《嵌入式操作系统》2013年实验指导书.docVIP

嵌入式操作系统 实 验 指 导 书 计算机科学与信息工程学院 2012年9月3日 目录 实验一 系统引导实验 1 实验二 IRQ中断处理 3 实验三 Linux常用命令及工具实验 7 实验四 Makefile实验 9 实验五 BootLoader实验 13 实验六 Linux内核编译实验 16 实验七 驱动程序结构实验 19 实验一 系统引导实验 【实验目的】 了解PXA270处理器功能结构 了解系统的基本硬件组成 了解ARM指令集 掌握嵌入式系统的一般引导规律 掌握常见ARM开发工具软件的使用 【实验仪器】 PC机一台，ARM10试验箱一套，以及必要的软件安装包 【实验原理】 1、程序介绍 本章主要通过一个简短的Boot程序向读者揭示如何编写开发板的启动程序，同时本程序也可以用来引导其他章节的示例程序。本程序主要为了让读者能够清晰了解系统复位后如何从0x0开始引导。本引导程序驱动底板上的八盏LED就会向右点亮，不断循环下去。 2、系统复位 对于PXA270处理器来说，系统复位后的PC指针总是为0x0，以本开发板来说，片选信号nCS0所连接的为FLASH 芯片，boot 程序应该被烧写到该FLASH芯片上，且第一条指令应该放在0x0的地址（注意并不是所有的处理器都从地址0x0开始运行，有些处理器是从0xFFFF0开始运行的）。事实上，地址0x0－0x20之间为中断向量表，地址0x0为复位中断例程的入口点，即通过在0x0放一条无条件跳转语句，在系统加电或复位时，在地址0x0 开始跳转，从复位中断例程开始运行下去。 3、程序进入点 因为引导程序是自举的的程序，无需操作系统加载来执行，所以即使不设置初始入口点也可以执行，但这里是有必要对程序进入点进行描述。我们可以将Boot 程序看成是普通的映像文件，假设我们现在已经生成了映像文件，当Boot 映像被操作系统加载时，如何决定映像被执行的第一条指令呢？这里引入初始入口点和普通入口点。初始化入口点定义了映像的第一条被执行的指令，在编译程序时可以添加参数－entry address（或－entry offset+object(area) ）来标示初始入口点，如果没有添加该参数，只要源程序中有唯一的伪操作ENTRY，则程序就被默认成初始入口点。即当镜像被烧入FLASH后，以ro_base属性决定的映像位置的第一条指令就是被定义在ENTRY 标示的段的第一条指令，读者可能对此有些模糊，我们这里以给定的程序来分析。在BootLoader代码里的boot.s 汇编文件里，可以发现以下程序： AREA boot ,CODE ,READONLY ENTRY B Reset_Handler B Undefined_Handler B SWI_Handler B Prefetch_Handler B DataAbort_Handler NOP B IRQ_Handler B FIQ_Handler 这小段代码标示了一个名叫boot 的代码段，属性为只读，而ENTRY 本来只表示为一个普通入口点，但在Boot 代码中，因为只使用一次ENTRY，所以ENTRY 就被定义为初始化入口点，这里并不是要求所有的源程序中只能使用一次ENTRY，相反可以多次使用ENTRY来标示普通入口点，但多次使用ENTRY 后，就无法让系统知道镜像的第一条执行的指令在哪里，就必须在编译时增加－entry address参数。读者可以尝试一下代码中都不使用ENTRY或多次使用ENTRY 会发生什么现象。回到上面的代码中，我们发现伪操作ENTRY下有一条无条件跳转指令B，由于AREA 和 ENTRY都是伪操作，在不分配成实质的指令，所以，程序的第一条会被执行的指令就是B 指令，作为Boot 代码，初始入口点是不起作用的，因为它无需被加载而运行，初始入口点保存在ELF 头文件中，该值可被操作系统读取而跳转到初始入口点执行。 【实验内容】 1、分析代码 结合以上说明，对本实验所提供的汇编源代码进行分析，深入理解针对具体的硬件实现，软件是如何配合工作的。 2、程序的编译和下载 打开ADS，执行ProjectàMake ，也可以直接用快捷键F7 进行编译、连接生成映像文件。如图所示： 3、观察系统运行情况，对系统进行源码调试。 【习题与思考题】 1、简述ELF文件的内部层次结构。 2、简述连接器的4 个参数－ro_base，－rw_base，－first，－entry 的意义。 3、简述初始化入口点和普通入口点的区别，分别用在什么场合。 实验二 IRQ中断处理 【实验目的】 √ 学习编写中断处理程序 【实验原理】 1、程序介绍 本章例子主要使用按键实现外部中断，执行中断服务子程序。系统启动后，任意键，相应的八段数码