嵌入式linux课程设计报告.doc

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1、重庆科技学院课程设计成果院（系）:_电气与信息工程学院_ 班 级: 计科普0802 学生姓名: 庄桐泉 学 号: 2008441067 设计地点（单位）_ _I315 _ _设计题目:_ 聊天程序设计_ _ 完成日期： 2011 年 9 月 5 日 指导教师评语: _ 成绩(五级记分制):_ _ 教师签名:_摘要嵌入式linux在电子行业的应用很广泛，学习嵌入式linux显得非常重要。这次课程设计的主要目的是检验上学期学习linux后的效果。通过基础题的代码编写，熟悉linux C语言编程技巧。通过完成聊天程序的设计，熟悉linux底层编程。利用QT设计界面，缩短开发时间。关键字：嵌入式lin

2、ux；基础题；聊天程序；QT 目 录课程设计任务书- 4 -题目一 基础题- 6 -1 设计内容及要求- 6 -1.1 二小题- 6 -1.2三小题- 6 -1.3四小题- 7 -1.3五小题- 9 -1.4六小题- 11 -1.5七小题- 11 -1.6八小题- 13 -题目二 聊天程序设计- 15 -1设计内容及要求- 15 -1.1 聊天程序的基本要求- 15 -1.2 需实现的主要功能- 15 -2需求分析- 15 -2.1 QT设计- 15 -2.2服务器端和客户端的数据传输方式- 16 -2.3 服务器端功能设计- 16 -2.4客户端功能设计- 17 -3总体设计- 17 -3.

3、1 总体功能- 17 -4. 详细设计- 17 -4.1 功能分析和描述- 17 -4.2 客户端功能模块- 17 -4.3 服务器功能模块- 19 -5. 代码实现- 20 -5.1 客户端代码- 20 -5.2 服务器端代码- 22 -6功能实现- 23 -7总结- 23 -8致谢- 23 -9参考文献- 23 -课程设计任务书设计题目：基础题目学生姓名庄桐泉课程名称嵌入式linux课程设计专业班级计科普2008地 点I315起止时间2011-8-29至2011-9-9设计内容及要求 GCC编译器的使用，LINUX系统C程序设计编译、调试方法1、 编写程序将数组内容倒置a=”1234567

4、89”。2、 利用指针将数据A的内容复制到数据B。3、 创建两线程，通过打印输出各自线程号和打印次序，要求从打印结果看出两个线程是并发执行的。4、 创建两线程，A线程通过消息队列发消息，B线程收到后在屏幕打印输出，要求两线程个打印出线程号和消息内容。5、 创建两线程，A线程循环打印数组a100，B线程循环将数组成员+1，要求利用互斥锁，使每次输出a0=a99.6、 创建两线程，A线程每2秒打印一次字母A，B线程每秒打印一次字母B，要求利用同步信号量，使输出字母B总是在A之后。8、通过Makefile，将project中的一个.c编译成.a,另一个.c调用.a的函数，要求实现静态库的生成和调用，

5、运行结果正确。设计参数进度要求第一周之内完成参考资料1、嵌入式Linux应用程序开发标准教程.人民邮电出版社。华清远见嵌入式培训中心。2010.72、ZLG ARMMAGIC2410实验指导、资料。其它设计题目：聊天程序设计学生姓名庄桐泉课程名称嵌入式linux课程设计专业班级计科普2008地 点I315起止时间2011-8-29至2011-9-9设计内容及要求 1、在QT（或miniGUI）编写聊天程序，交叉编译后下载到目标机，可实现两台目标机可发送文本聊天2、QT（或miniGUI）界面设计至少包括“发送”，“重置”两个按钮,要求必须把目标机的硬件键盘映射到QT设计的软件界面中，实现软件按

6、钮的功能。选作：发送文件。设计参数进度要求做完基础题目之后开始做本题目。参考资料1、嵌入式Linux应用程序开发标准教程.人民邮电出版社。华清远见嵌入式培训中心。2010.72、ZLG ARMMAGIC2410实验指导、资料。其它说明.本表应在每次实施前一周由负责教师填写二份，学院审批后交学院教务办备案，一份由负责教师留用。.若填写内容较多可另纸附后。3.一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。系主任： 指导教师： 2011年 9 月 5 日题目一 基础题1 设计内容及要求1.1 二小题(1) 编写程序将数组内容倒置a=”123456789”。(2) 程序代码实现如下：ch

7、ar a=0123456789; char tmp;int i = 0,j = 0;for(i = 0,j = strlen(a)-1;i=strlen(a)/2-1;i+,j-) tmp = ai; ai = aj; aj = tmp;for(i = 0;istrlen(a);i+) printf(%c,ai);printf(n);(3)程序分析：定义数组数组内容倒置输出倒置后数组内容（4）程序执行效果如下：1.2三小题（1）利用指针将数据A的内容复制到数据B。（2）程序代码实现如下：char A = abcd;char B =1234; int i = 0;char *tmp; tmp =

8、 A; for(i = 0;istrlen(A);i+) Bi = *tmp+;for(i = 0;istrlen(A);i+) printf(%c,Bi);printf(n);（3）程序分析：定义数组定义指针指针指向数组A移动指针拷贝数字到B中显示拷贝后的数组（4）程序执行效果如下：1.3四小题（1）创建两线程，通过打印输出各自线程号和打印次序，要求从打印结果看出两个线程是并发执行的。（2）程序代码如下：#define THREAD_NUMBER2#define REPEAT_NUMBER5#define DELAY_TIME_LEVELS10.0void * thrd_func(void

9、*arg) int thrd_num = (int)arg;int delay_time = 0;int count = 0;printf(Thread %d is startingn, thrd_num);for (count = 0; count REPEAT_NUMBER; count+)delay_time = (int)(rand() * DELAY_TIME_LEVELS/(RAND_MAX) + 1;sleep(delay_time); printf(tThread %d: job %d delay = %dn, thrd_num, count, delay_time);prin

10、tf(Thread %d finishedn, thrd_num);pthread_exit(NULL); int main(void)pthread_t threadTHREAD_NUMBER;int no = 0, res;void * thrd_ret;for (no = 0; no THREAD_NUMBER; no+) res = pthread_create(&threadno, NULL, thrd_func, (void*)no);for (no = 0; no msg_text); pthread_exit(NULL); void * thrd_func1(void *arg

11、) int thrd_num = (int)arg;printf(Thread %d is startingn, thrd_num);/*读取消息队列*/msgrcv(qid, &msg, BUFSZ, getpid(), 0); printf(recv the message is:%sn,(&msg)-msg_text);pthread_exit(NULL);void *(*const funcTHREAD_NUMBER)(void *)=thrd_func0,thrd_func1;int main(void)pthread_t threadTHREAD_NUMBER;int no = 0

12、, res;void * thrd_ret;key_t key;int len; key = ftok(., a); qid = msgget(key,IPC_CREAT|0666); for (no = 0; no THREAD_NUMBER; no+)res = pthread_create(&threadno, NULL, funcno, (void*)no);for (no = 0; no THREAD_NUMBER; no+) res = pthread_join(threadno, &thrd_ret); (msgctl(qid, IPC_RMID, NULL); return 0

13、; (3) 代码分析如下：该程序实现了使用消息队列进行线程之间的通信，包括消息队列的创建、消息发送和读取、消息队列的撤销和删除等操作。 定义消息队列消息结构体 创建线程0，用于消息队列发送消息 添加消息到消息队列 退出线程 创建线程1，用于消息队列读取消息 读取消息队列 根据不同的路径和关键表示产生标准的key 创建消息队列 等待线程 从系统内核中移走消息队列 （4）程序执行效果如下：1.4六小题（1）创建两线程，A线程循环打印数组a100，B线程循环将数组成员+1，要求利用互斥锁，使每次输出a0=a99.（2）程序源代码如下：（3）程序分析如下：1.5七小题（1）创建两线程，A线程每2秒打印

14、一次字母A，B线程每秒打印一次字母B，要求利用同步信号量，使输出字母B总是在A之后。 （2）程序代码如下：#define THREAD_NUMBER 2sem_t semTHREAD_NUMBER;void * thrd_func0(void *arg) /A arg = arg;while(1) printf(An); sem_post(&sem1); sleep(2); pthread_exit(NULL); void * thrd_func1(void *arg) /B arg = arg;while(1) sem_wait(&sem1); printf(Bn); sleep(1); p

15、thread_exit(NULL);void *(*const funcTHREAD_NUMBER)(void *)=thrd_func0,thrd_func1;int main(void)pthread_t threadTHREAD_NUMBER;int no = 0, res;void * thrd_ret;for (no = 0; no THREAD_NUMBER; no+) res = pthread_create(&threadno, NULL, funcno, (void*)no);printf(Create thread successn Waiting for threads

16、to finish.n);for (no = 0; no THREAD_NUMBER; no+) sem_destroy(&semno);return 0; （3）程序分析如下： 程序创建两线程，实现A线程每2秒打印一次字母A，B线程每秒打印一次字母B，利用同步信号量，使输出字母B总是在A之后。 创建线程0执行函数，用于打印字符A 打印字符A 对信号量1进行V操作 延时2s 退出线程 创建线程1执行函数，用于打印字符B 对信号量1进行P操作 打印字符B 延时1s 创建线程（4）程序执行效果如下：1.6八小题 （1）通过Makefile将project中的一个.c编译成.a,另一个.c调用.a的

17、函数，要求实现静态库的生成和调用，运行结果正确。 （2）编写静态库程序thread.c如下：#include void pf1(void) printf(*n); return;void pf2(void) printf(#n); return;该程序定义两个函数，分别打印不同的内容，该程序将被编译成.a静态库编写调用程序call.c如下：extern void pf1(void);extern void pf2(void);int main(void) pf1(); pf2(); return 0;该程序对静态库进行调用，调用静态库中的两个函数pf1和pf2。编写Makefile如下：CC=

18、gccCPPFLAGS=-cOBJS = thread.oSOURCE = thread.cCALL_SOURCE=call.cLIB = libthread.aEXEC=callAR=arthread: $OBJS$CC -c $SOURCE -o $OBJS $AR rcsv $(LIB) thread.o$CC -o $EXEC $CALL_SOURCE -L. -lthread.PHONY : cleanclean :-rm -f $OBJS $EXEC $LIBMakefile文件实现对静态库程序编译成.a静态库，并且编译调用静态库的程序call.c为可执行文件call（4）程序执行

19、效果如下：题目二 聊天程序设计1设计内容及要求1.1 聊天程序的基本要求1、在QT（或miniGUI）编写聊天程序，交叉编译后下载到目标机，可实现两台目标机可发送文本聊天。2、QT（或miniGUI）界面设计至少包括“发送”，“重置”两个按钮,要求必须把目标机的硬件键盘映射到QT设计的软件界面中，实现软件按钮的功能。1.2 需实现的主要功能(1) 客户端输入服务器IP和端口号。(2) 服务器必须成功启动。(3) 每一个客户端可以寻找服务器，并且与服务器建立连接。(4) 客户端和服务器可以实现通信。(5) 通信的内容可以显示在面板上。(6) 利用QT设计界面，并下载到MagicARM2410上面

20、。2需求分析2.1 QT设计QT设计编写和调试阶段使用周立功MagicARM2410箱子提供的QT for PC编译器，运行测试阶段使用QT for ARM编译器。使用QT for PC阶段编译程序的步骤如下（以编译hello.cpp程序为例）：（1）进入/x86-qtopia目录，运行set-env脚本，设置环境变量。$ . set-env（2）进入hello目录，然后用progen工具生成工程文件hello.pro。$ cd hello$ vi hello.cpp$ progen t app.t o hello.pro（3）使用tmake工具，生成hello工程的Makefile文件。$

21、tmake -o Makefile hello.pro（4）修改Makefile文件，在LIBS变量中增加需要用到的库，然后输入make命令编译。LIBS = $(SUBLIBS) -L$(QTDIR)/lib -lqte -lm -lstdc+$ make（5）启动虚拟控制台，运行hello程序（主机须启动帧缓冲，必须能够访问/dev/fb0）。$ cd /zylinux/x86-qtopia$ . set-env$ cd hello$ ./hello qws如果要将Hello程序发布到MagicARM2410上运行，还需进行以下工作：（6）进入/zylinux/arm-qtopia目录，并

22、将hello工程复制到当前目录下。$ cd /zylinux/arm-qtopia$ cp av /zylinux/x86-qtopia/hello （7）运行当前目录下的set-env文件，重新设置环境变量，进入hello目录，使用tmake工具，重新生成Makefile文件。$ . set-env$ cd hello$ tmake -o Makefile hello.pro（8）按照步骤(4)的方法修改包含库，编译，得到可执行文件hello，将hello文件添加到文件系统中，更新文件系统。（9）插入USB鼠标和USB键盘，启动MagicARM2410。启动Qtopia的终端，运行hello

23、程序。利用同样的编译方法，客户端QT程序进行编译和调试。2.1.1 客户端QT界面设计客户端QT需要以下基本组件：（1）两个QEditLine，一个用于输入服务器IP地址（可读可写），另一个用于输入服务器端口号（可读可写）。（2）三个按钮，一个用于连接服务器，另一个用于发送消息，最后一个用于清空发送区域数据。（3）四个标签，用于显示不用组件的内容。（4）两个MultiLineedit，一个用于显示通信内容（只读），一个作为发送区域（可读可写）。2.2服务器端和客户端的数据传输方式 服务器端和客户端的数据是用TCP套接字来传输的。IP地址表示Internet上的计算机，端口号标识正在计算机运行的

24、进程。端口号与IP地址的组合得出一个网络套接字。客户端使用linux C 函数socket建立到服务器的套接字连接。 当套接字连接socket建立后，可以利用linux C语言中的send函数和recv函数来实现简单的发送和接收消息。2.3 服务器端功能设计由于时间有限，服务器并没有用QT来编写界面，只是实现一个简单的控制程序。服务器主要实现有：（1）创建套接字（2）对套接字、IP地址和端口号进行绑定（3）进行监听（4）等待客户端的连接（5）对客户端接收和发送数据2.4客户端功能设计客户端使用QT设计界面，客户端实现的功能如下： （1）创建套接字 （2）连接服务器 （3）与服务器通信3总体设计

25、3.1 总体功能根据对需求所做的分析，聊天程序需要实现的基本功能应包括以下几个方面：(1) 客户端输入服务器IP和端口号。(2) 服务器必须成功启动。(3) 每一个客户端可以寻找服务器，并且与服务器建立连接。(4) 客户端和服务器可以实现通信。(5) 通信的内容可以方便查看。 使用QT设计的界面简洁，大方，操作简单，方便，容易上手，用户可以快速掌握操作流程。4. 详细设计4.1 功能分析和描述 聊天工具包括两大功能模块：客户端和服务器端。具体实现的功能创建套接字、连接通信、接收数据显示和发送数据。4.2 客户端功能模块4.2.1 连接服务器连接服务器之前需要解析服务器地址、创建套接字、设置so

26、ckaddr_in 结构体中相关参数。4.2.2发送消息功能连接功能是开始聊天前必须进行的步骤，连接成功之后，就可以进行发送消息了。发送消息功能流程图如图2-5所示： 图2-5 发送消息功能流程图4.2.3接收消息模块连接成功后，就可以接收服务器发送过来的数据。4.3 服务器功能模块 服务器的设计并没有使用QT编写界面，服务器端实现的功能有： 图2-8 服务器模块流程图5. 代码实现5.1 客户端代码5.1.1 QT构造和析构函数EditDemo:EditDemo( QWidget *parent, const char *name):QWidget(parent, name)QGridLay

27、out *grid = new QGridLayout(this, 6, 3, 0, 0);/IP addrQLabel *label1 = new QLabel( IP Addr:, this);grid-addWidget( label1, 0, 0 );edit_ip = new QLineEdit(this); edit_ip-setText(127.0.0.1);grid-addWidget( edit_ip, 0, 1 );/Server PortQLabel *label2 = new QLabel( Server Port:, this);grid-addWidget( lab

28、el2, 1, 0);edit_port = new QLineEdit(this); edit_port-setText(4321);grid-addWidget( edit_port, 1, 1);QPushButton *btn = new QPushButton(Connect, this); /*add the connect button*/ grid-addWidget( btn, 2, 1); /*add the button*/connect(btn, SIGNAL(clicked(), this, SLOT(ButtonConnect();/multiline input

29、modeQLabel *label3 = new QLabel( Contract Area:, this);grid-addWidget(label3, 3, 0);multiedit_contract = new QMultiLineEdit(this); multiedit_contract-setReadOnly(1);/set read only grid-addWidget(multiedit_contract,3,1);QLabel *label4 = new QLabel( Send Area:, this);grid-addWidget(label4, 4, 0);multi

30、edit_send = new QMultiLineEdit(this); grid-addWidget(multiedit_send,4,1);QPushButton *button_send = new QPushButton(Send, this); /*add the send button*/ grid-addWidget( button_send, 5, 0); connect(button_send, SIGNAL(clicked(), this, SLOT(ButtonSend(); QPushButton *button_clear = new QPushButton(Cle

31、ar, this); /*add the clear button*/ grid-addWidget( button_clear, 5, 1); connect(button_clear, SIGNAL(clicked(), this, SLOT(ButtonClear(); EditDemo:EditDemo()if(socket_flag = 1)/*if create socket success*/ close(sockfd); /*Close the socket*/ printf(Close the socketn);5.1.2 创建套接字void EditDemo:CreateS

32、ocket(void)/*地址解析函数*/host = gethostbyname(edit_ip-text()；/*创建socket*/sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);/*设置sockaddr_in 结构体中相关参数*/serv_addr.sin_family = AF_INET;serv_addr.sin_port = htons(atoi(edit_port-text();serv_addr.sin_addr = *(struct in_addr *)host-h_addr);bzero(&(serv_addr.sin_zero), 8);

33、5.1.3 创建线程void *task(void *arg) int recvbytes = 0; char bufBUFFER_SIZE= 0; arg = arg; while(1) if(recvbytes = recv(sockfd, buf, BUFFER_SIZE, 0) 0) multiedit_contract-append(Server said: +(QString)buf);void CreateThread(void)int result = 0;result = pthread_create(&thread1, NULL, task, (void *)0); /*C

34、reate Thread*/5.2 服务器端代码#define PORT 4321#define BUFFER_SIZE 1024#define MAX_QUE_CONN_NM 5int main()struct sockaddr_in server_sockaddr, client_sockaddr;int sin_size, recvbytes;unsigned int sendbytes = 0;int sockfd, client_fd;char bufBUFFER_SIZE;/*建立socket连接*/sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0)；/*

35、设置sockaddr_in 结构体中相关参数*/server_sockaddr.sin_family = AF_INET;server_sockaddr.sin_port = htons(PORT);server_sockaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;bzero(&(server_sockaddr.sin_zero), 8);int i = 1;/* 使得重复使用本地地址与套接字进行绑定 */setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &i, sizeof(i);/*绑定函数bind*/ibind(sockfd

36、, (struct sockaddr *)&server_sockaddr, sizeof(struct sockaddr);/*调用listen函数*/listen(sockfd, MAX_QUE_CONN_NM);/*调用accept函数，等待客户端的连接*/client_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&client_sockaddr, &sin_size);/*调用recv函数接收客户端的请求*/ while(1)memset(buf , 0, sizeof(buf);recvbytes = recv(client_fd, buf, BUF

37、FER_SIZE, 0); if(recvbytes 0) printf(Received a message: %sn, buf); printf(Send a message: %sn, buf); (sendbytes = send(client_fd, buf, strlen(buf), 0);close(sockfd);exit(0);6功能实现7总结通过这次嵌入式linux程序设计和编程，对linux的编程有了更深的了解。特别是对QT编程有了很大的进步，通过测试，编写的程序都能顺利运行。由于时间紧迫，对服务器部分没有用QT来设计界面，只是编写客户端的QT程序，并成功仿真运行。在编写代码的过程中，我非常认真，努力解决BUG。8致谢 感谢学院给我们这次嵌入式linux课程设计的机会，同时也感谢帮组我的老师和同学。9参考文献 1 嵌入式Linux应用程序开发标准教程.人民邮电出版社。华清远见嵌入式培训中心。201