【導(dǎo)讀】盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的。個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。本人完全意識(shí)到本聲明的法律。結(jié)果由本人承擔(dān)。中使用和在互聯(lián)網(wǎng)上傳播，同意按“章程”規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。是本人在西南科技大學(xué)攻讀碩士學(xué)位期間，在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果。的研究成果，也不包含為獲得西南科技大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。大學(xué)所有，特此聲明。隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)和生活中廣泛要。求嵌入式系統(tǒng)終端能夠完成網(wǎng)絡(luò)通訊功能。應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，用于TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用程序之間的相互通信。ucLinux嵌入式操作系統(tǒng)。裁剪和定制系統(tǒng)后，構(gòu)建相關(guān)的文件系。描述IP地址和端口，用于在兩個(gè)。設(shè)備的應(yīng)用范圍，對(duì)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展有較大的意義。

　　

【正文】 t類(lèi) 為網(wǎng)絡(luò)通訊提供了一種方式。 面向連接的數(shù)據(jù)流通信的 so cket 編程詳細(xì)過(guò)程如圖 所示。 西南科技大學(xué) 工程 碩士學(xué)位論文 第 17 頁(yè) 圖 程序設(shè)計(jì)詳細(xì)圖解 西南科技大學(xué) 工程 碩士學(xué)位論文 第 18 頁(yè) So cket 接口是 TC P/IP 網(wǎng)絡(luò)的 A PI， So cket 接口定義函數(shù)和例程 。網(wǎng)絡(luò)的 So cket 數(shù)據(jù)傳輸是一種特殊的 I/O， So cket 也是一種文件描述符 ， 具有一個(gè) 打開(kāi)文件的函數(shù)調(diào)用 So cket () ，該函數(shù)返回一個(gè)整型的So cket 描述符，隨后的連接建立、數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔僮鞫际峭ㄟ^(guò)該 So c ket實(shí)現(xiàn)的。 常用的 So cket 類(lèi)型有兩種 [ 22]：流式 So cket（ SOC K_STREA M）和數(shù)據(jù)報(bào)式 So cket （ SOC K_DG RA M）。流式 主要 面向連接 So cket，針對(duì)于面向連接的 TC P 服務(wù)應(yīng)用；數(shù)據(jù)報(bào)式 面向 無(wú)連接的 So cket，對(duì)應(yīng)于無(wú)連接的 UDP 服務(wù)應(yīng)用。 使用 so cket 的數(shù)據(jù)流進(jìn)行通信。 應(yīng)該首先在 服務(wù)器端使用 so c ket ()函數(shù) 建 立一 個(gè)通 信的 端點(diǎn) ， 然 后使 用 b i n d ()函數(shù) 綁定 這 個(gè)端 點(diǎn) 的地址，最后 服務(wù)器端使用 l i st en ()偵聽(tīng)連接請(qǐng)求，當(dāng)遠(yuǎn)程的客戶機(jī)使用con n ect ()連接 l i st en () 正在監(jiān)聽(tīng)的端口時(shí)，使用 a ccep t ()處理它。在a ccept ()處理了連接請(qǐng)求后，將會(huì)生成一個(gè)新的描述這 個(gè)連接端口的套接字，利用這個(gè)套接字就可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)了。如果 l i st en ()一直沒(méi)有偵聽(tīng)到連接請(qǐng)求，那么服務(wù)器就會(huì)在 a c cep t ()處阻塞，一直到有連接請(qǐng)求到來(lái)。 對(duì)于客戶機(jī)任務(wù)來(lái)說(shuō)，它也需要先用 so cket () 建立一個(gè)通信端口，但是它不必用 b in d ()把他的本地地址綁定到這個(gè)端口上，而是直接使用 co n n ect ()向指定的服務(wù)器發(fā)送連接請(qǐng)求，如果請(qǐng)求被接受，就可以進(jìn)行通信了。 西南科技大學(xué) 工程 碩士學(xué)位論文 第 19 頁(yè) 4 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì) . uClinux 的移植 uClinux 嵌入式系 統(tǒng)的下載 嵌入式系統(tǒng) 交叉編譯完成后，需要將編譯好 的嵌入式內(nèi)核下載到嵌入式開(kāi)發(fā)板上， 然后嵌入式開(kāi)發(fā)板才可以運(yùn)行嵌入式內(nèi)核。嵌入式開(kāi)發(fā)板按照以下 兩種方式進(jìn)行加載： （ 1）直接將編譯好的內(nèi)核下載到嵌入式存貯器中。由于嵌入式開(kāi)發(fā)板的資源有限，存貯器的容量不夠大，這種方式對(duì)系統(tǒng)的存貯器要求較高，但是能夠帶來(lái)更高的運(yùn)行速度，因?yàn)橄到y(tǒng)只直接從嵌入式開(kāi)發(fā)板上啟動(dòng)的，系統(tǒng)直接 解壓縮內(nèi)核文件，運(yùn)行內(nèi)核。設(shè)計(jì)中 采用這種方式 [ 23 ]。 （ 2）通過(guò)地址印象的方式：由于嵌入式系統(tǒng)的存貯器有限，為了節(jié)約資源，在嵌入式存貯器上建立地址印象，內(nèi)核在執(zhí)行的時(shí)候，首先運(yùn)行到建立印象的地址，然 后通過(guò)跳轉(zhuǎn)指令，直接運(yùn)行存儲(chǔ)在嵌入式開(kāi)發(fā)板外圍的存貯器上，這樣可以節(jié)約芯片上的資源，但是帶來(lái)的問(wèn)題是，由于跳轉(zhuǎn)，運(yùn)行的速度會(huì)降低，對(duì)于運(yùn)行速度要求不高的開(kāi)發(fā)，可以采取這種方式。 根文件系統(tǒng)的 建立 內(nèi)核移植完成后， 需要建立嵌入式的根文件系統(tǒng)，根文件是嵌入式系統(tǒng)重要組成部分。 u C li nu x 主要應(yīng)用于沒(méi)有 MMU 單元的嵌入式芯片， 主要的目的是 節(jié)約內(nèi)存和 FL A SH。根據(jù)使用場(chǎng)合的不同，根文件系統(tǒng)也有多種選擇。在目前的嵌入式開(kāi)發(fā)過(guò)程中， ROMfs 是使用最多的文件系統(tǒng) 。 ROMfs 文件系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，文 功能 緊湊 ，并且是 只 讀的 。在 R OMfs中， 文件數(shù)據(jù) 是按照順尋存放的。 u C l in u x 系統(tǒng)可以直接運(yùn)行，這樣做的最大的優(yōu)勢(shì)是節(jié)約 RA M 空間 ，提高運(yùn)行速度。因此，根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，選用 ROMfs 根文件系統(tǒng)。當(dāng)然，為了支持它， 在內(nèi)核的配置中需要內(nèi)核支持 ro mfs 文件系統(tǒng)，并且在內(nèi)核配置完畢后建立虛擬 ra m 盤(pán)，提供用戶接口。 西南科技大學(xué) 工程 碩士學(xué)位論文 第 20 頁(yè) 應(yīng)用程序庫(kù) uC li nu x 運(yùn)行效率高，是一個(gè) 小型化 的嵌入式 Li n ux 系統(tǒng)，這就要求相應(yīng)的應(yīng)用程序庫(kù)具有較高的運(yùn)行效率。 gl i b c 是 gn u 發(fā)布的 l i b c庫(kù)， 主要是基于 C 語(yǔ)言的，這個(gè)庫(kù)較大而且比較全面，不適應(yīng) u C l in ux。因此需要進(jìn)行相應(yīng)的簡(jiǎn)化，這就是 u C l ib c 應(yīng)用程序庫(kù)。在 u C l in ux 中，采取 靜態(tài)連接 ，目的是為了節(jié)約內(nèi)存和片上資源，滿足嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要。 . 內(nèi)核編譯 嵌 入 式 系 統(tǒng) 應(yīng) 用 非 常 專(zhuān) 業(yè) 化 ， 功 能 模 塊 相 對(duì) 比 較 單 一 。 隨 著uC li nu x 內(nèi)核版本的升級(jí)，內(nèi)核功能越來(lái)越強(qiáng)大，體系結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜。由于存儲(chǔ)空間的限制， 為了提高運(yùn)行性能，必須根據(jù)需要對(duì)內(nèi)核進(jìn)行精簡(jiǎn)，定制 一個(gè)符合嵌入式系統(tǒng)的操作平臺(tái)。 uC li nu x 可以通過(guò)裁剪，把不需要的功能模塊剪掉，留下應(yīng)用需要的模塊，減少系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜想，讓系統(tǒng)更加健壯和安全。同時(shí) ，嵌入式芯片的資源有限，內(nèi)存一般都比較小，裁剪后，內(nèi)核往往會(huì)更加簡(jiǎn)練，所占用的存貯空間也會(huì)很小。 由于 u Cl in ux 的內(nèi)核采取了模塊化的設(shè)計(jì)方式，設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)自己的需要，在內(nèi)核編譯的過(guò)程中，靈活選擇所需要的模塊，節(jié)約資源，減少代碼量，提高內(nèi)核的運(yùn)行速度和效率 ， 這也是嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)。 uClinux 的安裝 在 n ux .o rg 上下載版本為 2. 4 的 u C li nu x 源碼包uC li nu xdi ，將它復(fù)制到系統(tǒng)的目錄盤(pán)下，并進(jìn)行相應(yīng)的解壓縮： 輸入 指令，并運(yùn)行： t a r uClinuxd ist200 a 就會(huì)看到，在系統(tǒng)的目錄盤(pán)下，會(huì)出現(xiàn) u C li nu x 的 源代碼目錄 ，也就是 u C li nu xdi st 這個(gè)文件夾 。 由于本系統(tǒng)所用 Sma rtA RM2200 開(kāi)發(fā)板 ，這個(gè)開(kāi)發(fā)板為 A RM7 的LPC 2200 芯片 ，是 p h il ip s 公司設(shè)計(jì)制造的 。 為了適應(yīng)這個(gè)芯片的特性，登陸 ph il ip s 官方網(wǎng)站 ，并且查找和下載以下這個(gè)文件： uClinuxdi st2020 04081p cchy t ch 下載后，復(fù)制到系統(tǒng)的目錄下，輸入以下指令，并執(zhí)行： 西南科技大學(xué) 工程 碩士學(xué)位論文 第 21 頁(yè) cat uClinuxdi st20200 4081p cchyc t ch 執(zhí)行完成后，在編譯 u C l in ux 內(nèi)核是，選擇系統(tǒng)的內(nèi)核配置的時(shí)候，可以找到 LPC 2200 的選項(xiàng)。 配置 uClinux 安裝完成后，可以通過(guò) ma ke co n fi g， ma ke x co n fi g 來(lái)配置 u C l in ux，也可以通過(guò) ma ke menucon fi g 來(lái)配置。 各命令使用范圍不一樣，但效果是相同的，各命令說(shuō)明如表 所示。 表 uClinux 的配置方式 make confi g 命令行方式，適用于控制臺(tái)和圖形終端 make menucon fi g 文本菜中方式，適用于控制臺(tái)和圖形終端 make xconfi g X 窗口圖形界面方式，僅適用于圖形終端 文本菜單 這種 配置方式， 可以在 終端控制臺(tái) 上來(lái) 使用， 也可以通過(guò) 圖形終端 進(jìn)行使用。為了使得 配置 具有更強(qiáng)的 直觀性， 系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了 文本菜單這種配置方式。 配置 uC li nu x 和文件系統(tǒng)具體的操作方法如下 [ 2 4 ]： （ 1）通過(guò)已經(jīng)建立的 終端或者控制臺(tái)， 找到 u Cl in u x 源代碼所在的目錄，系統(tǒng)為： //usr/src/uC l in u xd ist ， 執(zhí)行命令： cd /usr/src/uC li nu xd ist （ 2） 如果不是 進(jìn)行第一 次編譯 ，需要 先清除 以前編譯 產(chǎn)生的輔助文件和目標(biāo)文件，以保證編譯的正確性。如果是第一次編譯則可省略。 執(zhí)行命令： ma ke distclean （ 3） 通過(guò)文本菜單方式配置 u Cl in u x 執(zhí)行命令： ma ke menucon fi g 執(zhí)行了 ma ke menu co n fi g 語(yǔ)句后，將會(huì)出現(xiàn)如圖 4. 1 配置內(nèi)核界面。 西南科技大學(xué) 工程 碩士學(xué)位論文 第 22 頁(yè) 圖 配置內(nèi)核界面 界面中有 提示使用 “↑”“↓” 選擇配 置模塊 ，使用空 格鍵選擇或者取消，使用“→”“←”，選擇命令，最后使用回車(chē)鍵 En ter 執(zhí)行命令。 第一項(xiàng) 可進(jìn)行 廠商 / 產(chǎn)品設(shè) 置， 選擇第 二項(xiàng) 則進(jìn)行 內(nèi)核 版本和函數(shù)庫(kù)設(shè)置，各選項(xiàng)的含義以及設(shè)置如表 4. 2 所示。 表 uClinux 中各個(gè)選項(xiàng)的描述 選項(xiàng) 描述 設(shè)置 Vendor/Prod u ct 廠商 /產(chǎn)品選擇 PHILIS/LPC 2 200 Kemel 選擇 版本 Linux Libc 選擇 函數(shù)庫(kù) uClibc Default all Settings 默認(rèn)設(shè)置 恢復(fù)默認(rèn)設(shè)置時(shí)選擇 Updata Default 默認(rèn)廠商配置 根據(jù)需要選擇 在設(shè)計(jì)的時(shí)候，根據(jù)系統(tǒng)需求，以及所選用的芯片廠商等信息，進(jìn)行系統(tǒng)的配 置，主要是根據(jù)以上信息描述，進(jìn)行設(shè)置。 進(jìn)入 Li n ux內(nèi)核配內(nèi)核資源的界面，如圖 所示。 西南科技大學(xué) 工程 碩士學(xué)位論文 第 23 頁(yè) 圖 內(nèi)核資源界面 配置完畢后選擇 Ex i t，然后在提示下是否保存的時(shí)候選擇保存， 配置完畢后，選擇 Ex it，在對(duì)話提示選擇保存。 （ 4） 建立源代碼文件依賴(lài)關(guān)系 (第一次必須執(zhí)行 ) 執(zhí)行命令： ma ke dep （ 5） 編譯內(nèi)核 執(zhí)行命令： make 第（ 4）和第（ 5）進(jìn)行內(nèi)核的編譯，執(zhí)行的時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)。執(zhí)行結(jié)束后，會(huì)得到我們需要的兩個(gè)目錄： ROMfs 文件 和 i ma ges 內(nèi)核文件。在 ROMfs 文件中存放嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行所 需要的應(yīng)用程序。 Ima ges內(nèi)核文件主要存放那個(gè)內(nèi)核目錄。 經(jīng)過(guò)以上程序， u Cl i nu x 的內(nèi)核編譯全部完成。 構(gòu)建文件系統(tǒng) 構(gòu)建 文件系統(tǒng) 就是 在物理設(shè)備上 構(gòu)建 文件組織和目錄， 便于系統(tǒng)進(jìn)行文 件的 組織和 管理 ，它是 u C l in u x 系統(tǒng) 處理 數(shù)據(jù) 的基 礎(chǔ) 條件 。uC li nu x 系統(tǒng)的所有有效數(shù)據(jù)，包括 用程序、庫(kù)、系統(tǒng)文件和用戶文件 都按照目錄存放在文件系統(tǒng)中。 u C l in u x 系統(tǒng)的文件系統(tǒng)，在組織上按照樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行組織，也就是 頂部 是根目錄， 從根向下 進(jìn) 西南科技大學(xué) 工程 碩士學(xué)位論文 第 24 頁(yè) 行 分支 ，通常把文件系統(tǒng)的最頂端成為根目錄。 u C li nu x 系統(tǒng)通常 只有一個(gè)文 件樹(shù)， 這個(gè)文件樹(shù)以 樹(shù)根“ / ” 作為 起點(diǎn)， 其它的 文件和外部設(shè)備 按照樹(shù)的形式， 掛結(jié)在這個(gè)文件樹(shù)上 [ 2 5 ] 。 u Cl in ux 根目錄下可以見(jiàn)到以下結(jié)構(gòu)： /bin /home /etc /mnt /lost+fo un d /tmp /dev /sbin /var /boot /root /lib /proc /usr 設(shè)計(jì)中選擇的 ROMFS 文件系統(tǒng) ， 主要是考慮到系統(tǒng)的存貯結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫@種文件系統(tǒng)的 內(nèi)核 比較小 ， 通常情況下 只有 4000 字節(jié) 左右，可 以 有 效 的 節(jié) 約 系 統(tǒng) 的 資 源 。 內(nèi)核 在 連接 的 時(shí) 候 ， 只 需 要 連 接 到ROMFS 文件系統(tǒng)， 后 面用 模塊 裝載工具 把其它相 關(guān)的 模塊和文件系統(tǒng) 裝載進(jìn)來(lái)，而不是所有的文件和模塊全部掛接 。 ROMFS 文件系統(tǒng) 的底層結(jié)構(gòu)也是非常的簡(jiǎn)單，也可以用來(lái)進(jìn)行 塊設(shè)備 的操作。 ROMFS 文件系統(tǒng) 的構(gòu)成，它的 文件系統(tǒng)頭 由 16 字節(jié) 組成 ，文件系統(tǒng)名由 4 字節(jié) 組成， 文件系統(tǒng)的大 由 4 字節(jié) 組成，其次還有 4 字節(jié)的校驗(yàn)和 4 字節(jié)的卷標(biāo)名 。然后就是 文件的頭和數(shù)據(jù)了，文件頭也是 由 16 字節(jié) 組成 ， 開(kāi)始的 是文件模式信息 ，通常占用 4 比特的， 后面的 28 比特 ，是這樣分配的： 4 字節(jié) 為 下 后一個(gè) 文件的地址偏移量 ， 4 字節(jié) 為 文件 的 鏈接信息、 4 字節(jié) 為 文件大小、 4 字節(jié) 為文件 的校驗(yàn)和 。 從 后面的 第 16 字節(jié)開(kāi)始 ，顯示的是 文件名和 相關(guān) 其數(shù)據(jù) [26 ]。 ROMFS 是一種只讀的 文件系統(tǒng) ，由