使用gdb调试程序，通过设置断点、单步跟踪，一步步找出错误所在。
（5）纠正错误，更改源程序并得到正确的结果。
3、编写包含多文件的makefile（1）用vi在同一目录下编辑两个简单的hello程序，如下所示。#hello.c #include“hello.h” int main(){
} #hello.h #include（2）仍在同一目录下用vim编辑makefile，且不使用变量替换，用一个目标体实现（即直接将hello.c和hello.h编译成hello目标体）。然后用make验证所写的makefile是否正确。
（3）将上述makefile使用变量替换实现。同样用make验证所编写的makefile是否正确。
（4）编辑另一个makefile，取名为makefile1，不使用变量替换，但用两个目标体实现（也就是首先将hello.c和hello.h编译为hello.o，再将hello.o编译为hello），再用make的“-f”选项验证这个makefile1的正确性。
（5）将上述makefile1使用变量替换实现。
三、实验步骤
根据实验内容要求完成实验。printf(“Hello everyone!n”);
实验2 进程管理实验
实验序号：2
实验名称：进程管理实验
适用专业：计算机科学与技术(嵌入式系统)学 时 数：4学时
一、实验目的1、通过编写多进程程序，使读者熟练掌握fork()、exec()、wait()和waitpid()等函数的使用，进一步理解在Linux中多进程编程的步骤。
2、通过编写经典的“生产者—消费者”问题的实验，进一步熟悉Linux中的多线程编程，掌握用信号量处理线程间的同步和互斥问题。
二、实验内容
1、编写多进程程序
该实验有3个进程，其中一个为父进程，其余两个是该父进程创建的子进程，其中一个子进程运行“ls-l”指令，另一个子进程在暂停5s之后异常退出，父进程先用阻塞方式等待第一个子进程的结束，然后用非阻塞方式等待另一个子进程的退出，等待收集到第二个子进程结束的信息，父进程就返回。参考流程图如图1所示。
开始 fork()创建两个子进程子进程1父进程阻塞式等待子进程1的结束等待1s子进程2是否结束？运行（调用execlp()执行“ls-l”命令）是子进程2运行（调用sleep函数）结束
图1 多进程实验流程图
2、多线程实验
编写“生产者—消费者”问题的实验，熟悉Linux中的多线程编程。
“生产者—消费者”问题描述如下。有一个有限缓冲区和两个线程：生产者和消费者。他们分别不停地把产品放入缓冲区和从缓冲区中拿走产品。一个生产者在缓冲区满的时候必须等待，一个消费者在 缓冲区空的时候也必须等待。另外，因为缓冲区是临界资源，所以生产者和消费者之间必须互斥执行。
要求使用有名管道来模拟有限缓冲区，并且使用信号量来解决“生产者—消费者”问题中的同步和互斥问题。
使用3 个信号量，其中两个信号量 avail 和 full 分别用于解决生产者和消费者线程 之间的同步问题，mutex 是用于这两个线程之间的互斥问题。其中 avail 表示有界缓冲区中 的空单元数，初始值为 N；full 表示有界缓冲区中非空单元数，初始值为 0；mutex是互斥 信号量，初始值为 1。参考流程图如图2所示。
开始 建立有名管道 打开有名管道 初始化三个信号量 创建消费者和生 产者两个线程 生产者线程 P操作（avail）P操作（mutex）读管道消费者线程 P操作（full）P操作（mutex）写管道 V操作（full）V操作（mutex）结束 V操作（avail）V操作）（mutex 图2 多线程实验流程图
三、实验步骤
1、根据参考流程图编写程序；
2、编译和运行程序代码，并观察运行结果。
实验3 模块编程实验
实验序号：3
实验名称：模块编程实验
适用专业：计算机科学与技术(嵌入式系统)学 时 数：4学时
一、实验目的1、熟悉模块添加和删除的方法。
2、熟悉字符设备驱动的编写流程。
二、实验内容 要求实现到虚拟设备（一段内存）的打开、关闭、读写的操作，并通过编写测试程序来测试虚拟设备及其驱动运行是否正常。
三、实验步骤
（1）编写代码。
这个简单的驱动程序的源代码如下所示： /*test_drv.c*/ #include #include #include #include #incldue #include #include #include #include #define TEST_DEVICE_NAME “test_dev” #define BUFF_SZ 1024 /*全局变量*/ static struct cdev test_dev;unsigned int major=0;/*主设备号major=250*/ static char *data=NULL;/*读函数*/ static ize_t test_read(struct file *file,char *buf,size_t count, loff_t *f_pos)
{ int len;if(count
} { } len=strlen(data);count=(len>count)?count:len;if *(copy_to_user(buf,data,count))/*将内核缓冲的数据复制到用户空间*/ ｛
} return count;return –EFAULT;return –EINVAL;/*写函数*/ static ize_t test_write(struct file *file,const char *buffer,size_t count,loff_t *f_pos){
if(count
} /*打开函数*/ static int test_open(struct inode *inode,struct file *file){
printk(“This is open operationn”);/*分配并初始化缓冲区*/ data=(char*)kmalloc(sizeof(char)* BUFF_SZ,GFP_KERNEL);if(!data)count=(BUFF_SZ>count)?count:BUFF_SZ;if(copy_from_user(data,buffer,count))/*将用户缓冲的数据复制到内核空间*/ ｛
} return count;return –EFAULT;return –EINVAL;
} { } memset(data,0,BUFF_SZ);return 0;return –ENOMEM;/*关闭函数*/ static int test_release(struct inode *inode,struct file *file){
} /* 创建、初始化字符设备，并且注册到系统*/ static void test_setup_cdev(struct cdev *dev, int minor, struct file_operations *fops)
{ int err, devno = MKDEV(major, minor);cdev_init(dev, fops);dev->owner = THIS_MODULE;dev->ops = fops;
err = cdev_add(dev, devno, 1);
if(err){
printk(KERN_NOTICE “Error %d adding test %d”, err, minor);} } /* 虚拟设备的 file_operations 结构 */ static struct file_operations test_fops = {
.owner = THIS_MODULE,.read.open };
/*模块注册入口*/= test_read, = test_open,.write = test_write,.release = test_release, printk(“This is release operationn”);if(data){
｝ return 0;kfree(data);data=NULL;
/*释放缓冲区*/ /*防止出现野指针*/
int init_module(void){
int result;dev_t dev = MKDEV(major, 0);if(major)
{/* 静态注册一个设备，设备号先前指定好，并设定设备名，用 cat /proc/devices 来查看*/ } else { } if(result
printk(KERN_WARNING“Test device:unable to get major %dn”,major);return result;
} test_setup_cdev(&test_dev, 0, &test_fops);printk(“The major of the test device is %dn”, major);return 0;}
/*卸载模块*/ void cleanup_module(void){
cdev_del(&test_dev);unregister_chrdev_region(MKDEV(major, 0), 1);printk(“Test device uninstalledn”);} result=alloc_chrdev_region(&dev,0,1,TEST_DEVICE_NAME);result=register_chrdev_region(dev,1,TEST_DEVICE_NAME);
（2）编译代码。
虚拟设备的驱动程序的 Makefile 如下所示：
ifeq($(KERNELRELEASE),)
KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname-r)/build /*内核代码编译路径*/ PWD := $(shell pwd)modules: $(MAKE)-C $(KERNELDIR)M=$(PWD)modules modules_install: $(MAKE)-C $(KERNELDIR)M=$(PWD)modules_install clean: rm-rf *.o *~ core.depend.*.cmd *.ko *.mod.c.tmp_versions.PHONY: modules modules_install clean else obj-m := test_drv.o
/* 将生成的模块为 test_drv.ko*/
endif
（3）加载和卸载模块。通过下面两个脚本代码分别实现驱动模块的加载和卸载。加载脚本 test_drv_load 如下所示：
#!/bin/sh # 驱动模块名称
module=“test_drv” # 设备名称。在/proc/devices 中出现 device=“test_dev” # 设备文件的属性 mode=“664” group=“david”
# 删除已存在的设备节点 rm-f /dev/${device} # 加载驱动模块
/sbin/insmod-f./$module.ko $* || exit 1 # 查到创建设备的主设备号
major=`cat /proc/devices | awk “$2==”$device“ {print $1}”` # 创建设备文件节点
mknod /dev/${device} c $major 0 # 设置设备文件属性
chgrp $group /dev/${device} chmod $mode /dev/${device}
卸载脚本 test_drv_unload 如下所示：
#!/bin/sh
module=“test_drv” device=“test_dev” # 卸载驱动模块
/sbin/rmmod $module $* || exit 1 # 删除设备文件
rm-f /dev/${device} exit 0（4）编写测试代码。
最后一步是编写测试代码，也就是用户空间的程序，该程序调用设备驱动来测试驱动的运行是否正常。以下实例只实现了简单的读写功能，测试代码如下所示：
/* test.c */ #include #include #include #include #include #include
#include #define TEST_DEVICE_FILENAME “/dev/test_dev” /* 设备文件名*/ #define BUFF_SZ 1024 /* 缓冲大小*/ int main(){
int fd, nwrite, nread;char buff[BUFF_SZ];/* 打开设备文件 */ fd = open(TEST_DEVICE_FILENAME, O_RDWR);if(fd
perror(“open”);exit(1);} do { printf(“Input some words to kernel(enter 'quit' to exit):”);memset(buff, 0, BUFF_SZ);if(fgets(buff, BUFF_SZ, stdin)== NULL){
perror(“fgets”);break;}
buff[strlen(buff)-1] = ' ';if(write(fd, buff, strlen(buff))
perror(“write”);break;}
if(read(fd, buff, BUFF_SZ)
perror(“read”);break;} else {
/*缓冲区*/
/* 从设备读取数据 */ printf(“The read string is from kernel:%sn”, buff);} } while(strncmp(buff, “quit”, 4));close(fd);exit(0);}
四、实验结果
首先在虚拟设备驱动源码目录下编译并加载驱动模块。
$ make clean;make $./test_drv_load $ gcc –o test test.c $./test
；加载模块直接运行脚本文件test_drv_load 接下来，编译并运行测试程序
测试程序运行效果如下：
Input some words to kernel(enter 'quit' to exit):Hello, everybody!The read string is from kernel:Hello, everybody!/* 从内核读取的数据 */ Input some words to kernel(enter 'quit' to exit):This is a simple driver The read string is from kernel: This is a simple driver Input some words to kernel(enter 'quit' to exit):quit The read string is from kernel:quit
最后，卸载驱动程序
$./test_drv_unload
卸载模块直接运行脚本文件test_drv_unload 通过 dmesg 命令可以查看内核打印的信息：
$ dmesg|tail –n 10 ……
The major of the test device is 250 /* 当加载模块时打印 */ This is open operation This is release operation Test device uninstalled
/* 当打开设备时打印 */ /* 关闭设备时打印 */ /* 当卸载设备时打印 */
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