《信息安全系统设计基础》实验二报告

《信息安全系统设计基础》实验二 固件设计

课程：信息安全系统设计基础

班级：1453

学号姓名：20145301赵嘉鑫、20145335郝昊、20145321曾子誉

指导教师：娄嘉鹏

实验日期：2016.11.03

实验时间：10：10-12:25

必修/选修： 必修

实验序号：二

实验名称：固件设计

实验目的与要求

了解多线程程序设计的基本原理，学习 pthread 库函数的使用。

了解在 linux 环境下串行程序设计的基本方法。

掌握终端的主要属性及设置方法，熟悉终端I /O 函数的使用。学习使用多线程来完成串口的收发处理。

熟悉linux开发环境,学会基于S3C2410的linux开发环境的配置和使用。使用linux的armv4l-unknown-linux-gcc编译，使用基于NFS方式的下载调试，了解嵌入式开发的基本过程

实验内容

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,运行可执行文件term。

代码解析

#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;
}

心得体会

实验环境的配置比较繁琐，但只要在实验一中配好了环境，基于这个环境的实验二、四、五都能很轻松完成，所以我们在第一次实验中就赶紧连着做完实验二。另外有老师给的指导还是能比较轻松做出实验的。