嵌入式实验心得体会
嵌入式实验心得体会
学期开始，我们开始学习《嵌入式系统及应用》，由于初次接触嵌入式系统，感觉蛮难的，所以收获不是很大，很多的概念都比较模糊，等到学期结束开始做嵌入式课程设计时，真是茫然无从下手，自从拿到设计主题后，我就像热锅上的蚂蚁，一个字“急”。最后实在没有办法，逼着自己去学习，查资料，总算对嵌入式有了浅层理解。
嵌入式系统本身是一个相对模糊的定义，一个手持的MP3和一个PC104的微型工业控制计算机都可以认为是嵌入式系统。总体来说，嵌入式系统是“用于控制，监视或者辅助操作机器和设备的装备”。
一个典型的桌面Linux系统包括3个主要的软件层---linux内核、C库和应用程序代码。内核是唯一可以完全控制硬件的层，内核驱动程序代表应用程序与硬件之间进行会话。内核之上是C库，负责把POSIX API转换为内核可以识别的形式，然后调用内核，从应用程序向内核传递参数。应用程序依靠驱动内核来完成特定的任务。
在了解了基础知识之后，我开始进行上机操作，当然，其中遇到很多的难题，很多东西都是第一次接触，又没有别人在旁边指导操作，完全凭借自己去摸索练习。其中的困难可想而知。然而坚持就是胜利，牙一咬眼一闭坚持做下去，而通过本次实验，我感觉收获还是蛮多的。可能我对于嵌入式的知识学习的还是不太多，但是这之外的东西收获颇丰。
它让我学会了如何通过自己的努力去认知一个新事物，更重要的是端正自己的学习态度，只有真正下功夫去学习，才能有收获，正所谓“一份耕耘，一份收获。”没有付出，何谈回报呢?再者，通过本次实验，我也学会了如何去分析问题，如何找出自己设计中的不足，继而去排除解决问题，这就是一个自我学习的过程。当我们通过实验去学习理论知识时，自己动手得出的结论，不仅能加深我们对嵌入式的理解，更能加深我们对此的记忆。
当然，在这其中，我也发现自己的许多不足之处，由于学期伊始我没有好好学习，才落到如此地步，这也可以说是一个教训吧!我相信在以后的学习工作中，我一定会端正自己的学习态度，一丝不苟的去对待每一件事。只有做好足够的准备，才能事半功倍!
《嵌入式系统原理》课程设计实验报告
一、 Uboot简介
Uboot是1999年由德国DENX软件工程中心的Wolfgang Denk发起的，全称Universal Bootloader。具有如下特点：
★支持多种硬件构架：包括ARM、x86、PPC、MIPS、m68k、NIOS、Blackfin
★支持多种操作系统：包括Linux、VxWorks、NETBSD、QNX、RTEMS、ARTOS、LynxOS
★支持多达216种以上的开发板
★开放源代码，遵循GPL条款
★易于移植、调试
二、 实验目的
1、进一步了解Uboot的启动流程
2、进一步分析Uboot的启动过程
3、实现Uboot的移植
三、 实验内容
分析Uboot的启动流程，实现Uboot的.移植
四、 实验步骤及结果
1、Uboot的启动流程、分析
U-Boot的启动过程可以分成3个阶段。首先在Flash中运行汇编程序,将Flash中的启动代码部分复制到SDRAM中,同时创造环境准备运行C程序;然后在SDRAM中执行,对硬件进行初始化;最后设置内核参数的标记列表,复制镜像文件,进入内核的入口函数。
1) 程序首先在Flash中运行CPU入口函数/cpu/arm920t/start.s。具体工作包括：设置异常的入口地址和异常处理函数;配置PLLCON寄存器,确定系统的主频;屏蔽看门狗和中断;初始化I/O寄存器;关闭MMU功能;初始化存储器空间,设置刷新频率;将U-Boot的内容复制到SDRAM中;设置堆栈的大小,ldr pc, _start_armboot。board/yqliu2410中config.mk文件(TEXT_BASE = 0x31F00000)用于设置程序编译连接的起始地址,在程序中要特别注意与地址相关指令的使用。当程序在Flash中运行时,执行程序跳转时必须要使用跳转指令,而不能使用绝对地址的跳转(即直接对PC操作)。如果使用绝对地址,那么,程序的取指是相对于当前PC位置向前或者向后的32MB空间内,而不会跳入SDRAM中。
2) 程序跳转到SDRAM中执行/lib_arm/board.c中的start_armboot()函数。该
函数将完成如下工作：
*设置通用端口;设置处理器类型;设置启动参数地址;
* env_init：设置环境变量,初始化环境;
* init_baudrate：设置串口的波特率;
* serial_init：设置串口的工作方式;
* flash_init：设置ID号、每个分页的起始地址等信息,将信息送到相应的结构体中;
* dram_init：设置SDRAM的起始地址和大小;
* env_relocate：将环境变量的地址送到全局变量结构体中;
* enable_interrupts：开启中断;
* main_loop：该函数主要用于设置延时等待,从而确定目标板是进入下载操作模式还是下载镜像文件启动内核。在设定的延时时间范围内,目标板将在串口等待输入命令,当目标板接到正确的命令后,系统进入下载模式。在延时时间到达后,如果没有接收到相关命令系统将自动进入装载模式。
3) 装载模式下系统将执行do_bootm_linux()函数,0x30008000是内核在SDRAM中的起始地址;0x30800000是ramdisk在SDRAM中的起始地址;0x40000是内核在Flash中的位置,0x100000是数据块的大小;0x140000是ramdisk在FLASH中的位置,0x440000是数据块的大小。系统调用memcpy()函数将内核从flash和ramdisk复制到SDRAM中,具体如下：
memcpy((void *)0x30008000, (void *)0x40000, 0x100000);//复制数据块
memcpy((void *)0x30800000, (void *)0x140000, 0x440000);//复制数据块
通常,将内核参数传递给Linux操作系统有两种方法：采用struct param_struct
结构体或标记列表。
一个合法的标记列表开始于ATAG_CORE,结束于ATAG_NONE。ATAG_CORE可以为
空,一个空的ATAG_CORE的size字段设为“2”(0x00000002)。ATAG_NONE 的size
字段必须设为“0”。标记列表可以有任意多的标记(tag)。在嵌入式Linux系统中,
通常由U-Boot设置的启动参数有：ATAG_CORE、ATAG_MEM、ATAG_CMDLINE、ATAG_RAMDISK、ATAG_INITRD等。
在本系统中,传递参数时分别调用了以下tag：
setup_start_tag(bd); //标记列表开始
setup_memory_tags(bd); //设置内存的起始位置和大小
setup_commandline_tag(bd, commandline); /*Linux内核在启动时可以命令
行参数的形式来接收信息,利用这一点可以向内核提供那些内核不能检测的硬件参
数信息,或者重载(override)内核检测到的信息。
setup_ramdisk_tag(bd); //表示内核解压后ramdisk的大小
setup_initrd_tag(bd, initrd_start, initrd_end); //设置ramdisk的大小
和物理起始地址
setup_end_tag(bd); //标记列表结束
其中bd_t *bd = gd->bd是指向bd_t 结构体的指针,在该结构体中存放了关于
开发板配置的基本信息。
系统采用下列代码来进入内核函数：
theKernel = (void (*)(int, int))ntohl(hdr->ih_ep);
hdr是image_header_t类型的结构体,hdr->ih_ep指向内核的第一条指令地址,
即Linux操作系统下的/kernel/arch/arm/boot/compressed/head.S汇编程序。theKernel()函数调用应该不会返回,如果该调用返回,则说明出错。
2、Uboot的移植步骤
1)建立板级支持包
根据S3C2410处理器，在board目录下依照smdk2410目录配置，创建自己开发板的板级资源目录，相应的在include/configs目录下创建头文件。修改规则文件Makfile，添加开发板编译参数支持
2)添加外设支持
添加存储设备支持：NANDFLASH启动支持
添加网络设备支持：DM9000A
添加USB接口支持
添加文件系统支持
3)设置环境变量
U-Boot中提供了丰富的命令，smdk2410开发板配置了一部分命令，我们需要通过相应的环境变量为自己的开发板增加一些命令：
² #define CONFIG_CMD_NAND
² #define CONFIG_CMD_PING
² #define CONFIG_CMD_DLF
² #define CONFIG_CMD_ENV
² #define CONFIG_CMD_NET
² #define CONFIG_BOOTDELAY 3
² #define CFG_LOAD_ADDR 0x30008000
² #define CFG_TFTP_LOAD_ADDR 0x30008000
² ……
4)编译U-boot
配置开发板：# make uptech_2410class_config
Configuring for uptech_2410class board.
嵌入式开发心得
从实习到现在搞嵌入式开发快一年了，蓦然回首好像一年过得挺快，挺顺利的。细细品味，发现这一年还是有很多值得回忆和总结的东西。至少这一年看书挺多，大概二十几本，当然和那些一年看一百多本书的人没法比，但是我已经超越了自己。这是我大学毕业的第一年，初次走上社会，很想一展身手，可是.....其实也不用可是了，和很多朋友一样碰了很多钉子，现在我和老板的关系就挺一般的，只是我性格还不错。呵呵～～，做优秀员工看来还得慢慢学。
今年最大的收获就是做了一个半项目，是在uClinux下面跑的。半个是SNMP-Agent的实现，因为我去的时候snmpd已经跑起来了，我只是实现部分管理功能;一个是基于Web的管理系统，使公司的主打产品微波通信设备上网。这个项目是我一手策划，一手实现(界面设计是一位女同事，很优秀的程序员)，从中学到的东西也最多，感情不可谓不深。
SNMP即简单网络管理协议，其实一点都不简单。在我所知的网络协议里面，它仅仅比OSI的CMIP简单一点，而CMIP直到现在还没得到广泛应用。我们能够实现SNMP-Agent不能不感谢Carnegie Mellon大学免费发布的ucd-snmp软件包。它使得开发人员专注于实现对特定设备的管理功能。
我在项目中的工作主要是扩展MIB，实现相应的管理功能以及网络功能的扩展。我们公司的MIB库比较庞大，但是程序运行还是挺快的。因为ucd-snmp软件包中大量使用回调函数，而且它将MIB树以二叉树形式表示，但是每个结点不是单个的MIB结点，而是一个表，包括了多个结点。回调函数和两层表示法的使用是操作快速的主要因素。
基于Web的管理系统我原本是打算在设备外实现SNMP-Manager的功能，因为设备中已经嵌入了Agent。这样管理人员可以在世界各地通过WWW登录公司的管理平台，实现对所有设备的管理。但是老板想在设备中嵌入一个管理系统，可以通过www管理单个设备就行。呵呵～～，这样工作又轻松了一点，就按老板的意思做了。
我用的http服务器是BOA，它比现在市场占有率第一的Apache速度要快。目前还只支持CGI，我就用C写CGI程序，古老了点。但是在开发过程中感觉用CGI比用现在流行的ASP，JSP要爽，可以随心所欲，哈哈～～，而且这也是用C\C++语言的优点。CGI程序很简单，它的输入就是标准输入，它的输出就是标准输出。BOA在uClinux上面跑总要出点问题的，出问题好，出了问题我就能找到问题，一来一往，我对socket编程，I/O多路等编程技术了解也就越来越深了。
在Linux下面搞了一年，不爱上Linux都难，个人认为软件开发人员在Linux下面进步是最快的。那么多优秀的开源代码供我们研究，犹如每天与世界上最优秀的程序员打交道，进步于不经意间。哈哈～～。正所谓“熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟”。GCC编译器的优秀不用多说，我觉得写Makefile也是很件开心的事。不推荐程序员搞开发都用IDE，隔靴捎痒很不爽。但是Linux缺点也很明显，听歌、看碟、玩游戏不如Windows。恰巧公司的电脑没音箱，干脆我就懒得用Windows了。
用Linux而不讲开源是不道德的，我们程序员享受着开源的好处，自然也要为开源做点贡献。我开发的所有软件都开源，但是我也有个“怪癖”：不喜欢别人在我代码未完成的时候问我要源代码。
做嵌入式开发一年，稍稍有点心得。总结了一下，有以下几点经验：
1 .不要玩Linux。这一点主要是对像我这样在Linux下面开发的程序员来说的。因为Linux对程序员的吸引力很大，但它下面可以直接用的软件还是比较少。于是我们总想到网上找一些开源的软件装到我们的机器上，从无到有让人很有成就感的，呵呵～～。要是装上的不是最新版本的还不满意，于是又开始忙升级。在Windows下这个过程大概没什么意思，全都next了。在Linux下就不一样了，直接拿过来的源代码很多编译都不能通过，最新版本更是这样，得我们自己改，而且往往时改了又改。这个过程很花时间，我就在这方面浪费了很多时间，本来有个月工作比较轻松，打算阅读Linux kernel代码(也想成高手，呵呵～～)，当时我机子上没有好的阅读工具，于是先弄了个source navigator，觉得不够又装了个open office，然后又找来了几份不同版本的kernel代码。结果一个月过去了，一个文件夹还没看完。后面工作紧了，只能把看kernel当休息，直到现在才粗略看完fs,mm两个文件夹。
2.不要满足于C语言。C语言很优秀，也很简单。程序设计能力不等同于用C语言能力。嵌入式开发程序员要有扎实的数据结构基础，要积极的学习操作系统，积极的学习网络编程，要是想进行驱动开发还需要积极的学习硬件知识。
3.了解几种芯片体系结构。嵌入式不像PC领域x86一统天下，在嵌入式领域ARM、MIPS、M68k等各显神通。例如ARM7是没有MMU的，uClinux在它上面跑是最合适了，但是没有MMU我们也必须实现简单的MM功能，同时没有MMU一些常用库函数是不能实现的，这些嵌入式开发程序员必须要了解。
4.编写无错的C程序。关于这一点建议阅读Steve Maguire的《Writing Clean Code》。我对MS没有好感，但这不影响我对MS里面大牛们的尊敬。嵌入式的调试是非常麻烦的，很耗时。虽然有gdbserver这类工具，但是你用的开发工具链中不一定包括它，而且就算用上了调试仍然是很花时间的。所以要是不想天天通宵调程序呢，那就要时时以编写无错程序为目标。
5.了解一点编译知识。这对编写高性能程序很有帮助。
6.学习设计模式。设计模式一般在高级语言中讨论较多，但是好东西应该大家一起分享。学习设计模式对提高我们的设计能力非常有帮助。用C语言也可以实现一些模式思想，例如我们常用的回调函数，就可看作是Command模式的C语言版本。
7.要有前瞻性，要积极学习新技术。目前的嵌入式开发一般都是将PC应用加以剪裁，移植到嵌入式系统中。但是随着通信技术的发展，IPv6的广泛应用，设备上网是大势所趋。许多新技术有可能在嵌入式领域率先应用。把握住这个趋势，嵌入式程序员大有可为。
现在很多公司招程序员要求有嵌入式开发经验，其实本质上嵌入式开发和我们平常的开发没什么不同，只是要求严格一点。我写下这些希望对学习嵌入式开发的朋友们有所帮助。
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