第三部分习题答案

第10章建立嵌入式系统开发环境10.2.5习题1．使用vi查看安装程序install.sh，对比install.sh中的语句与安装过程。答：首先建立合适的安装目录，然后安装交叉编译工具软件，然后安装Linux内核，建立根文件系统，之后安装调试工具gdb和gdbserv，最后安装试验源代码及相关文档。2．若使用上位机的com2口与下位机进行连接，应在minicom中如何设置？答：若使用上位机的com2口与下位机进行连接，应在minicom中选择“Serialportsetup”进入串口配置界面。输入“A”，将“Serialdevice”的值修改为“/dev/ttyS1”，表示连接的是上位机的com2口。3．若下位机的IP地址为192.168.0.121，上位机的IP地址为202.201.33.15，请写出将上位机和下位机的IP地址配置在同一个网段的过程。答：在上位机的终端命令窗口中键入下面的命令，可以将上位机和下位机的IP地址配置在同一个网段192.168.0.:ifconfigeth0192.168.0.252netmask255.255.255.010.3.5习题1．在“vivi”提示符状态下，使用help查看vivi命令的用法，比较与Linux命令的不同。答：vivi命令用来配置开发板的硬件资源，使用时后面需给出必要的关键字参数，如：viviloadhelpUsage:loadflash|ram[partname|addrsize]x|y|z|t而Linux命令的参数通常以“-”开始，如：cat[-AbeEnstTuv][--help][--version]fileName。2．写出下位机软件系统的四个组成部分的功能。答：下位机的软件系统由Bootloader系统内核、根文件系统和应用程序四部分组成。Bootloader相当于PC机上的BIOS，在下位机加电时自动运行，执行硬件初始化和调用系统内核的功能。Bootloader分为U-boot、Vivi、Blob、ARMBoot、RedBoot等多种，本实验使用实验箱自带光盘中的vivi。系统内核就是运行在下位机上的操作系统内核，本实验使用实验箱自带光盘中的zImage，是ARM-Linux的内核，版本号为2.6。根文件系统是Linux系统必不可少的一部分，用来管理下位机中的文件。本实验使用实验箱自带光盘中的root.cramfs。Cramfs是专门针对Flash设计的只读压缩的文件系统，其容量上限为256M，采用zlib压缩，文件系统类型可以是EXT2或EXT3，经常作为下位机的根文件系统。应用程序是需要烧写到下位机，在下位机中运行的程序，在上位机中以压缩文件包的形式保存，本实验使用实验箱自带光盘中的yaffs.tar.bz2。应用程序所使用的文件系统为Yaffs（YetAnotherFlashFileSystem），Yaffs是一种专门为Flash设计的嵌入式文件系统，运行速度快、占用内存小，提供写均衡、垃圾收集等底层功能。3．查阅相关资料，了解下位机软件系统的四个组成部分的生成过程。省略11.1.5习题1．Makefile是如何工作的？其中的宏定义分别是什么意思？答：makefile文件中语句的语法是Shell语句语法的子集，以“#”开头的语句为注释语句，内容一般分为两部分，前面部分由include和变量定义语句构成，include语句能够将另外一个文件的内容包含进来，变量定义语句定义后面部分要使用的变量。前面部分的内容可以为空。makefile的后面部分内容是文件的主要内容，由一些规则描述的语句块组成，make执行时将根据这些语句块的描述执行相应的命令或者程序。其中常用的宏有：CC：指明采用的编译器；EXEC：表示编译后生成的可执行文件名；OBJS：给出目标文件列表；CFLAGS：给出编译参数；LDFLAGS：给出连接参数；all:给出编译主入口；clean:表示清除编译结果2．嵌入式开发的基本过程有哪几步？答：嵌入式开发的基本过程为：采用相应的编辑工具编写应用程序，然后在上位机编译调试应用程序，然后使用NFS将上位机上编译好的文件下载到下位机上运行。11.2.6习题1．在生产者-消费中实例中，加入一个新的线程用于处理键盘的输入，并在按键为ESC时终止所有线程。答：参考程序见“/labs/Lab_2”文件夹中的“pth1.c”。2．使用信号量控制方式编写多线程程序，设4个线程，其中两个线程负责从文件中读取数据到公共的缓冲区，另两个线程从缓冲区读取数据做不同的处理（加和乘运算）。答：参考程序见“/labs/Lab_2”文件夹中的“sem_example.c”。3．线程的优先级的控制。答：程序控制线程的优先级，一般是用pthread_attr_getschedpolicy来获取系统使用的调度策略，如果是SCHED_OTHER的话，表明当前策略不支持线程优先级的使用，否则可以。当然所设定的优先级范围必须在最大和最小值之间，可以通过sched_get_priority_max和sched_get_priority_min来获取。在系统允许使用线程优先级别的时候，使用下面两个函数pthread_attr_setschedparam、thread_attr_getschedparam来设置线程的优先级。11.3.6习题1．修改程序，编写一个简单的文件收、发程序，完成串口文件下载。答：参考本次试验提供的用户程序，在receive函数中新建一个简单文件，读取串口字符写入文件即可，须注意发送和接收线程的互锁机制。2．RS-232串行通信的数据格式是什么？答：开始前，线路处于空闲状态，送出连续“1”。传送开始时首先发一个“0”作为起始位，然后传输字符的二进制编码。每个字符的数据位长度可以约定为5-8位，一般采用ASCII编码。后面是奇偶校验位，根据约定，用奇偶校验位将所传字符中为“1”的位数凑成奇数个或偶数个，也可不要奇偶校验。最后是停止位的“1”信号，停止位可以约定持续1位、1.5位或2位的时间宽度。至此一个字符传送完毕，线路又进入空闲，持续为“1”。经过一段随机的时间后，下一个字符开始传送才又发出起始位。3．串行通信最少需要几根线？分别如何连接？答：当通信距离较近时，通信双方可以直接连接。最简单的情况，在通信中根本不需要RS-232C的控制联络信号，只需三根线（发送线、接收线、信号地线）便可实现全双工异步串行通信。图1最简单的串行通信连接方式图1中的2号线与3号线交叉连接是因为在直连方式时，把通信双方都当作数据终端设备看待，双方都可发也可收。在这种方式下，通信双方的任何一方，只要请求发送RTS有效和数据终端准备好DTR有效就能开始发送和接收。4．ARM的串口有几个？相应的寄存器是什么？答：S3C2410提供了三个通用异步串行通信接口，每个串口都有一个波特率发生器、接收寄存器、发送寄存器和一个控制单元，另外，还有两个16字节的FIFO寄存器作为发送和接收的缓冲装置。在S3C2410中，对串口的控制是通过设置相应的控制寄存器来实现的，其常用的寄存器主要有以下几个：(1)ULCONn寄存器：主要用来设置串口工作模式，包括数据位长度、停止位个数，以及数据校验方式等。S3C2410支持四种校验方式，分别是奇校验、偶校验、MARK校验和SPACE校验。(2)UCONn寄存器：该寄存器涉及到中断模式控制、DMA模式控制，以及时钟的选择等。(3)UTRSTATn寄存器：串口的状态寄存器，用于指示串口是否接收或发送完毕。(4)UTXHn和URXHn寄存器：发送和接收寄存器。(5)UBRDIVn寄存器：波特率设置寄存器，用于对时钟分频，产生需要的波特率。5．终端如何处理特殊字符？答：在串口的参数配置结构structtermios中，通过设置c_cc数组成员来定义支持的特殊控制字符以及一些timeout参数。c_cc支持的常量名称有：VINTR中断控制，对应键为CTRL+C；VQUIT退出操作，对应键为CRTL+Z；VERASE删除操作，对应键为Backspace（BS）；VKILL删除行，对应键为CTRL+U；VEOF位于文件结尾，对应键为CTRL+D；VEOL位于行尾，对应键为Carriagereturn（CR）；VEOL2位于第二行尾，对应键为Linefeed（LF）；VMIN指定了最少读取的字符数；VTIME指定了读取每个字符的等待时间。11.4.6习题1．修改用户程序，将三个电位器的多次转换的结果写入一个文件中。答：参考程序见“/labs/Lab_4”文件夹中的“main1.c”。2．逐次逼近型的A/D转换器原理是什么？答：逐次逼近型A/D转换器其工作原理是：将被测电压和由D/A转换生成的电压进行比较，用对分搜索的方法来逐次逼近被测电压。它的实质是逐次把设定的SAR寄存器中的数字量经D/A转换后得到电压Vc与待转换模拟电压V。进行比较。比较时，先从SAR的最高位开始，逐次确定各位的数码应是“1”还是“0”，其工作过程如下：转换前，先将SAR寄存器各位清零。转换开始时，控制逻辑电路先设定SAR寄存器的最高位为“1”，其余位为“0”，此试探值经D/A转换成电压Vc，然后将Vc与模拟输入电压Vx比较。如果Vx≥Vc，说明SAR最高位的“1”应予保留；如果VxVc，说明SAR该位应予清零。然后再对SAR寄存器的次高位置“1”，依上述方法进行D/A转换和比较。如此重复上述过程，直至确定SAR寄存器的最低位为止。过程结束后，状态线改变状态，表明已完成一次转换。最后，逐次逼近寄存器SAR中的内容就是与输入模拟量V相对应的二进制数字量。3．A/D转换的重要指标包括哪些？答：A/D转换的重要指标有；分辨率、精度、转换时间、电源灵敏度、量程、输出逻辑电平和工作温度范围等。4．ARM的A/D功能的相关寄存器有哪几个，对应的地址是什么？答：与A/D相关的寄存器主要有A/D转换控制寄存器（ADCCON）和A/D转换数据寄存器ADCDAT0。ADCCON的地址为0x58000000，ADCDAT0的地址为0x5800000C。5．如何启动ARM开始转换A/D，有几种方式？转换开始时ARM是如何知道转换哪路通道的？如何判断转换结束？答：A/D转换的数据可以通过中断或查询的方式来访问，如果使用中断方式，全部的转换时间（从A/D转换的开始到数据读出）要更长。如果是查询方式，则要检测ADCCON[15]（转换结束标志位）来确定从ADCDAT寄存器读取的数据是否是最新的转换数据。A/D转换开始的另一种方式是将ADCCON[1]置为1，这时只要有读转换数据的信号，A/D转换才会同步开始。转换开始时ARM中的ADCCON寄存器的第5-3位表示模拟输入通道选择，可判断其值就可知哪路通道转换。通过测试ADCCON寄存器的第15位是否为1，就可判断转换是否结束。11.5.6习题1．修改用户程序，产生余弦波形信号，并使用示波器观察输出波形。答：参考用户程序“da_sin.c”，将其正弦函数修改为余弦函数即可。2．修改用户程序，产生方波信号，并使用示波器观察输出波形。答：参考代码为“da_fang.c”。3．D/A转换器的分类。答：D/A转换器的内部电路构成无太大差异，一般按输出是电流还是电压、能否作乘法运算等进行分类，主要有：电压输出型（如TLC5620）、电流输出型(如THS5661A)、乘算型（如AD7533）、一位D/A转换器等。4．D/A转换器的主要技术指标。答：D/A转换器的主要技术指标有：（1）分辩率(Resolution)分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为n位的D/A转换器中，输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码状态，能给出2n个不同等级的输出模拟电压。分辨率也可以用D/A转换器的最小模拟输出量（对应数字量仅最低位为“1”）与最大量（对应数字量所有有效位为“1”）之比来表示。（2）建立时间(SettingTime)这是D/A的一个重要性能参数，通常定义为：在数字输入端发生