20145216 20145330 《信息安全系统设计基础》 实验二 固件开发
20145216 20145330 《信息安全系统设计基础》 实验二 固件开发
实验报告封面
实验内容与步骤
1、开发环境的配置同实验一。
2、将实验代码拷贝到共享文件夹中。
3、在虚拟机中编译代码。
- 对于多线程相关的代码，编译时需要加-lpthread的库。
4、下载调试
-
在超级终端中运行可执行文件pthread，可得实验结果如图所示。
-
运行可执行文件term。
-
注意：如果在执行./term 时出现下面的错误
/dev/ttyS0: No such file or directory -
可以通过方法建立一个连接来解决。
- 在 Linux 下串口文件位于/dev 下，一般在老版本的内核中串口一为/dev/ttyS0 ，串口二为 /dev/ttyS1， 在我们的开发板中串口设备位于/dev/tts/下，因为开发板中没有ttyS0这个设备，所以我们要建立一个连接。
- 首先在超级终端中进入/dev文件夹中。
- 输入命令“ln –sf /dev/tts/0 /dev/ttyS0” 注意空格与字母l、数字0。
-
成功，得到实验结果。
实验中遇到的问题和解决方法
问题1：
-
在虚拟机中编译代码时第一次没有编译成功：command not found
-
解决方法：
- 在又重新输入命令行，排除是输入错误的因素。我们试着重新配置了环境：
- vi /root/.bash_profile
- source /root/.bash_profile
- 在又重新输入命令行，排除是输入错误的因素。我们试着重新配置了环境：
-
成功
-
文件03_tty遇到同样的问题，配置后同样成功问题解决
问题2：
-
在终端执行./term时出现错误
-
解决方法：根据实验指导书输入命令“ln –sf /dev/tts/0 /dev/ttyS0” 注意空格与字母l、数字0。
-
运行成功实验二完成
源代码注释
（一）线程代码分析
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include "pthread.h"
#define BUFFER_SIZE 16
/* 设置一个整数的圆形缓冲区 */
struct prodcons {
int buffer[BUFFER_SIZE]; /* 缓冲区数组 */
pthread_mutex_t lock; /* 互斥锁 */
int readpos, writepos; /* 读写的位置*/
pthread_cond_t notempty; /* 缓冲区非空信号 */
pthread_cond_t notfull; /*缓冲区非满信号 */
};
/*初始化缓冲区：初始化缓存指针信息（信号量）*/
void init(struct prodcons * b)
{
pthread_mutex_init(&b->lock, NULL);
pthread_cond_init(&b->notempty, NULL);
pthread_cond_init(&b->notfull, NULL);
b->readpos = 0;
b->writepos = 0;
}
/* 向缓冲区中写入一个整数*/
void put(struct prodcons * b, int data)
{
pthread_mutex_lock(&b->lock);//获取互斥锁
/*等待缓冲区非满*/
while ((b->writepos + 1) % BUFFER_SIZE == b->readpos) //如果读写位置相同
{
printf("wait for not full\n");
pthread_cond_wait(&b->notfull, &b->lock);//等待状态变量 b->notfull，不满则跳出阻塞
}
/*写数据并且指针前移*/
b->buffer[b->writepos] = data;//写入数据
b->writepos++;
if (b->writepos >= BUFFER_SIZE) b->writepos = 0;
/*设置缓冲区非空信号*/
pthread_cond_signal(&b->notempty);//设置状态变量
pthread_mutex_unlock(&b->lock);//释放互斥锁
}
/*从缓冲区中读出一个整数 */
int get(struct prodcons * b)
{
int data;
pthread_mutex_lock(&b->lock);//获取互斥锁
/* 等待缓冲区非空*/
while (b->writepos == b->readpos)//如果读写位置相同
{
printf("wait for not empty\n");
pthread_cond_wait(&b->notempty, &b->lock);//等待状态变量 b->notempty，不空则跳出阻塞。否则无数据可读。
}
/* 读数据并且指针前移 */
data = b->buffer[b->readpos];//读取数据
b->readpos++;
if (b->readpos >= BUFFER_SIZE) b->readpos = 0;
/* 设置缓冲区非满信号*/
pthread_cond_signal(&b->notfull);//设置状态变量
pthread_mutex_unlock(&b->lock);//释放互斥锁
return data;
}
#define OVER (-1)
struct prodcons buffer;
/*实现一个生产者程序：生产者线程不断顺序地将0到1000的数字写入共享的循环缓冲区，当生产-1时，程序终止。*/
void * producer(void * data)
{
int n;
for (n = 0; n < 1000; n++) {
printf(" put-->%d\n", n);
put(&buffer, n);
}
put(&buffer, OVER);
printf("producer stopped!\n");
return NULL;
}
/*消费掉缓存中生产出来的数据：消费者线程不断地从共享的循环缓冲区读取数据，当消费-1时，程序终止*/
void * consumer(void * data)
{
int d;
while (1)
{
d = get(&buffer);
if (d == OVER ) break;
printf(" %d-->get\n", d);
}
printf("consumer stopped!\n");
return NULL;
}
int main(void)
{
pthread_t th_a, th_b;
void * retval;
init(&buffer);
//创建生产者线程
pthread_create(&th_a, NULL, producer, 0);
//创建消费者线程
pthread_create(&th_b, NULL, consumer, 0);
/* 等待生产者和消费者结束 */
pthread_join(th_a, &retval);
pthread_join(th_b, &retval);
return 0;
}
（二）串行口代码分析
- 打开串口是通过标准的文件打开函数来实现的
int fd;
fd = open( "/dev/ttyS0", O_RDWR); /*以读写方式打开串口*/
if (-1 == fd)/* 不能打开串口一*/
{
perror(" 提示错误！");
}
- 串口设置
最基本的设置串口包括波特率设置，效验位和停止位设置。串口的设置主要是设置struct termios结构体的各成员值。
- 波特率设置：
struct termios Opt;
tcgetattr(fd, &Opt);
cfsetispeed(&Opt,B19200); /*设置为 19200Bps*/
cfsetospeed(&Opt,B19200);
tcsetattr(fd,TCANOW,&Opt);
- 校验位和停止位的设置：
无效验 8 位
Option.c_cflag &= ~PARENB;Option.c_cflag &= ~CSTOPB;Option.c_cflag &= ~CSIZE;Option.c_cflag |= ~CS8;
奇效验(Odd) 7 位
Option.c_cflag |= ~PARENB;Option.c_cflag &= ~PARODD;Option.c_cflag &= ~CSTOPB;Option.c_cflag &= ~CSIZE;Option.c_cflag |= ~CS7;
偶效验(Even) 7 位
Option.c_cflag &= ~PARENB;Option.c_cflag |= ~PARODD;Option.c_cflag &= ~CSTOPB;Option.c_cflag &= ~CSIZE;Option.c_cflag |= ~CS7;
Space 效验 7 位
Option.c_cflag &= ~PARENB;Option.c_cflag &= ~CSTOPB;Option.c_cflag &= &~CSIZE;Option.c_cflag |= CS8;
- 设置停止位：
1 位：options.c_cflag &= ~CSTOPB;
2 位:options.c_cflag |= CSTOPB;
注：如果不是开发终端，只是串口传输数据，而不需要串口来处理，那么使用原始模式(Raw Mode) 方式来通讯，设置方式如下：
options.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG); /*Input*/
options.c_oflag &= ~OPOST; /*Output*/
- 读写、关闭串口
设置好串口之后，读写串口就很容易了，把串口当作文件读写就可以了。
- 发送数据：
char buffer[1024];
int Length＝1024;
int nByte;
nByte = write(fd, buffer ,Length)
- 读取串口数据：
使用文件操作read函数读取，如果设置为原始模式(Raw Mode)传输数据，那么read函数返回的字符数是实际串口收到的字符数。可以使用操作文件的函数来实现异步读取，如 fcntl，或者select等来操作。
char buff[1024];
int Len＝1024;
int readByte = read(fd, buff, Len);
- 关闭串口就是关闭文件。
close(fd);
实验感想与体会
通过这次实验，我们对环境开发的了解又近了一步。有了实验一的操作经验，在完成实验二时避免走了很多弯路，练习起来更加熟练。这次实验最大的收获是遇到问题我们能自己探索解决，更深刻的理解并掌握了相关知识点。希望今后的实验我们能完成的更加完善与熟练。
