《嵌入式Linux系统设计》实验教学大纲
课程名称：
| 嵌入式Linux系统设计
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课程编号：
| 408308
| 436314
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适用专业：
| 计算机科学与技术
| 软件工程
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总 学 分：
| 3
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总 学 时：
| 54
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其中实验学时
| 26
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一、实验性质、目的与任务
《嵌入式Linux系统设计发》课程是嵌入式方向和物联网方向的方向课，与具体的硬件环境紧密相关。本课程以常见的ARM 9 S3C2410平台为例来讲解。剖析了嵌入式Linux系统构建的各个环节，说明了建立嵌入式Linux交叉开发环境，然后分析了嵌入式Linux系统的引导程序、内核和文件系统三大组成部分，最后介绍了嵌入式Linux系统集成和部署的方法。通过本实验课程的学习应达到以下几个教学目的:
(1) 掌握一种应用Linux的典型ARM处理器和开发板。
(2) 掌握能通过交叉编译器和交叉调试器的制作，对嵌入式交叉开发环境进行配置，对应用程序进行交叉开发和调试。
(3) 熟悉掌握U-Boot的使用、调试、编译和移植，理解U-Boot的启动过程和linux内核之间的关系。
(4) 掌握以ARM平台对内核移植的基本方法，理解linux内核启动过程。
(5) 掌握Linux根文件系统的组织结构，制作根文件系统的方法，掌握init进程调用文件系统脚本初始化过程。
（6）掌握Linux系统部署的基本方法，理解文件系统和存储介质的特点。
二、教学基本要求：
本课程的任务是使学生掌握嵌入式系统基础知识，理解嵌入式系统的应用设计与调试的思路和方法，培养学生的编程能力和实践应用能力。
上机实验要求：
(1)实验前，准备好上机所需的程序资料或书写大概的操作步骤；
(2)实验时,按书写的操作步骤进行实验，通过修改或增加操作步骤写出详细的操作过程和分析实验结果；
(3)实验结束后，应整理出实验报告，实验报告应包括以下内容：实验项目名称；实验步骤；运行结果；对运行情况所作的分析以及本次调试程序所取得的经验，如果程序未能通过或实验没达到预期目标，应分析其原因。
三、实验项目与类型：
序号
| 实验项目
| 学时
| 实验性质
| 备注
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验证
| 综合
| 设计
| 研究
探索
| 必做
| 选做
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1
| tftp服务器的配置和使用
| 1
| √
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2
| nfs文件系统的配置和使用
| 1
| √
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3
| smb服务器的配置使用
| 1
| √
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| √
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4
| X86平台内核配置、编译和安装
| 2
| √
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| √
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5
| 内核模块
| 1
| √
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| √
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6
| 内核模块参数
| 1
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| √
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| √
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7
| 交叉工具链的安装与使用
| 1
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| √
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| √
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8
| smdk2410-uboot编译
| 2
| √
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| √
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9
| mini2440开发板内核下载
| 2
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| √
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| √
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10
| minii2440开发板u-boot移植
| 2
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| √
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| √
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11
| mini2440开发板内核制作
| 4
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| √
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| √
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12
| nfs起文件系统制作
| 2
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| √
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| √
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13
| ramdisk起文件系统制作
| 2
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| √
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| √
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14
| Initramfs起根文件系统
| 2
|
| √
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| √
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15
| 自启动linux内核
| 2
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四、实验教学内容及学时分配：
实验1 tftp服务器的配置和使用
1、实验目的
学会tftp服务器的配置和使用。
2、方法原理
tftp服务器。
3、主要实验仪器及材料
1) pc一台,windows xp操作系统,安装虚拟机linux操作系统；
2) mini2410开发板一套；
3) 短网线一根；
4)编译好的嵌入式linux内核和根文件系统。
4、实验内容
在linux操作系统上配置tftp服务器下载目录，开发板supervivi做为tftp客户端从PC机上下载嵌入式linux内核映像和根文件系统到开发板,然后在开发板运行嵌入式linux系统。
实验2 nfs文件系统的配置和使用
1、实验目的
学会nfs文件系统的配置和使用。
2、方法原理
nfs文件系统。
3、主要实验仪器及材料
1) pc一台,windows xp操作系统,安装虚拟机linux操作系统；
2) mini2410开发板一套；
3)短网线一根
4、实验内容
在pc机上的虚拟机linux操作系统上配置nfs服务器共享目录，在开发板上运行的linux操作系统访问pc机上的虚拟机linux操作系统上的nfs共享目录。
实验3 smb服务器的配置使用
1、实验目的
学会smb服务器的配置和使用。
2、方法原理
smb服务器。
3、主要实验仪器及材料
pc一台,windows xp操作系统,安装虚拟机linux操作系统；
4、实验内容
在pc机上的虚拟机linux操作系统上配置smb服务器共享目录，在windowsxp系统访问虚拟机linux操作系统上的smb服务器共享目录。
实验4 X86平台内核配置、编译和安装
1、实验目的
掌握X86平台下，内核配置、编译和安装。
2、方法原理
内核配置、编译和安装。
3、主要实验仪器及材料
(1) pc一台,windows xp操作系统,安装虚拟机linux操作系统；
(2) linux2.6.29内核。
4、实验内容
配置、编译linux linux2.6.29内核。在vmware安装编译好的内核
实验5 内核模块
1、实验目的
掌握内核模块的编写、编译、加载、卸载。
2、方法原理
内核模块。
3、主要实验仪器及材料
pc一台,windows xp操作系统,安装虚拟机linux操作系统；
4、实验内容
（1）编写hello world内核模块；
（2）编写makefile，编译内核模块；
(3)安装，卸载该内核模块。
实验6 内核模块参数
1、实验目的
掌握内核模块参数的使用方法。
2、方法原理
内核模块参数。
3、主要实验仪器及材料
pc一台,windows xp操作系统,安装虚拟机linux操作系统；
4、实验内容
（1）编写内核模块，分别实现一个整形，一个字符串型模块参数；
（2）编写makefile，编译内核模块；
(3)安装，卸载该内核模块。
实验7 交叉工具链的安装与使用
1、实验目的
掌握arm-linux4.2.3交叉工具链的安装和使用。
2、方法原理
arm-linux4.2.3交叉工具链。
3、主要实验仪器及材料
(1) pc一台,windows xp操作系统,安装虚拟机linux操作系统；
(2) arm-linux-gcc-4.3.2.tgz安装包
4、实验内容
在linux虚拟操作系统中，安装arm-linux4.2.3工具链，然后编写一个“hello world”C程序，使用工具链编译该程序，查看编译后执行文件的属性，并通过nfs文件系统在开发板上运行。
实验8 Smdk2410-uboot编译
1、实验目的
制作在smdk2410开发板使用的u-boot，掌握u-boot配置、编译方法。
2、方法原理
u-boot。
3、主要实验仪器及材料
(1) pc一台,windows xp操作系统,安装虚拟机linux操作系统；
(2) u-boot-2008.10.tar.bz2软件包。
4、实验内容
使用交叉工具链编译可用于smdk2410上使用的u-boot。
实验9 Mini2440开发板内核下载
1、实验目的
掌握u-boot映象试的烧写方法；熟悉u-boot常见命令；下载内核到开发板并启动内核。
2、方法原理
u-boot命令，H-JTAG。
3、主要实验仪器及材料
(1) pc一台,windows xp操作系统,安装虚拟机linux操作系统；
(2) u-boot.bin。
（3）mini2440开发板一套。。
4、实验内容
（1）使用H-JTAG烧写提供的u-boot.bin。
（2）对开发板进行设置，并通过tftp下载提供的内核文件uImage-boot到mini2440开发板。
（3）使用uboot启动该内核。
实验10 Minii2440开发板u-boot移植
1、实验目的
在下载的uboot源码中并没有对mini2440开发板的支持，通过本实验对mini2440开发板uboot移植。
2、方法原理
u-boot。
3、主要实验仪器及材料
(1) pc一台,windows xp操作系统,安装虚拟机linux操作系统；
(2) u-boot-2008.10.tar.bz2软件包。
（3）mini2440开发板一套。
4、实验内容
基于uboot-2008.10，移植出可在mini2440 nor flash中运行的u-boot。
实验11Mini2440开发板内核制作
1、实验目的
制作可在mini2440上使用的内核。
2、方法原理
交叉工具链编译内核。
3、主要实验仪器及材料
(1) pc一台,windows xp操作系统,安装虚拟机linux操作系统；
(2) arm平台的linux2.6.29内核。
（3）mini2440开发板一套。
4、实验内容
使用交叉工具链编译可用于mini2440的内核。
实验12Nfs起文件系统制作
1、实验目的
在嵌入式产品开发过程中，为了调试的方便，通常使用nfs起根文件系统，本实验要求掌握nfs起根文件系统内核配置与编译。
2、方法原理
内核配置与编译。
3、主要实验仪器及材料
(1) pc一台,windows xp操作系统,安装虚拟机linux操作系统；
(2) arm平台的linux2.6.29内核。
（3）mini2440开发板一套。
4、实验内容
（1）制作用于mini2440开发板使用的内核，并使用nfs起根文件系统。
（2）使用U-Boot启动该内核。
实验13ramdisk起文件系统制作
1、实验目的
制作在mini2440上可用的内核，使用ramdisk起文件系统。
2、方法原理
内核配置与编译。
3、主要实验仪器及材料
(1) pc一台,windows xp操作系统,安装虚拟机linux操作系统；
(2) arm平台的linux2.6.29内核。
（3）mini2440开发板一套。
4、实验内容
（1）制作用于mini2440开发板使用的内核，并使用ramdisk起根文件系统。
（2）使用U-Boot启动该内核。
实验14 Initramfs起根文件系统
1、实验目的
制作在mini2440上可用的内核，使用Initramfs起文件系统。
2、方法原理
内核配置与编译。
3、主要实验仪器及材料
(1) pc一台,windows xp操作系统,安装虚拟机linux操作系统；
(2) arm平台的linux2.6.29内核。
（3）mini2440开发板一套。
4、实验内容
（1）制作用于mini2440开发板使用的内核，并使用Initramfs起根文件系统。
（2）使用U-Boot启动该内核。
实验15 自启动linux内核
1、实验目的
将制作好的使用initramfs作为根文件系统的内核烧写至nor flash中，实现上电自启动功能。
2、方法原理
内核配置与编译。
3、主要实验仪器及材料
(1) pc一台,windows xp操作系统,安装虚拟机linux操作系统；
(2) arm平台的linux2.6.29内核。
（3）mini2440开发板一套。
4、实验内容
（1）制作使用initramfs作为根文件系统的内核。
（2）将制作好的内核烧写至nor flash中。
（3）配置U-Boot使得启动后能够自动运行linuw内核。
五、考核方法
1．教师对学生实验过程完成情况进行详细登记，记入实验成绩中。
2．学生完成实验后按要求撰写实验报告，根据实验报告确定每次实验的等级。
3．实验成绩按20%比例计入课程期评总成绩中。
六、实验教学指导书和参考书
1、实验指导书
[1]自编《嵌入式Linux系统设计》实验指导书
2、主要参考书：
[1]杜春雷，ARM体系结构与编程.北京:清华大学出版社.2003
[2]刘洪涛,ARM嵌入式体系结构与接口技术.北京:人民邮电版社,2009年8月
[3]刘洪涛,孙天泽.嵌入式系统技术与设计.人民邮电出版社,2008
[4]华清远见嵌入式培训中心.嵌入式Linux应用程序开发标准教程(第2版).北京：人民邮电出版社，2009.
主 撰 人：刘泽平
审 核 人：袁辉勇
2012.6
