（编译并修改linux内核）嵌入式理论课实验报告.docx

这份文档是一份嵌入式理论课的实验报告，主要内容包括： 实验内容：介绍了使用QEMU模拟vexpress-a9开发板的实验任务，包括编译u-boot、内核，创建根文件系统，编写并运行hello world程序，以及编写和加载虚拟字符驱动。 实验目的及要求：详述了实验的教育目标和所需完成的具体任务。 实验设备及开发环境：列出了进行实验所需的软硬件环境，包括VMware Workstation、Ubuntu 18操作系统、vim编辑器、qemu、交叉编译器等工具。 实验过程步骤：详细记录了实验操作的每个步骤，从下载和配置交叉编译器、编译内核和u-boot，到创建根文件系统、编译hello world程序，以及字符驱动的编写和加载。 实验结果及分析：总结了实验的成果，反映了实验过程中遇到的问题和解决方案，以及实验心得和对未来嵌入式开发的认识。 遇到的问题及解决办法：列举了实验过程中遇到的具体问题和相应的解决方法。 ### 实验概述 本次实验是关于嵌入式理论课程的一部分，主要目的是让学生通过实践了解嵌入式系统的构建过程。实验采用QEMU模拟器来模拟vexpress-a9开发板，通过一系列的操作来完成从编译u-boot和Linux内核、创建根文件系统到编写并运行一个简单的应用程序（如Hello World程序）的全过程。此外，实验还包括了编写和加载虚拟字符驱动的环节。整个实验分为几个部分来进行介绍：实验内容、实验目的与要求、实验设备与开发环境、实验过程步骤以及实验结果与分析。 ### 实验内容 #### 1. 使用QEMU模拟vexpress-a9开发板 实验首先使用QEMU模拟器模拟vexpress-a9开发板。这一步骤是整个实验的基础，为后续的软件开发提供了硬件模拟环境。 #### 2. 编译u-boot和内核 接下来的任务是编译u-boot和Linux内核。u-boot是用于启动过程中的引导加载程序，而Linux内核则是操作系统的核心部分。这部分工作涉及到了交叉编译的概念，即在宿主机上编译出适用于目标平台的代码。 #### 3. 创建根文件系统 创建根文件系统是确保操作系统能够正常启动的关键步骤之一。本实验中，通过BusyBox工具创建了一个精简的根文件系统，以满足基本的系统启动需求。 #### 4. 编写并运行hello world程序 为了验证之前的工作是否正确无误，实验还要求学生编写并运行一个简单的Hello World程序。这个程序可以证明系统的基本功能已经具备。 #### 5. 编写和加载虚拟字符驱动 实验要求学生编写一个简单的字符驱动，并将其加载到内核中。这是对嵌入式系统底层编程能力的一次考验，同时也是对整个实验流程的综合运用。 ### 实验目的及要求 实验的主要教育目标包括： - 学习交叉编译的概念及其在嵌入式开发中的应用。 - 掌握使用QEMU等工具模拟嵌入式系统的技能。 - 熟悉u-boot和Linux内核的编译流程。 - 了解根文件系统的构建过程。 - 理解字符驱动的编写和加载机制。 - 通过实践加深对嵌入式系统原理的理解。 ### 实验设备及开发环境 实验所用的软硬件环境包括： - VMware Workstation：提供虚拟化环境。 - Ubuntu 18操作系统：作为开发主机的操作系统。 - Vim编辑器：用于编写代码和文本编辑。 - QEMU：用于模拟vexpress-a9开发板。 - 交叉编译器arm-linux-gnueabi-gcc：用于编译目标平台的代码。 - U-boot、BusyBox和Linux-3.9：实验所需的软件组件。 ### 实验过程步骤 #### 1. 编译内核 - 创建目录`qemu_task`作为实验目录。 - 安装交叉编译器。 - 下载并解压Linux内核版本`linux-3.9`。 - 配置内核，并取消某些特定选项（如L2缓存控制器）。 - 使用`make`命令编译内核。 #### 2. 编译u-boot - 下载并解压u-boot源码包。 - 配置u-boot，并编译。 #### 3. 创建根文件系统 - 下载并解压BusyBox源码包。 - 配置并交叉编译BusyBox。 - 创建根文件系统目录。 ### 实验结果及分析 #### 成果总结 实验成功完成了所有预定的目标，包括编译u-boot和内核、创建根文件系统、运行Hello World程序以及加载虚拟字符驱动。 #### 遇到的问题及解决办法 - 在编译内核时，可能会因为某些配置项导致编译失败，通过查阅文档调整配置项解决。 - 在加载驱动时可能会遇到权限问题，通过调整文件权限或使用超级用户权限解决。 - 运行QEMU时可能出现性能瓶颈，通过增加虚拟内存或优化编译参数解决。 ### 实验心得与未来认识 通过这次实验，不仅掌握了嵌入式系统开发的基本流程和技术，而且对嵌入式开发有了更深入的理解。同时，也意识到理论知识与实际操作之间的差距，未来需要不断学习新知识，提高自己的技术能力。