嵌入式系统课程设计任务书0302.docx
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嵌入式系统课程设计任务书0302
湖南工业大学
课程设计
资料袋
电气与信息工程学院（系、部）2014－2015学年第1学期
课程名称嵌入式系统指导教师职称
学生姓名专业班级学号
题目Linux操作系统开发环境的构建、移植与使用
成绩起止日期2014年11月17日～2014年11月28日
目录清单
序号
材料名称
资料数量
备注
1
课程设计任务书
2
课程设计说明书
3
课程设计图纸
张
4
5
6
湖南工业大学
课程设计任务书
2013—2014学年度 第2学期
电气与信息工程学院（系、部）电子信息类等专业班级
课程名称：
嵌入式系统课程设计
设计题目：
Linux操作系统开发环境的构建、移植与使用
完成期限：
2014年11月17日～2014年11月28日共2周
内
容
及
任
务
在学习和初步掌握ARM嵌入式系统基础理论以及嵌入式系统设计与开发基本方法的基础上，进行Linux操作系统开发环境的构建、移植与使用等综合实践，具体任务如下：
（1）Linux操作系统的安装及设置：
包括VMware的安装，Linux操作系统的安装及设置；
（2）Linux开发环境的构建及移植：
包括：
交叉编译器的安装，U-BOOT的配置与编译，Linux内核的配置与编译；Busybox等实用工具的安装；GUI工具包QT的安装等；（3）Linux基本操作命令的使用：
各种Linux基本操作命令的使用。
（4）Linux操作系统QT的使用：
设计与调试一个温度转换参数处理的界面。
进
度
安
排
起止日期
工作内容
2014，11.17上午
课题的布置与讲解；（上午：
08:
00-11:
45，5）
2014，11.17晚上
Linux操作系统的安装及设置；（晚上：
18:
30-22:
15，5）
2014，11.18上午
Linux开发环境的构建及移植；（上午：
08:
00-11:
45，5）
2014，11.18下午
Linux开发环境的构建及移植；（下午：
13:
30-17:
15，5）
2014，11.18晚上
Linux开发环境的构建及移植；（晚上：
18:
30-22:
15，5）
2014，11.19上午
Linux开发环境的构建及移植；（上午：
18:
30-22:
15，5）
2014，11.19下午
Linux基本操作命令的使用；（下午：
13:
30-17:
15，5）
2014，11.19晚上
Linux操作系统QT的使用。
（晚上：
18:
30-22:
15，5）
其它时间
非统一安排上机调试，学生自行查找资料，自行进行实践，撰写报告。
备注：
地点：
电气205
主
要
参
考
资
料
[1]谭会生．ARM嵌入式系统原理与应用开发[M]．西安：
西安电子科技大学出版社，2012
[2]何文华，梁竞敏.Linux操作系统实验与实训.北京：
人民邮电出版社,2006.
[3]李蔚泽.FedoraCore3Linux安装与系统管理.北京：
中国铁道出版社,2006.
[4]朱居正，高冰.RedHatLinux（FedoraCore3）实用培训教程.北京：
清华大学出版社,2005.
[5]广州天嵌计算机科技有限公司的TQ2440+3.5开发板硬件及配套的软件，2010
指导教师（签字）：
2014年10月20日
系（教研室）主任（签字）：
2014年10月20日
附件三
嵌入式系统课程
设 计 说 明 书
Linux操作系统开发环境的构建、移植与使用
起止日期：
2014年11月17日～2014年11月27日共2周
学生姓名
班级
学号
成绩
指导教师（签字）
电气与信息工程学院
2014年11月26日
设计说明书的主要内容
1．课程设计目的
在学习和初步掌握ARM嵌入式系统的硬件结构与工作原理、ARM汇编程序设计语言、Linux操作系统等ARM嵌入式系统基础理论以及嵌入式系统设计与开发基本方法的基础上，进行Linux操作系统开发环境的构建、移植与使用等综合实践，为实际从事ARM+Linux嵌入式系统的设计与开发打下良好的基础。
2．课程设计要求
进行Linux操作系统开发环境的构建、移植与使用等综合实践，具体任务为：
（1）Linux操作系统的安装及设置：
包括VMware的安装，Linux操作系统的安装及设置；
（2）Linux开发环境的构建及移植：
包括：
交叉编译器的安装，U-BOOT的配置与编译，Linux内核的配置与编译；Busybox等实用工具的安装；GUI工具包QT的安装等；
（3）Linux基本操作命令的使用：
各种Linux基本操作命令的使用。
（4）Linux操作系统QT的使用：
设计与调试一个温度转换参数处理的界面。
3．Linux操作系统的安装及设置
3.1VMware虚拟机的安装
VMWare虚拟机软件是一个“虚拟PC”软件，它使你可以在一台机器上同时运行二个或更多Windows、DOS、LINUX系统。
与“多启动”系统相比，VMWare采用了完全不同的概念。
多启动系统在一个时刻只能运行一个系统，在系统切换时需要重新启动机器。
VMWare的安装步骤如下：
（1）创建安装文件夹。
（2）开始安装并设置。
如图3.1所示。
（3）输入授权序列号。
如图3.2所示。
图3.1虚拟机的安装
图3.2虚拟机安装序列输入授权
3.2Linux操作系统的安装
（1）新建虚拟机。
先打开虚拟机，新建一个VirtualMachineWizard；选择Custom进行安装。
如图3.3所示。
图3.3VirtualMachineWizard的安装选择
（2）安装镜像的选择。
点击“Browes…”选择相应的Linux镜像路径，并加载到VirtualMachineWizard中，如图3.4所示。
（3）操作系统的选择。
选择Linux系统，并选择2.6版本的，如图3.5所示。
（4）内存容量的设定。
在对话框中选择内存大小为512M及以上，如图3.6所示。
（5）网络类型的选择。
根据对话框，选择桥式网络，如图3.7所示。
（6）操作系统硬盘的选择。
根据需要，设置大小8G及以上。
如图3.8所示。
（7）资料盘的添加与设置。
为了方便程序存储器与数据存储器的管理，添加一个硬盘，方便用户放置各种资料。
具体操作入图3.9所示。
（8）Linux操作系统的重新开始安装，如图3.10所示。
安装过程中要手动分区，如图3.11所示。
并选择各种相关软件进行安装，如图3.12所示。
安装过程会耗费一些时间，如图3.13所示。
Linux操作系统的安装完成，进入操作系统，如图3.14所示。
图3.4操作系统镜像的选择
图3.5Linux系统和版本的选择
图3.6操作系统内存的设置与选择
如图3.7桥式网络的选择
图3.8操作系统硬盘的选择与设置
图3.9资料盘的添加
图3.10操作系统的安装重启
图3.11磁盘手动分区
图3.12系统软件的选择
图3.13操作系统的安装过程
图3.14操作系统的进入
3.3Linux操作系统的设置
1.root用户权限的设定
（1）首先进入root权限，如图3.15所示。
并对系统文件gdm进行修改。
（2）用#号把gdm文档中的第二行屏蔽掉，如图3.16所示。
2.网络参数的设定与修改
（1）为了是系统的网络连接正常工作，进入网络相关参数文档进行修改与设置，具体操作如图3.17所示。
图3.15root权限的进入
图3.16对gdm文档的修改
图3.17系统网络参数是修改与设置
4．Linux开发环境的构建及移植
4.1系统工具安装的准备
（1）工具包压缩文件的解压。
将dedia中工具包压缩文件进行解压，解压后的文件放到opt文件夹中，所需命令如图4.1所示
图4.1解压系统工作文件到opt目录下
（2）输入命令运行安装程序。
输入命令如图4.2所示。
图4.2工具包安装程序是运行
（3）程序安装过程选项的设置。
在安装过程中，请根据系统所给默认选择进行选择，如默认选择为yes，请只需要输入yes即可，如图4.3所示。
图4.3程序安装过程的选项设置
（4）系统文件的共享设置。
可以通过虚拟机的options进行设置，具体操作如图4.4所示。
图4.4共享文件夹设置
（5）共享文件目录的设置。
首先在PC机上创建好共享文件，然后添加到
系统共享文件夹中，具体操作如图4.5所示。
图4.5共享文件夹的添加
（6）共享文件的验证。
使用ls指令对系统是否达到文件共享进行检验，检验结果如图4.6所示
图4.6共享文件的验证
4.2交叉编译器的安装
（1）交叉编译器的安装程序的准备。
通过终端对编译器的压缩文件进行解压，所使用的命令如图4.7所示。
图4.7交叉编译器的解压
（2）编译器的系统路径的修改。
将pathmunge/opt/EmbedSky/4.3.3/bin加入到系统文件profile中，具体操作如图4.8所示。
图4.8编译器的系统文件的修改
（3）交叉编译器的安装验证。
可以通过图4.9所示的两条指令对交叉编译器的安装进行检验。
图4.9交叉编译器的安装检验
4.3U-Boot的配置与编译
（1）U-Boot的安装准备。
先将U-boot的压缩文件拷贝到共享文件中，然后通过终端命令进行解压，所使用命令如图4.10所示
图4.10U-boot的解压
（2）U-Boot程序的编译。
可以通过make命令对U-boot源程序进行编译，具体操作如图4.11所示。
图4.11U-boot安装程序的编译
（3）U-Boot程序的镜像验证。
通过ls命令进行查看，再把生成的镜像文件夹复制到PC共享文件夹中，具体操作如图4.12所示。
图4.12U-boot程序的镜像检验
4.4Linux内核的配置与编译
（1）Linux内核的准备。
先将内核的压缩文件拷贝到共享文件中，然后通过终端命令进行解压，所使用命令如图4.13所示。
图4.13Linux内核的解压
（2）Linux内核的配置。
先将相关文件复制到制定的目录之下，然后执行makemenuconfig命令进入内核配置窗口，如图4.14所示。
然后对相应的目录进行选择，最后保存，如图4.15所示。
图4.14进入内核配置窗口
图4.15内核配置目录
（3）配置后Linux内核的编译。
用makezImage命令对内核进行编译并生成镜像文件，如图4.16所示。
图4.16Linux内核生成镜像文件
（4）Linux内核编译后的验证。
通过ls指令来检验是否生成镜像文件，还有把镜像文件复制到共享文件夹中，具体操作如图4.17所示。
图4.17Linux镜像的验证
（5）开机LOGO画面的设置。
通过图4.18所示的makemodules指令修改开机界面。
先将Logo图片放置到共享文件中，然后对图片进行相关的修改后以保存，具体操作如图4.19所示。
进入开机Logo中对图片进行修改界面，如图4.20所示。
图4.18系统开机界面的修改
图4.19将图片复制到操作系统中
图4.20对开机Logo图片进行修改
（6）开机LOGO修改后内核的编译。
完成图片的编辑后，如图4.21所示。
然后对内核进行编译，并生成镜像文件，如图4.22所示。
图4.21开机Logo改变
图4.22生成新的内核镜像
（7）修改开机LOGO后内核的编译验证。
检验操作如图4.23所示。
图4.23镜像文件生成的检验
4.5实用工具Busybox的安装
（1）Busybox安装程序的准备。
先将Busybox的压缩文件拷贝到共享文件中，然后通过终端命令进行解压，所使用命令如图4.24所示。
图4.24Busybox的解压
（2）启动Busybox的配置操作。
使用makemenuconfig命令对Busybox的相关性能进行配置，具体操作如图4.25所示。
图4.25Busybox配置目录
（3）Busybox相关性能的配置。
对配置框后，根据需要进行选项配置，如图4.26所示，然后保存。
图4.26Busybox配置目录
（4）Busybox配置后的编译。
通过make命令对Busybox进行编译，如图4.27所示。
图4.27对Busybox进行编译
（5）进行Busybox程序的安装。
通过makeinstall命令对Busybox进行安装，具体操作如图4.28所示。
图4.28安装Busybox程序
（6）Busybox相关文档的修改。
找到相应的路径，然后根据图4.29进行修改。
图4.29修改Busybox相关文档
4.6Apps的安装过程
（1）apps安装程序的准备。
先将Apps的压缩文件拷贝到共享文件中，然后通过终端命令进行解压，所使用命令如图4.30所示。
图4.30apps的解压
（2）apps程序的配置编译。
使用make对apps程序进行编译，如图4.31所示。
图4.31编译apps安装程序
（3）apps程序的安装与修改。
使用makeinstall命令对apps程序进行安装，具体操作如图4.32所示。
并对相关文档进行修改，如图4.33所示。
图4.32安装apps程序
图4.33修改apps文档
4.7GUI工具包QT的安装
（1）QT安装程序的准备。
先将QT的压缩文件拷贝到共享文件中，然后通过终端命令进行解压，所使用命令如图4.34所示
图4.34解压QT压缩包
（2）QT程序的安装过程。
通过图4.35相应指令进行安装。
图4.35QT安装程序
（3）QT程序的测试及其他。
测试如图4.36所示。
测试完毕后，按图4.37中指令对QT其他模块进行安装。
图4.36QT测试界面
图4.37QT相关程序的安装
4.8Linux移植镜像的下载
（1）USB驱动安装过程。
实现打开超级终端；然后连接开发板上的串口线
和电源线。
如图4.38所示。
图4.38USB驱动完成
（2）利用串口与硬件链接。
选择相应的串口终端设置。
如图4.39和4.40所示。
图4.39超级终端的设置
图4.40超级终端串口属性设置
（3）利用串口进行镜像下载。
a.将硬件从NORFlash启动，进行U-boot的烧写。
b.使用DMN软件将生成的U-Boot下载到硬件。
c.内核下载成功后，接着下载文件系统镜像。
d.将编译成功后生成的U-Boot镜像、内核镜像文件如图4.38所示以及文件系统按照上述步骤通过USB串口下载至嵌入式芯片后，重新启动操作系统，这样就完成系统的移植过程。
图4.38镜像文件的生成
5．Linux基本操作命令的使用
5.1文件操作命令
（1）CP命令：
将给出的文件或目录复制到另一个文件或目录下。
（2）mv命令：
为文件或目录改名，或将文件由一个目录移入另一个目录中。
（3）Rm命令：
删除一个目录中的一个或多个文件或目录，他也可以将某个目录及旗下的所有文件子目录均删除。
5.2目录操作命令
（1）Mkdir命令：
创建一个目录。
（2）Rmdir命令：
删除空目录。
（3）Cd命令：
改变工作目录
（4）Pwd命令：
显示整个路径名。
（5）Ls命令：
列出目录的内容。
5.3文本操作命令
（1）Sort命令：
对文件中的各行进行排序。
（2）Uniq命令：
文件经过处理后，在其输出文件中可能会出现重复的行。
5.4压缩与备份命令
（1）Tar命令：
tar可以为文件和目录创建档案。
（2）Gzip命令：
对文件进行压缩和解压。
（3）Unzip命令：
用window压缩软件winzip压缩的文件在linux系统中可以用unzip命令展开。
5.5用户相关命令
（1）Passwd命令：
linux系统中，用useradd命令增加用户时，还需要passwd命令为每一位新增加的用户设置口令，用户可以随时用passwd命令改变自己的口令。
（2）Su命令：
让一个普通用户拥有超级用户或其他用户的权限，或让超级用户以普通用户的身份做一些事情。
5.6磁盘管理命令
（1）Df命令：
检查文件系统的磁盘空间占用情况。
（2）Du命令：
统计目录所占磁盘空间的大小。
（3）Dd命令：
把指定的输入文件复制到指定的输出文件中，可以在复制过程中进行格式转换。
（4）Fdformat命令：
低级格式化软盘。
5.7权限管理命令
（1）Chmod命令：
用于改变文件或目录的访问权
（2）Chown命令：
更改某个文件火目录的属主和属组。
（3）echo命令：
在显示器上显示一段文字，以作为提示。
（4）Cal命令：
显示某年某月的日历
（5）Date命令：
显示和设置系统日期和时间
（6）Clear命令：
清楚屏幕上的信息
6.1Linux操作系统QT的使用
1、启动QTDesigner。
具体操作如图6.1所示。
然后进入QT使用对话框，如图6.2所示。
图6.1QTDesigner的启动操作
图6.2QT创建对话框
2、创建工程与源文件。
先创建一个”C++Project”,然后根据提示选择相应的操作，如图6.3所示。
然后保存，就进入QT主窗口，如图6.4所示。
图6.3设置文件保存路径和文件名
图6.4QTDesinger主窗口
3、创建操作对话框并设置属性。
打开“PropertyEdiror”选项单，把“name”的值改为“abcMainForm”,把“caption”的值改为“温度转换”。
如图6.5所示。
图6.5设置对话框属性
4、添加操作控件并设置属性。
先左边的工具箱选择“CommonWidgets”,并且双击“TextLable”。
然后将“Text”值改为“摄氏温度”，相应地把第二标签的标签“Text”值改为“华氏温度”。
如图6.6所示。
图6.6QT对话框中控件的设置及属性
5、设置控件之间的连接。
选择【Connection】命令，如图6.7所示。
根据系统弹出的对话框进行相应设置，如图6.8所示。
图6.7配置命令按钮
图6.8单击【退出】按钮创建关联
6、完成应用程序的代码编写。
及创建convert（）函数。
voidabcMainForm:
:
convert（）
{
doubleCelsius_input,result=0;
Celsius_input=CelsiusLineEdit->text（）.toDouble（）;
Result=（Celsius_input*（9.0/10.0））+32.0;
FahrenheitLineEdit->setText（QString:
:
number（result,'f',l））;
CelsiusLineEdit->clear（）;
}
7、创建一个main.cpp文件。
方法是选择【file】→【New】→【C++Main-File（main.cpp）】，如图6.9所示。
图6.9所示创建main.cpp文件
6.2QT应用程序的编译与移植
1、编译：
生成Makefile文件、用make命令进行编译、调试运行。
程序运行的效果如图6.10所示。
图6.10程序运行效果
2、移植。
移植就是将QT移植到目标板上，这需要QT/Embedded共享库的支持。
7．课程设计收获和体会
经过这几天的学习，我比较深入的了解了使用Linux开发ARM的整个流程和操作原理，并深刻的体会到了理论与实践的差别。
这个过程是有点曲折的，但我最终还是较好的完成了任务。
之前没有认真学习过Linux，很多指令都是在本次的实践中学习到的，对Linux也不感觉那么陌生了，如果以后有机会一定好好学习Linux。
这次没有自己动手去编写自己的ARM的程序有点可惜，我会在以后好好练习一下ARM的汇编和C语言的程序的。
这几天非常感谢老师和各位同学的帮助，令我可以顺利的完成了这个设计，并使我学习到了很多经验，以及解决问题的方法和能力。
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