基于ARM9和Linux操作系統(tǒng)下的TCP套接字通信

1、. . . . 目錄1 功能描述11.1 課題背景11.2 課題意義12 基礎(chǔ)知識(shí)12.1開發(fā)環(huán)境介紹12.1.1硬件環(huán)境12.1.2軟件環(huán)境22.2 網(wǎng)絡(luò)配置22.2.1 橋接22.2.2NFS32.2.3 FTP32.2.4 Linux基本命令32.3 基于Socket的TCP通信43 系統(tǒng)設(shè)計(jì)4整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程圖如圖3-1所示：4圖3-1 系統(tǒng)流程圖54 實(shí)驗(yàn)54.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備54.1.1VMware workatation 7.1.2的安裝54.1.2 建立虛擬機(jī)54.1.3 在虛擬機(jī)上安裝RHL9操作系統(tǒng)54.1.4 驅(qū)動(dòng)的安裝74.2 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建94.2.1網(wǎng)絡(luò)配置94.2.2

2、 配置NFS服務(wù)器104.2.3 配置FTP服務(wù)器124.2.4 建立交叉編譯環(huán)境154.3 程序設(shè)計(jì)164.4實(shí)習(xí)平臺(tái)搭建17總 結(jié)21參考文獻(xiàn)221 功能描述1.1 課題背景 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和通訊，需要鋪設(shè)專用的介質(zhì)和電纜。通過前端的傳感機(jī)器采集數(shù)據(jù)信息，并通過相關(guān)的通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。比如我們經(jīng)常使用的CAN，485總線等。這些總線和協(xié)議需要自己定制，硬件設(shè)備需要自己設(shè)計(jì)開發(fā)，面向的對(duì)象不同，解決的設(shè)計(jì)問題不同，主要面向?qū)I(yè)設(shè)計(jì)開發(fā)，由于技術(shù)上的門檻，普通人元很難理解和使用?；谇度胧较到y(tǒng)的通信設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用產(chǎn)品具有重要的意義。（1）嵌入式通信設(shè)計(jì)為終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化提供了保障；（

3、2） 嵌入式通信設(shè)計(jì)技術(shù)為工業(yè)控制領(lǐng)域設(shè)備的發(fā)展提供動(dòng)力；（3）嵌入式通信設(shè)計(jì)為家庭生活的智能化提供了技術(shù)支持。1.2 課題意義 本次實(shí)習(xí)整個(gè)系統(tǒng)包括Red Hat Linux 9虛擬機(jī)系統(tǒng)，再此基礎(chǔ)上設(shè)置與宿主機(jī)的橋接，實(shí)現(xiàn)基于公共的鏈路層協(xié)議將兩個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)互連，并基于鏈路地址選擇要傳遞的數(shù)據(jù)的過程。實(shí)現(xiàn)NFS功能，可以通過網(wǎng)絡(luò)，讓不同的機(jī)器、不同的操作系統(tǒng)、可以彼此分享自己的文件。FTP功能，可以從一臺(tái)計(jì)算機(jī)將文件傳送到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它與這兩臺(tái)計(jì)算機(jī)所處的位置、聯(lián)系的方式以與使用的操作系統(tǒng)無關(guān)。編寫的實(shí)驗(yàn)程序可以通過建立socket來監(jiān)聽連接的請(qǐng)求，建立連接，進(jìn)行消息一對(duì)一發(fā)送，將其移植到

4、S3C2410X微處理器上，利用其UART接口的功能，從而實(shí)現(xiàn)TCP通信。 2 基礎(chǔ)知識(shí)2.1開發(fā)環(huán)境介紹2.1.1硬件環(huán)境 （1）ARM介紹 對(duì)于ARM（Advanced RISC Machines），既可認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱，還可認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。1991年，ARM公司成立于英國劍橋，主要出售芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的授權(quán)。目前，采用ARM技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)IP核的微處理器，即通常所說的ARM微處理器，已遍與工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線系統(tǒng)與軍用系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場(chǎng)，基于ARM技術(shù)的微處理器應(yīng)用占據(jù)了32位RISC微處理器70

5、%以上的市場(chǎng)份額，ARM技術(shù)正在滲入到生活中的各個(gè)方面。ARM公司是專門從事基于RISC技術(shù)芯片設(shè)計(jì)開發(fā)的公司，作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，它本身并不直接從事芯片生產(chǎn)，而是靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可，由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片。世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從ARM公司購買其ARM微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，從而形成自己的ARM微處理器芯片進(jìn)入市場(chǎng)。目前，全世界有幾十家大的半導(dǎo)體公司都使用ARM公司的授權(quán)，因此，既使ARM技術(shù)獲得更多的第三方工具、制造、軟件的支持，又使整個(gè)系統(tǒng)成本降低，使產(chǎn)品更容易進(jìn)入市場(chǎng)并被消費(fèi)者接受，從而更具競(jìng)爭(zhēng)力。 （2）S3C2410X微處理器介紹 S3C2410X微

6、處理器是一款由Samsung公司為手持設(shè)備涉與到低損耗、高集成度的基于ARM920T核的微處理器。為了降低系統(tǒng)總成本和減少外圍部件，這款芯片中還集成了一下部件：16KB指令Cache、16KB數(shù)據(jù) Cache、MMU、外圍存儲(chǔ)器控制器、LCD控制器（STN和TFT）、NAND Flash控制器、4個(gè)DMA通道、3個(gè)UART通道、1個(gè)I2C總線控制器、1個(gè)I2S總線控制器，以與PWM定時(shí)器和一個(gè)部定時(shí)器、通用I/O口、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、8通道10位ADC和觸摸屏接口、USB主、USB從、SD/MMC卡接口等?，F(xiàn)在它廣泛應(yīng)用于PDA、移動(dòng)通信、路由器、工業(yè)控制等領(lǐng)域。2.1.2軟件環(huán)境 （1）VMware

7、 workatation 7.1.2 （2）Red Hat Linux 9操作系統(tǒng)Linux是的強(qiáng)大功能體現(xiàn)在服務(wù)器級(jí)的用途上。比如說運(yùn)行數(shù)據(jù)庫:Oracle，DB2，MySQL，webs erver，mail server，router，firewall。2.2 網(wǎng)絡(luò)配置2.2.1 橋接上網(wǎng)常用的方法總共有三種：橋接,HOST-ONLY,NAT,我們?cè)谔摂M機(jī)中安裝了操作系統(tǒng)后，網(wǎng)上鄰居會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)虛擬的網(wǎng)卡，其中1是用來HOST-ONLY上網(wǎng)的，和宿主機(jī)之間建立專有的連接，宿主機(jī)上一塊虛擬網(wǎng)卡，虛擬機(jī)上一塊虛擬網(wǎng)卡，HOST-ONLY是連接到主機(jī)的vmnet1網(wǎng)卡！8是用來NAT上網(wǎng)的，NAT

8、主要是用于寬帶連接的，NAT是連接到主機(jī)的vmnet8網(wǎng)卡！橋接是連接到主機(jī)的物理網(wǎng)卡，等于連接到宿主機(jī)所在的交換機(jī)，一般是用于局域網(wǎng)，和宿主機(jī)有同樣的身份和地位，宿主機(jī)可以上網(wǎng)的話，虛擬機(jī)也可以。2.2.2NFS NFS就是 Network FileSystem 的縮寫，最早之前是由Sun所發(fā)展出來的，他最大的功能是可以通過網(wǎng)絡(luò)，讓不同的機(jī)器、不同的操作系統(tǒng)、可以彼此分享自己的文件（share file)，所以也可以簡(jiǎn)單的將他看做是一個(gè)file server。這個(gè)NFS Server可以讓你的PC將網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程的NFS主機(jī)分享的目錄掛載到本地端的機(jī)器當(dāng)中，所以，在本地端的機(jī)器看起來，那個(gè)遠(yuǎn)程主機(jī)

9、的目錄就好像是自己的partion一樣。這里遠(yuǎn)程的那臺(tái)給你共享的機(jī)器就是server，而你的PC就是client.把網(wǎng)絡(luò)上的一臺(tái)電腦當(dāng)成一個(gè)磁盤文件系統(tǒng)使用，譬如，電腦A打開了NFS功能，那么對(duì)于同一網(wǎng)絡(luò)上的電腦B來說，電腦A就是一塊硬盤，電腦B訪問電腦A的過程就是電腦A把它們之間的連線轉(zhuǎn)換為磁盤的連線，當(dāng)電腦B讀寫電腦A的文件時(shí)，電腦A自動(dòng)完成中間和系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、硬件驅(qū)動(dòng)的所有過程，直接向電腦B提供文件服務(wù)，NFS是依靠現(xiàn)有數(shù)據(jù)建立新的文件系統(tǒng)。 2.2.3 FTPFTP以它所使用的協(xié)議：文件傳輸協(xié)議（File Transfer Protocol）來命名的。正如其名所示：協(xié)議的任務(wù)是從一臺(tái)

10、計(jì)算機(jī)將文件傳送到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它與這兩臺(tái)計(jì)算機(jī)所處的位置、聯(lián)系的方式、以與使用的操作系統(tǒng)無關(guān)。假設(shè)兩臺(tái)計(jì)算機(jī)能與FTP協(xié)議對(duì)話，并且能訪問INTERNET，就可以用FTP軟件的命令來傳輸文件。FTP是個(gè)非常有用的工具，你可以在任意個(gè)可經(jīng)FTP訪問的公共有效的聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)庫或文檔中找到你想要的任何東西。全世界現(xiàn)在已有1000多（96年的數(shù)據(jù)）個(gè)FTP文件服務(wù)器對(duì)所有INTERNET用戶開使用，用戶可以通過與INTERNET相連的計(jì)算機(jī)，把自己需要的文件傳輸過來。2.2.4 Linux基本命令mount1.作用mount命令的作用是加載文件系統(tǒng)，它的用權(quán)限是超級(jí)用戶或/etc/fstab中允許的使用

11、者。2.格式mount a fv t vfstype n rw F device dirmkdir1.作用mkdir命令的作用是建立名稱為dirname的子目錄，與MS DOS下的md命令類似，它的使用權(quán)限是所有用戶。2.格式mkdir options 目錄名ls1.作用ls命令用于顯示目錄容，類似DOS下的dir命令，它的使用權(quán)限是所有用戶。2.格式ls optionsfilenameifconfig1.作用ifconfig用于查看和更改網(wǎng)絡(luò)接口的地址和參數(shù)，包括IP地址、網(wǎng)絡(luò)掩碼、廣播地址，使用權(quán)限是超級(jí)用戶。2.格式ifconfig -interface options addresst

12、ar1.作用tar命令是Unix/Linux系統(tǒng)中備份文件的可靠方法，幾乎可以工作于任何環(huán)境中，它的使用權(quán)限是所有用戶。2.格式tar 主選項(xiàng)+輔選項(xiàng) 文件或目錄2.3 基于Socket的TCP通信Socket在所有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序中都是必不可少的，它是網(wǎng)絡(luò)通信中應(yīng)用進(jìn)程和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的接口。在Linux操作系統(tǒng)中，socket屬于文件系統(tǒng)的一部分，網(wǎng)絡(luò)通信可以被看作是對(duì)文件的讀取。這就使得用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制像對(duì)文件的控制一樣方便。在Linux 下開發(fā)高性能的網(wǎng)絡(luò)通信程序, 是充分發(fā)揮Linux 網(wǎng)絡(luò)特性的一個(gè)關(guān)鍵因素。Socket 接口是TCP /IP 網(wǎng)絡(luò)最為通用的API, Soc

13、ket 在計(jì)算機(jī)中提供了一個(gè)通信端口, 可以通過這個(gè)端口與任何一個(gè)具有Socket 接口的計(jì)算機(jī)通信。3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程圖如圖3-1所示：圖3-1 系統(tǒng)流程圖4 實(shí)驗(yàn)4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備4.1.1VMware workatation 7.1.2的安裝4.1.2 建立虛擬機(jī) 第一步、 打開軟件VMware workatation 7.1.2 第二步、選擇新建虛擬機(jī)4.1.3 在虛擬機(jī)上安裝RHL9操作系統(tǒng) 第一步、對(duì)虛擬機(jī)進(jìn)行設(shè)置，選擇第一個(gè)鏡像文件，然后根據(jù)提示進(jìn)行安裝。 第二步、以下是安裝中需要注意的設(shè)置步驟，按定制方式設(shè)置，如圖4-1-1所示： 圖 4-1-1 選擇安裝系統(tǒng)的類型為

14、定制 圖 4-1-2 選擇需要安裝的軟件 圖4-1-3 更換第二光盤進(jìn)入虛擬機(jī)設(shè)置，將鏡像文件設(shè)置為第二個(gè)鏡像。第五步.安裝成功后，登錄，如圖4-1-4所示 圖 4-1-4 更換第三光盤 圖 4-1-5 系統(tǒng)安裝后的桌面 4.1.4 驅(qū)動(dòng)的安裝（1） 鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊VMware界面左側(cè)中的虛擬系統(tǒng)，選擇“Install VMware Tools”，如圖4-1-6所示： 圖 4-1-6 選擇安裝驅(qū)動(dòng)（2）找到VMware Tools安裝包右鍵點(diǎn)擊Linux桌面，打開終端，依次輸入以下命令（注意有空格）： #cd /mnt/cdrom（注：進(jìn)入到虛擬光驅(qū)的文件夾里）#ls（注：查看文件夾里的文件和子

15、文件夾）這個(gè)時(shí)候出現(xiàn)的“VMware Tools-8.1.4-227600.tar.gz”即安裝包名字，記住它，稍后將會(huì)用到。（3）移動(dòng)安裝包，然后解壓安裝在剛剛的終端中，繼續(xù)輸入一下命令： #cd /（注：回到根目錄） #cp /mnt/cdrom/VMwareTools-5.5.3-34685.tar.gz /tmp（注：將安裝包復(fù)制到tmp文件夾） #cd /tmp（注：進(jìn)入tmp文件夾里）#tar zxf VMwareTools-5.5.3-34685.tar.gz（注：解壓安裝包） #cd vmware-tools-distrib（注：進(jìn)入解壓出來的文件夾里） #./vmware-i

16、nstall.pl（注：執(zhí)行安裝文件）如果你的Linux中已經(jīng)安裝了所有的X窗口環(huán)境和開發(fā)工具，上述的安裝過程應(yīng)該比較順利，在安裝過程中，會(huì)遇到諸如“In which directory do you want to install your binary files”這類的問題，直接按回車就行了。如遇到諸如帶有yes的詢問時(shí)，輸入yes后按回車即可。如遇到諸如帶有No的詢問時(shí)，輸入No后按回車即可。（4） 安裝完成以后，還會(huì)讓我們配置分辨率：Do you want to change your guest X resolution？1640x4802800x60031024x768. .我的

17、機(jī)器能支持1024x768，選擇的是3，自己根據(jù)自己機(jī)器的情況來決定。設(shè)置分辨率，能使得屏幕在全屏顯示下更清晰漂亮注意，這的分辨率適用于全屏顯示，很多人可能習(xí)慣用窗口模式來操作虛擬系統(tǒng)（比如我），那么就應(yīng)該把分辨率設(shè)置得小些，比如800x600。至此，VMware Tools就安裝成功了，(5) 需要重啟一下虛擬機(jī)，使配置生效。4.2網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建4.2.1網(wǎng)絡(luò)配置（1）虛擬機(jī)->設(shè)置->虛擬機(jī)設(shè)置 ，將網(wǎng)絡(luò)適配器設(shè)置為自定義，并指定虛擬網(wǎng)絡(luò)為VMnet0，如圖4-2-1所示： 圖4-2-1 虛擬機(jī)設(shè)置（2）編輯->編輯虛擬網(wǎng)絡(luò)->設(shè)置VMnet0為橋接方式，并且指定其橋

18、接的網(wǎng)卡 ，如圖4-2-2所示： 圖4-2-2 選擇橋接網(wǎng)卡（3）Red Hat IP配置 開始->系統(tǒng)設(shè)置->網(wǎng)絡(luò)，雙擊eth0配置IP信息如下： 地址：60 子網(wǎng)掩碼： 默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址： DNS: （注意：在此更改IP有可能不生效，在終端里改ifconfig eth0 60）（4）點(diǎn)擊激活（5）測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連接是否正常 1）打開網(wǎng)頁 2）Ping ，測(cè)試結(jié)果如圖4-2-3所示： 圖4-2-3 測(cè)試橋接結(jié)果4.2.2 配置NFS服務(wù)器 （1）設(shè)置：開始

19、->系統(tǒng)設(shè)置->服務(wù)器設(shè)置->NFS服務(wù)器打開配置對(duì)話框； （2）添加NFS共享 首先要建立目錄 /home/jason/nfs，代碼如下： #cd /home #ls #mkdir jason #cd /home # cs #cd /home/jason #mkdir nfs #ls 其次，設(shè)置目錄 homejasonnfs，設(shè)置能夠訪問的主機(jī)設(shè)置為*, 表示任何主機(jī)都可以訪問，基本權(quán)限設(shè)置讀/寫，結(jié)果如圖4-2-4所示： 圖4-2-4 NFS共享設(shè)置 圖4-2-5 NFS設(shè)置結(jié)果 接著，重新啟動(dòng)nfs服務(wù) /etc/init.d/nfs restart，如圖4-2-6所示

20、： 圖4-2-6 NFS啟動(dòng)結(jié)果 最后，測(cè)試連接是否正常 mount 20:/home/Jason/nfsboot /home/tmp。4.2.3 配置FTP服務(wù)器 第一步、配置TFTP服務(wù)器 ，勾選tftp服務(wù)，并重啟服務(wù)，如圖4-2-7所示： 圖 4-2-7 勾選tftp服務(wù) 第二步、配置本機(jī)的IP地址，要與虛擬機(jī)Linux的IP在同一個(gè)網(wǎng)段，這樣主機(jī)就能就能與虛擬機(jī)進(jìn)行通信； 圖4-2-8 配置本機(jī)的IP地址 第三步、關(guān)閉主機(jī)的防火墻和殺毒軟件； 第四步、測(cè)試下主機(jī)和虛擬機(jī)之間是否能進(jìn)行通信； 第五步、上述步驟若是能ping通，我們要在虛擬機(jī)Linux上新建一個(gè)用戶

21、，如圖4-4-9到圖4-2-11所示，使主機(jī)能通過ftp訪問，方便之間實(shí)現(xiàn)文件的共享。若是上面步驟中，還不能ping通，檢查下自己電腦的IP和虛擬機(jī)Linux的IP是否在同一網(wǎng)段，還有看看主機(jī)的防火墻有沒有關(guān)閉等等。 圖4-2-9 進(jìn)入FTP設(shè)置 圖4-2-10 創(chuàng)建新用戶 圖4-2-11 用戶創(chuàng)建成功 第六步、使用軟件FlashFXP在主機(jī)建立ftp，如圖4-4-6所示： 圖4-2-12 創(chuàng)建FTP站點(diǎn) 第七步、輸入虛擬機(jī)用戶名、虛擬機(jī)Linux的IP以與密碼，之后建立連接，如圖4-2-13所示： 圖4-2-13 實(shí)現(xiàn)FTP連接 第八步、將桌面上的cross-2.95.3.tar和linux

22、-jx2410.tar.gz壓縮包移動(dòng)到虛擬機(jī)Linux用戶里，如圖4-2-14所示： 圖4-2-14 cross-2.95.3.tar移到虛擬機(jī)Linux用戶里4.2.4 建立交叉編譯環(huán)境 在 Linux 平臺(tái)下，要為開發(fā)板編譯核，圖形界面Qtopia，bootloader，還有其他一些應(yīng)用程序，均需要交叉編譯工具鏈。之前的系統(tǒng)，要使用不同的編譯器版本才能正常編譯各個(gè)部分，因此要在開發(fā)過程不斷切換設(shè)置，這十分不利于初學(xué)者使用，也降低了開發(fā)的效率；自從Linux-2.6.29 開始(本開發(fā)板所配核已為最新的Linux-)，我們把交叉編譯器統(tǒng)一為arm-linux-gcc-4.3

23、.2，它的安裝設(shè)置步驟如圖4-2-15所示： 圖4-2-15 交叉編譯軟件解壓安裝 直接解壓！將虛擬機(jī)Linux用戶里面的交叉編譯壓縮包進(jìn)行解壓 ，解壓結(jié)果如圖4-2-16所示： 圖4-2-16 cross-2.95.3.tar 安裝結(jié)果 4.3 程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4-3-1所示：圖4-3-1 客戶與服務(wù)器通信建立過程4.4實(shí)習(xí)平臺(tái)搭建 JXARM9-2410 ARM實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)基本實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D4-4-1所示： 圖4-4-1 JXARM9-2410 ARM實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)基本實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?搭建過程與程序測(cè)試如下所示： （1） 線路連接如圖4-4-1示；（2） 建立超級(jí)終端的過程，如圖4-4-2到圖4-

24、4-4所示： 圖 4-4-2 超級(jí)終端名稱設(shè)置 圖4-4-3 超級(jí)終端端口選擇 圖4-4-4 超級(jí)終端端口設(shè)置（3）Linux的宿主機(jī)PC與Linux虛擬機(jī)橋接成功，如圖4-4-5所示： 圖4-4-5 PC ping 虛擬機(jī)（4） 虛擬機(jī)與開發(fā)板ping通，如圖4-4-6所示： 圖4-4-6 虛擬機(jī)與開發(fā)板ping通（5） 運(yùn)行TCP程序結(jié)果如圖4-4-7、4-4-8所示： 圖4-4-7 超級(jí)終端接收到連接 圖4-4-8 虛擬機(jī)與開發(fā)板建立了連接總 結(jié)通過這次實(shí)習(xí)，在設(shè)計(jì)方面我感覺自己有了一定的收獲。在實(shí)習(xí)過程中我們相互幫助，團(tuán)結(jié)合作，遇到問題的時(shí)候會(huì)一起研究，特別是安裝Red Hat Linux系統(tǒng)的時(shí)候，安裝中遇到很多問題，比如剛開始不會(huì)選