1、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456 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
2、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
3、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）201
4、4，11.19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，20122 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. Fedora Core 3 Linux安装
5、与系统管理. 北京：中国铁道出版社,2006.4 朱居正，高冰. Red Hat Linux(Fedora Core 3)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
6、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
7、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。3Linux操作系统的安装及设置3.1 VMware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
8、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 3.2 Linux操作系统的安装（1）新建虚拟机。先打开虚拟机，新建一个Virtual Machine Wizard；选择Custom进行安装。如图3.3所示。图3.3 Virtual Machine Wizard 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Virtual Machine Wizard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
9、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
10、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3.3 Linux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3.15 ro
11、ot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 4Linux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opti
12、ons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
13、.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4.3 U-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4.10 U-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4.11 U-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
14、图4.12所示。图4.12 U-boot程序的镜像检验4.4 Linux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4.13 Linux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make zImage命令对内核进行编译并生成镜像文件，如图4.16所示。图4.1
15、6 Linux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4.17 Linux镜像的验证（5）开机LOGO画面的设置。通过图4.18所示的make modules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4.2
16、1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4.24 Busybox的解压（2）启动Busybox的配置操作。使用make menuconfig命令对Busybox的相关性能进行配置，具体操作如图4.25所示。图4.25 Busybox 配置目录（3）Bus
17、ybox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4.26 Busybox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make install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4.6 Apps的安装过程（1）apps安装程序的准备。先将Apps的压缩文件
18、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4.30 apps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make install 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4.7 GUI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
19、）QT程序的安装过程。通过图4.35相应指令进行安装。图4.35 QT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4.36 QT测试界面图4.37 QT相关程序的安装4.8 Linux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4.38 USB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NOR Flash启动，进行U-bo
20、ot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5Linux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
21、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
22、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
23、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6.1 Linux操作系统QT的使用1、启动QT Designer。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6.1 QT Designer的启动操作图6.2 QT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6.4 QT Desinger主窗口3、创建操作对话框并设置属性。打
24、开“Property Ediror”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6.6 QT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】
25、按钮创建关联6、完成应用程序的代码编写。及创建convert（）函数。void abcMainForm:convert() double Celsius_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
26、-File(main.cpp)】，如图6.9所示。图6.9所示 创建main.cpp文件6.2 QT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。
