重庆大学倪晓-嵌入式作业

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1、 嵌入式系统 基于浏览器的远程电机运转控制设计指导教师：倪晓学 院：自动化学院学 生： 学 号： 2013、1基于浏览器的远程电机运转控制设计摘要：本设计构建基于ARM的嵌入式web服务器，通过互联网、远端计算机通过浏览器浏览试验箱网页，试验箱网页上的控制按钮能够控制试验箱电机的运转和停止。利用网页的表单与CGI技术相结合，最终实现使用浏览器远程控制电机的运转。由于本次课程设计任务量较大，为了方便学习和更好地完成任务，我和田正民、杨瑞娜组成小组，每个人都做了分工，平时相互学习、讨论。大部分工作是我们一起完成的，我主要负责文件系统的制作，Busybox的移植，CGI脚本的制作。1 嵌入式系统开发

2、环境1.1 硬件开发环境介绍像计算机，嵌入式系统应该有：在硬件方面：中央处理器CPU, RAM, ROM (Flash), 端口，总线，用户界面和输入输出设备，等等。在软件方面：BIOS，Boot-loader，操作系统，文件系统和用户应用程序，等等。开发主机：它是标准计算机，其上可运行交叉工具链来开发用户代码。用户代码可以从开发主机通过JTAG口或串口下载到目标板，然后再对代码进行调试。 目标机：具有特定处理器的开发板。目标重定向机：因为通常目标机没有键盘和显示器，目标机的输入和输出通过串口被重定向到另外一台计算机，开发人员通过运行特定的软件（如windows的超级终端或Linux的mini

3、com）在重定向机上操作目标板上的软件运行。本次课程设计采用的是一款基于ARM2410试验箱。板载以太网口，因此可以满足课程设计的需要。串口作为终端输入与输出，USB Device接口配合DNW用于下载程序。基本开发模型示意图如图1.1所示：图1.1 嵌入式基本开发模型示意图ARM2410试验箱如图1.2所示：图1.2 ARM2410试验箱1.2 虚拟机中安装红帽企业版1.2.1 安装Vmware8.0虚拟机其安装方法和其他软件类似，运行其安装程序，按照提示一步一步进行下去就是了。安装好后运行此程序，如下：1.2.2 安装Red Hat Enterprise Linux 5(RHEL5)起动V

4、mare后，点击“Create a New Virtual Machine”，选择用户自定义安装： 按照提示，到加载ISO镜像这步： 在网络类型处，选择Use bridged networking。最后，完成New Virtual Machine Wizard：点击Finish后，将安装刚才的RHL5，安装如下步骤：1. 选择安装方式(这里我选择图形界面安装）。 2.回车后继续。3.点击Next继续。4.这里要求选择安装过程中所用的语言，默认的为英文，我选择该选项，点击Next继续。5.这里选择键盘类型，使用默认的，点击Next继续。6.由于该Linux版本为REDHAT ENTERPRISE

5、 LINUX 5.1 Server,在此要求输入序列号，该步骤可以跳过不输入序列号（不输入序列号有些软件包不会被安装，但在进入系统后可自己添加软件包），输入序列号确认无误后，点击Next继续。7.选择YES，点击Next继续。8.这里建立分区，有三种方案可供选择。9.根据实际情况是否保留原有分区或者数据选择，这里选择在选定的驱动器上移除LINUX分区，并由系统自动分区，比较有经验的可以自定义分区，点击Next继续。10.确认在选定的驱动器上移除所有的LINUX分区后，点击Next继续。11.这里可以看到系统各分区的类型和大小（要在第9步中将Review and modify partition

6、ing layout前的复选框勾上），点击Next继续。12.这里配置引导装载程序的安装位置和相关信息，使用默认即可，点击Next继续。13.这里可以设置Boot Loader 的密码，以防止单用户进入系统时不需要密码，点击Next继续。14.这里配置IP的相关信息，可以自动从DHCP服务器获得，也可自己配置，点击Next继续。15.这里可以设置主机名及DNS相关信息，点击Next继续。16.这里选择时区，点击Next继续。17.这里设置根用户的密码，也即超级用户密码，设定好后，点击Next继续。18.这里选择软件包的安装方式，为了减少麻烦，可以自定义安装，将所有的软件包都装上，点击Next继

7、续。19.左边是软件包的类型，右边是相应的软件包，将其都选上，所有的软件包依次如下所示。20.到此在安装前所有的配置完成，这也是最后反悔的机会，点击Next将开始安装系统。21.开始格式化/文件系统，接着是/boot文件系统。22.传输安装映像到硬盘。23. 开始安装进程。24.稍等一会儿，系统继续安装。25.以下是在安装过程中的几个时间段，所用安装时间取决于硬件配置和内存的大小。26.安装完成系统重启。27.系统重新启动时的界面。28.可以看到系统启动时的个进程的详细信息。29.第一次启动系统时要做相应的配置，会有如下的配置向导。30.点击Forward继续。31.同意许可协议，点击Forw

8、ard继续。32.如果要添加端口，可以详细的配置，同时在Trusted Services右侧可以选择可信任的服务，配置好后，点击Forward继续。33.点击YES，然后点击Forward继续。34.点击Forward继续。34.该选项可以不选，点击Forward继续。35.OK后，点击Forward继续。36.选了Kdump后，在这一步需要重启系统，OK后，系统重;若没有选择Kdump , 点击Forward继续。37.这里设置日期和时间，设定好好，点击Forward继续。38.这里暂时不注册系统的相关信息，选择以后注册后点击Forward继续。39.在上一步骤中可以选择 Why shoul

9、d IIconnect RAN？，出现上图的界面，点击Forward继续。40.这里选择以后链接，点击Forward继续。41 .点击Forward继续。42.创建普通用户的相关信息后，点击Forward继续。43.如果需要网络登录，也可以配置相关的用户信息，配置好后，点击Forward继续。44.配置 声卡相关信息，配置好后，点击Forward继续。45.如不需要插入CD，点击Finish完成所用相关信息的配置，至此整个系统的安装初始配置完成。46.重启系统，使刚才的相关设置生效。启动界面如下。47.默认进入图形登录界面，这里输入用户名和密码后，终于进入了图形桌面。48.按Ctrl+Alt+

10、Fn(n=1,2,3,4,5,6)可进入命令行操作界面，也即真正的终端，按Ctrl+Alt+F7可返回到图形界面。 49.输入用户名和密码后登录了系统，这里在输入密码时没有任何显示。50.执行几个命令。51.图形桌面下的菜单。52.图形界面下的命令行窗口，即虚拟终端。53.关闭系统时个进程依次终止。54.完毕。1.2.3安装vmware-tools为了方便编译，为了更好的解决虚拟机与主机的共享问题，VMware公司有一个VMWaretools，来实现文件共享。VMWaretools步骤如下：1. 启动并进入Linux系统。2. 然后选择虚拟机菜单中的“虚拟机/安装VMware- Tools”,

11、此时就会有把VMware-tools文件映像到CDROM中（就是将VM安装目录下的linux.iso镜像加载到虚拟系统的光驱中，如果提示VM安装目录没有linux.iso文件，需要自己下载一个放到该目录下）。3. 进入linux操作系统，/mnt/cdrom/目录下 就可以看到安装文件了，把VMwareTools-6.0.2-59824.tar.gz”文件复制到自己的需要的位置中，cp /mnt/cdrom/VMwareTools-6.0.3-80004.tar.gz VMtool。4. 解压# tar -zxvf VMwareTools-6.0.3-80004.tar.gz。5. 进入cd

12、VMtool/vmware-tools-distrib目录中。6. 输入 ./vmware-install.pl进行安装，在安装过程中根据提示进行选择，在此我一路选择回车即可。经过以上安装，最终ware环境下的Linux系统开发环境如下图：2 交叉工具链的安装在Vmware虚拟机开发环境下，我们要把交叉编译工具链安装到：$CROSSDIR目录下，安装步骤如下：把工具代码包arm-linux-gcc-3.4.1.tar拷贝到/tmp/目录下，运行vmware，执行命令cd /tmp/ ,进入tmp文件夹，然后执行tar jxvf arm-linux-gcc-3.4.1.tar.bz2，解压压缩包

13、arm-linux-gcc-3.4.1.tar，具体指令如下：#tar -jxvf arm-linux-gcc-3.4.1.tar.bz2解压过程需要一段时间，解压后的文件形成了 usr/local/ 文件夹，vmware中操作如图3.1。进入该文件夹，将arm文件夹拷贝到/usr/local/下# cd usr/local/#cp -rv arm /usr/local/现在交叉编译程序集都在/usr/local/arm/3.4.1/bin下面了。vmware中操作如图3.2所示。修改环境变量，把交叉编译器的路径加入到PATH。(有三种方法，强烈推荐使用法一)方法一：修改/etc/bash.b

14、ashrc文件#vim /etc/bash.bashrc在最后加上： export PATH$PATH:/usr/local/arm/3.4.1/bin（如果不能编辑，先修改相关文件的权限使用chmod命令。）方法二：修改/etc/profile文件：# vim /etc/profile增加路径设置，在末尾添加如下,保存/etc/profile文件：export PATH$PATH:/usr/local/arm/3.4.1/bin方法三：#export PATH$PATH:/usr/local/arm/3.4.1/bin 注：(这只能在当前的终端下才是有效的！)。本实验用的是方法3，vmwar

15、e中操作如图3.33）立即使新的环境变量生效，不用重启电脑：对应方法一：#source /root/.bashrc对应方法二：# source /etc/profile4）检查是否将路径加入到PATH： # echo $PATH显示的内容中有/usr/local/arm/bin，说明已经将交叉编译器的路径加入PATH。至此，交叉编译环境安装完成。5）测试是否安装成功# arm-linux-gcc -v上面的命令会显示arm-linux-gcc信息和版本。本实验测试结果如图3.4.图3.1 解压压缩包arm-linux-gcc-3.4.1.tar图3.2 将arm文件夹拷贝到/usr/local

16、/下图3.3修改环境变量图3.4测试是否安装成功3 内核的编译1. 首先从http:/www.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/获得最新的内核的版本linux-3.8.2。tar zxvf linux-3.8.2.tar.gzln -s linux-3.8.2linux (创建软连接，方便查找文件)cd linuxmake clean 清除之前的内核编译残留的源代码树上的所有文件make mrproper在源代码目录树的顶层擦除所有的.config文件2. 配置内核一般开发板都给了默认的配置文件，使用默认的即可。将其命名为“.config”。执行make men

17、uconfig，编译指令见图3.1，出现配置内核界面见图3.2。 图3.1 编译指令结果 图3.2 内核配置界面这时不用做任何更改，在主菜单里选择退出，这样做是为了生成相应配置的头文件。3. 编译内核1）修改Makefile中的CPU体系结构和交叉编译工具。ARCH ?= armCROSS_COMPILE ?= arm-linux-添加对Nand Flash的支持修改 arch/arm/plat-s3c24xx/common-smdk.c 修改结构体smdk_default_nand_part 修改为： static struct mtd_partition smdk_default_nand

18、_part = 0 = .name = “Clover_Board_uboot” .offset = 0x00000000, .size = 0x00040000, , 1 = .name = “Clover_Board_Kernel”, .offset = 0x00200000, .size = 0x00200000, , 2 = .name = “Clover_Board_yaffs2”, .offset = 0x00400000, .size = 0x03BF8000, ;添加对yaffs2文件系统的支持a) tar zxvf cvs-root.tar.gz C /optb) cd cv

19、s/yaffs2c) ./patch-ker.sh c /opt/linux-2.6.30.4/制作配置单由于S3C2440 与 S3C2410 有很多相同的地方，因此可以在S3C2410的基础上修改导入 arch/arm/configs/s3c2410_defconfig在 System Type-S3C2440 Machines 中将 SMDK2440 与 SMDK2440 with S3C2440 CPU module选中。添加Nand Flash驱动 在Device Drivers-Memory Technology Device(MTD) Support中选中NAND Flash s

20、upport for S3C2410/S3C2440 SoC 添加对yaffs2文件系统的支持在 File systems-Miscellaneous filesystems中分别选中YAFFS2 file system support，Autoselect yaffs2 format, Cache short names in RAM添加交叉编译器的支持在Kernel Features中选中use the ARM EABI to comile the kernel5）然后执行make zImage编译内核。编译结束后，会在 arch/arm/boot 目录下生成linux 内核映象文件：zI

21、mage。4 制作yaffs2文件系统文件系统的制作主要由我完成。文件系统是对一个存储设备上的数据和元数据进行组织的机制。与其他linux开发一样，制作文件系统是必要的。其实文件系统的制作已经差不多模式化，从网上可以搜索到很多资料，关键是跟自己的内核，busybox等环境相适应，还要考虑到移植及使用方便。1) 编译BusyBox 可以在 下载busybox-1.13.3.tar.bz2，其他版本也行。 首先创建一个名字为root_2.6.31的文件夹，在其中创建如下文件夹etc bin var dev home lib mnt proc root sbin sys tmp usr opt 共1

22、4个文件夹。 然后解压BusyBox：#tar jxvf busybox-1.13.3.tar.bz2 C /opt 进入源目录，修改Makefile第164行，CROSS_COMPILE = arm-linux-第190行，ARCH = arm 编译安装：#make；#make install然后就会在上一级目录下生成rootfs文件夹，里面包含几个文件夹/bin /sbin /usr linuxrc把这些文件全部复制到刚建好的root_2.6.31目录下，#cp rf * ./root_2.6.31在dev目录下，创建两个设备节点:#mknod console c 5 1#mknod nu

23、ll c 1 3然后进入自己建立的etc目录，拷贝Busybox-1.15.2/examples/bootfloopy/etc/* 到当前目录下。# cp -r ././busybox-1.15.2/examples/bootfloopy/etc/* ./包括文件:fstab init.d inittab profile拷贝/etc/passwd, /etc/group, /etc/shadow到当前目录下。# cp /etc/passwd ./# cp /etc/group ./# cp /etc/shadow ./2) 构建文件系统 1.新建文件系统目录：#mkdir root_web 2

24、.复制_install中的bin，sbin，usr, linuxrc 到 root_web3.在root_web中新建dev、etc、home、lib、mnt、opt、proc、root、sys、tmp、var、 4.在各个目中添加相应内容。5 busybox的移植这部分主要由我和田正民同学完成。busybox的配置程序和linux内核菜单配置方式简直一模一样.在前面已经用makemenuconfig方式配置linux的内核，所以很容易上手。1) Busybox是一个轻型的linux命令工具集，在此使用的是busybox-1.13.3 版本。用户可以从其官方网站下载最新版本()。2) 解压：#

25、 tar zxvf boa-1.13.3.tar.gz C /opt3) 生成配置文件：#./configure修改Makefile：vi Makefile 将 CC = gcc 和 CPP = gcc E 修改为: CC = arm-linux-gcc CPP = arm-linux-g+ -E 4) 修改 src/boa.c 注释掉：if(setuid(0) != -1) DIE(“icky Linux kernel bug!”); 修改 src/compat.h 将#define TIMEZONE_OFFSET(foo) foo#-tm_gmtoff 修改为：#define TIMEZO

26、NE_OFFSET(foo) foo-tm_gmtoff 5) 编译并优化 # make，# arm-linux-strip boa 6) 移植cgic库 a) 解压：# tar xvfz cgic205.tar.gz C /opt b) 修改Makefile：vi Makefile 将：CC=gcc AR=ar RANLIB=ranlib 修改为 CC = arm-linux-gcc AR = arm-linux-ar RANLIB = arm-linux-ranlib 将 install: libcgic.a cp libcgic.a /usr/local/lib cp cgic.h /u

27、sr/local/include 修改为 install: libcgic.acp libcgic.a/opt/arm-2011.03/arm-none-linux-gnueabi/libc/armv4t/lib cp cgic.h /opt/arm-2011.03/arm-none-linux-gnueabi/libc/usr/include7) 编译并优化#make，#arm-linux-strip capture配置web服务器修改boa.conf 主要修改内容： User root Group root ServerName Clover DocumentRoot /web Direc

28、toryIndex index.html ScriptAlias /cgi-bin/ /web/cgi-bin/8) 配置cgic库在root_web中新建目录：mkdir web；cd web；mkdir cgi-bin复制cgic库：cp /opt/cgic205/capture /opt/root_web/web/cgi-bin6嵌入式web服务器boa的移植6.1 Boa的编译1. 下载Boa源码下载地址: http:/www.boa.org/， 或者最新发行版本： 0.94.13下载 boa-0.94.13.tar.gz，注意：从boa上下载的是boa-0.94.13.tar.tar

29、，解压方式一样解压：# tar xzf boa-0.94.13.tar.gz2. 生成Makefile文件直接运行src/configure文件3. 修改Makefile文件a、 修改 CC = gcc为 CC = arm-linux-gccb. 修改 CPP = gcc E为 CPP = arm-linux-gcc E4. 编译#make出现一个错误：gcc -g -O2 -pipe -Wall -I. -c -o util.o util.c util.c:100:1: error: pasting t and - does not give a valid preprocessing to

30、ken make: * util.o Error 1 解决方法：修改src/compat.h 找到#define TIMEZONE_OFFSET(foo) foo#-tm_gmtoff修改成#define TIMEZONE_OFFSET(foo) (foo)-tm_gmtoff 重新执行make指令，得到名为boa的可执行文件。#arm-linux-strip boaarm-linux-strip处理过后，将去掉其中的调试信息，执行文 件大小也将小很多。6.2 Boa的配置Boa需要在/etc目录下建立一个boa目录，里面放入Boa的主要配置文件boa.conf。在Boa源码目录下已有一个示例

31、boa.conf，可以在其基础上进行修改。1. Group的修改修改Group nogroup为 Group 0由于在/etc/group文件中没有nogroup组，所以设成0。另外在/etc/passwd中有nobody用户，所以User nobody不用修改。2. ScriptAlias的修改修改 ScriptAlias/cgi-bin/ /usr/lib/cgi-bin/为 ScriptAlias/cgi-bin/ /var/www/cgi-bin/3. ServerName的设置修改 #ServerName www.your.org.here为ServerName www.your.o

32、rg.here注意：该项默认为未打开，执行Boa会异常退出，提示“gethostbyname:No such file or directory”,所以必须打开。其它默认设置即可。6.3 Boa的执行成功配置以后，还需要创建日志文件所在目录/var/log/boa，创建HTML文档的主目录/var/www，将静态网页存入该目录下（可以将主机 /usr/share/doc/HTML/目录下的index.html文件和img目录复制到/var/www目录下），创建CGI脚本所在录 /var/www/cgi-bin，将cgi的脚本存放在该目录下。另外还要将mime.types文件复制/etc目录下，

33、通常可以从linux主机的 /etc目录下直接复制即可。实际运行时，可以将index.html文件、img目录和mime.types文件放到CF卡目录下，建立目录后，拷贝至相应目录。制作run.shmkdir /etc/boacp /cf/boa/boa.conf /etc/boa/mkdir /var/logmkdir /var/log/boamkdir /var/wwwcp /cf/boa/index.html /var/www/cp -r /cf/boa/img /var/www/mkdir /var/www/cgi-bincp /cf/boa/mime.types /etc/cp /c

34、f/boa/boa /./boa &直接在浏览器中输入http:/192.168.1.107，出现Red Hat的欢迎网页。静态HTML调试成功。7 CGI脚本测试脚本测试这部分主要是我和杨瑞娜同学完成的。CGI运行在服务器上，提供同客户端HTML页面的接口。由于本次课程设计要求基于浏览器远程控制，因此CGI脚本测试是必要的。从网上也能搜到很多相关资料，主要是要针对本次课程设计要求编写。 1. 编写dcMotor.c程序#include int main(void)printf(Content-type: text/html );printf( );printf(CGI Output );pr

35、intf( ); printf();printf();printf();printf();printf( );printf( );exit(0);交叉编译生成dcMotor.cgi#arm-linux-gcc -o dcMotor.cgi dcMotor.c2. 浏览将dcMotor.cgi拷贝至/var/www/cgi-bin/下，浏览器输入 http:/192.168.1.107/cgi-bin/dcMotor.cgi启动的命令：./boa &8网页编写Dreamweaver是一个简单易学的网页制作平台，其具体开发环境见图8.1。本次课程设计就是在Dreamweaver上编写控制网页。在D

36、reamweaver中编写html网页，并命名为linux.html.。对于本次课程设计，重要的是需要添加表单，以便于和CGI相结合，来控制电机的运转。关键的表单代码如下：图8.1 Dreamweaver软件开发环境本次课程设计网页设计程序调试图见图8.2:图8.2 网页程序运行结果本次课程设计网页是在360安全浏览器上运行的，结果见图8.3：图8.3 网页运行界面9 实验测试本次实验测试步骤具体如下：（1） 将编译好的linux内核和yaffs2文件系统镜像烧写到开发板上。（2） 开发板的IP设置为192.168.1.6。（3） PC的IP设置为192.168.1.13(与开发板ip在同一网段)。（4） 将开发板和PC的以太网卡相接。（5） 在IE浏览器地址栏中输入192.168.1.6，此时可以看到之前编写的网页，选中电机启动，点击确定，电动开始运转。选中电机停止，点击确定，电机停止运转。17