計算機科學與技術學院操作系統課程設計實驗報告U201014281__________________________第2頁/共11頁計算機科學與技術學院操作系統課程設計實驗報告U201114491__________________________第9頁/共11頁華中科技大學嵌入式操作系統課程設計實驗報告院系:計算機科學與技術學院專業: 物聯網班級： 1102姓名： 吳斌 報告時間： 2014-06-25計算機科學與技術學院目錄1.課程設計目的…………32.課程設計環境搭建……………………33.內容一：熟悉和理解Linux編程環境 (1)內容要求……………………4 (2)計過程及實現………………44.內容三：掌握添加設備驅動程序的方法 （1）內容要求…………………7（2）設計過程及實現…………75.課設感想………………………12實驗內容1.課程設計目的（1）掌握Linux操作系統的使用方法；（2）了解Linux系統內核代碼結構；（3）掌握實例操作系統的實現方法。2.課程設計環境搭建（1）安裝linux（2）更改root登錄： 在現階段Ubuntu的系統中，是不允許直接以root身份登錄系統的，但是在做課設的過程中，需要大量的使用root權限來進行命令的操作。如果以普通用戶登錄ubuntu，會連編輯一個文件都非常周折。為此，我找到了一種修改系統文件，以達到直接使用root身份登錄的方法： ◎開始的時候，只能以普通用戶登錄，用Ctrl+Alt+T打開終端： 初始化/修改root密碼 sudopasswdroot 用vi編輯器修改這個文件： sudovi/etc/lightdm/lightdm.conf 在文件最后加入這么一行代碼： greeter-show-manual-login=true 然后保存退出，sudoreboot重啟系統。之后就可以輸入root用戶登錄。（3）在添加系統調用中用到的其他內核包： ◎下載和當前實驗環境最為接近的系統版本（這點很重要） 使用apt-getinstalllinux-source-3.0.0命令， ◎下載結果是linux-source-3.0.0.tar.bz2 ◎解壓命令：tar–xjvflinux-source-3.0.0.tar.bz2–C/usr/src ◎解壓后，在/usr/src目錄下得到內核文件夾linux-source-3.0.0（4）在調用linux圖形庫時需要安裝GTK環境： ◎安裝gcc/g++/gdb/make等基本編程工具

apt-getinstallbuild-essential Tip：如果提示由于依賴項不能安裝，需要使用apt的強化版aptitude，這個工具可以自動分析軟件包依賴，系統一般不自帶，需要先安裝，具體過程是： apt-getinstallaptitude aptitudeinstallbuild-essential aptitude這個工具很強大，對于解決軟件包安裝時的依賴問題很有幫助。 ◎安裝libgtk2.0-devlibglib2.0-dev等開發相關的庫文件： apt-getinstallgnome-core-devel ◎安裝GTK核心組件：

apt-getinstalllibgtk2.0-dev這個安裝完成后，GTK環境就基本搭建成功，網上有些教程說要安裝其他配置文件，經我親測，發現只要安裝libgtk2.0-dev這個包就能搞定。3.熟悉和理解Linux編程環境（1）實驗內容：實現三個進程之間的并發程序：（2）計過程及實現：這里需要用到課程實驗時的fork()程序以及GTK的圖形顯示。①基本fork（）程序，調用顯三個進程的結構如下：#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<sys/types.h>#include<sys/wait.h>voidmain(intargc,charargv[]){pid_tp1,p2,p3;pid_tt1,t2,t3;intstatus;if((p1=fork())==0){/*創建第一個子進程*/execv("./pa",argv);}elseif((p2=fork())==0){/*創建第二個子進程*/execv("./pb",argv);}elseif((p3=fork())==0){/*創建第三個子進程*/execv("./pc",argv); }else{t1=waitpid(p1,&status,0);t2=waitpid(p2,&status,0);t3=waitpid(p3,&status,0);}}②調用GTK顯示窗體函數模塊的結構：voidshow(intargc,char*argv[],char*title){gtk_init(&argc,&argv); //初始化工具包并且獲取命令行參數;window=gtk_window_new(GTK_WINDOW_TOPLEVEL);//創建新的窗口; //設定窗口的位置;gtk_window_set_position(GTK_WINDOW(window),GTK_WIN_POS_CENTER); //監聽窗口的destroy事件;g_signal_connect(G_OBJECT(window), "destroy",G_CALLBACK(destroy_progress),NULL);gtk_window_set_title(GTK_WINDOW(window),title);//用來設定更改窗口標題;gtk_container_set_border_width(GTK_CONTAINER(window),20);//設定寬度; //使用gtk_vbox_new函數建立縱向組裝盒; //為了顯示構件，必須將構件放入組裝盒中,并將組裝盒放在窗口內;vbox=gtk_vbox_new(FALSE,10);gtk_container_set_border_width(GTK_CONTAINER(vbox),100);//設定寬度;gtk_container_add(GTK_CONTAINER(window),vbox);gtk_widget_show(vbox); //使用gtk_box_pack_start函數將構件放到組裝盒中;sprintf(id_char,"%s,MyID:%d",title,getpid()); //顯示PID號label=gtk_label_new(id_char);gtk_box_pack_start(GTK_BOX(vbox),label,FALSE,FALSE,10);gtk_widget_show(label);sprintf(id_char,"父進程ID:%d",getppid()); //顯示PPID號label=gtk_label_new(id_char);gtk_box_pack_start(GTK_BOX(vbox),label,FALSE,FALSE,10);gtk_widget_show(label);button=gtk_button_new_with_label("close"); //關閉窗口按鈕 //信號登記函數,監聽按鈕的clicked事件。 //當窗口clicked時，gtk_widget_destroy就會被調用。 //而gtk_widget_destroy函數又調用gtk_main_quit()結束程序運行。g_signal_connect_swapped(G_OBJECT(button),"clicked",G_CALLBACK(gtk_widget_destroy),window);gtk_box_pack_start(GTK_BOX(vbox),button,FALSE,FALSE,10);GTK_WIDGET_SET_FLAGS(button,GTK_CAN_DEFAULT);gtk_widget_grab_default(button); //函數顯示窗口中的組件gtk_widget_show(button);gtk_widget_show(window); //準備將窗口和所有的組件顯示在屏幕上，函數必須在GTK程序的最后調用.gtk_main();}③編譯代碼main.c，運行； 編譯命令為：gcc-oamain.c`pkg-config--cflags--libsgtk+-2.0` 程序運行結果如下圖3-3所示：4.內容三：掌握添加設備驅動程序的方法1內容要求（1）采用模塊方法，添加一個新的設備驅動程序。（2）要求添加字符設備的驅動。（3）編寫一個應用程序，測試添加的驅動程序2設計過程及實現（1）Linux內核中的設備驅動程序是一組常駐內存的具有特權的共享庫，是低級硬件處理例程。對用戶程序而言，設備驅動程序隱藏了設備的具體細節，對各種不同設備提供了一致的接口，一般來說是把設備映射為一個特殊的設備文件，用戶程序可以象對其它文件一樣對此設備文件進行操作。 Linux支持3種設備：字符設備、塊設備和網絡設備。 設備由一個主設備號和一個次設備號標識。主設備號唯一標識了設備類型，即設備驅動程序類型，它是塊設備表或字符設備表中設備表項的索引。次設備號僅由設備驅動程序解釋,一般用于識別在若干可能的硬件設備中，I/O請求所涉及到的那個設備。 一個典型的驅動程序,大體上可以分為這么幾個部分: ①注冊設備： 在系統初啟,或者模塊加載時候,必須將設備登記到相應的設備數組,并返回設備的主設備號； ②定義功能函數： 對于每一個驅動函數來說，都有一些和此設備密切相關的功能函數。以最常用的塊設備或者字符設備來說，都存在著諸如open()、read()這一類的操作。當系統調用這些調用時，將自動的使用驅動函數中特定的模塊。來實現具體的操作； ③卸載設備： 在不用這個設備時,可以將它卸載，主要是從/proc中取消這個設備的特殊文件。（2）編寫Makefile文件如下：#IfKERNELRELEASEisdefined,we'vebeeninvokedfromthe#kernelbuildsystemandcanuseitslanguage.ifeq($(KERNELRELEASE),)#Assumethesourcetreeiswheretherunningkernelwasbuilt#YoushouldsetKERNELDIRintheenvironmentifit'selsewhereKERNELDIR?=/lib/modules/$(shelluname-r)/build#Thecurrentdirectoryispassedtosub-makesasargumentPWD:=$(shellpwd)modules: $(MAKE)-C$(KERNELDIR)M=$(PWD)modulesmodules_install: $(MAKE)-C$(KERNELDIR)M=$(PWD)modules_installclean: rm-rf*.o*~core.depend.*.cmd*.ko*.mod.c.tmp_versions.PHONY:modulesmodules_installcleanelse#calledfromkernelbuildsystem:justdeclarewhatourmodulesareobj-m:=devDrv.oendif 調用Makefile文件之后，其具體過程如下： ①KERNELRELEASE是在內核源碼的頂層Makefile中定義的一個變量，在第一次讀取執行此Makefile時，KERNELRELEASE沒有被定義，所以make將讀取執行else之后的內容； ②如果make的目標是clean，直接執行clean操作，然后結束。 ③當make的目標為all時，-C$(KDIR)指明跳轉到內核源碼目錄下讀取那里的Makefile；M=$(PWD)表明然后返回到當前目錄繼續讀入、執行當前的Makefile。 ④當從內核源碼目錄返回時，KERNELRELEASE已被定義，內核的build程序Kbuild也被啟動去解析kbuild語法的語句，make將繼續讀取else之前的內容。 ⑤else之前的內容為kbuild語法的語句，指明模塊源碼中各文件的依賴關系，以及要生成的目標模塊名（3）編寫設備功能函數：（devDrv.mod.c） 函數框架如下所示：#include<linux/module.h>#include<linux/vermagic.h>#include<linux/compiler.h>MODULE_INFO(vermagic,VERMAGIC_STRING);__visiblestructmodule__this_module__attribute__((section(".gnu.linkonce.this_module")))={ .name=KBUILD_MODNAME, .init=init_module,#ifdefCONFIG_MODULE_UNLOAD .exit=cleanup_module,#endif .arch=MODULE_ARCH_INIT,};staticconststructmodversion_info____versions[]__used__attribute__((section("__versions")))={ {0x59caa4c3,__VMLINUX_SYMBOL_STR(module_layout)}, {0x6bc3fbc0,__VMLINUX_SYMBOL_STR(__unregister_chrdev)}, {0xbb2c2e33,__VMLINUX_SYMBOL_STR(__register_chrdev)}, {0x839fb39,__VMLINUX_SYMBOL_STR(try_module_get)}, {0x4f8b5ddb,__VMLINUX_SYMBOL_STR(_copy_to_user)}, {0x4f6b400b,__VMLINUX_SYMBOL_STR(_copy_from_user)}, {0x6d9da20b,__VMLINUX_SYMBOL_STR(module_put)}, {0x27e1a049,__VMLINUX_SYMBOL_STR(printk)}, {0xbdfb6dbb,__VMLINUX_SYMBOL_STR(__fentry__)},};staticconstchar__module_depends[]__used__attribute__((section(".modinfo")))="depends=";MODULE_INFO(srcversion,"EC04EE455AF92F2C3E445E0");（4）設備加載，安裝過程如下： ①進入Makefile文件和devDrv.mod.