Bài giảng môn học Lập trình hệ nhúng - Chương 1: Cài đặt, tùy biến HĐH Linux - Phạm Văn Thuận

Môn học 1 Lập trình hệ nhúng GV: Phạm Văn Thuận Bộ môn Kỹ thuật Máy tính Viện CNTT&TT- ĐH BKHN email: thuanpv@soict.hut.edu.vn Website: Mục tiêu môn học § Sau khi kết thúc môn học này, sinh viên có thể • Lập trình vào ra căn bản và nâng cao trên Linux • Trình bày được cơ chế lập trình driver cho thiết bị trên Linux • Lập trình giao diện đồ họa sử dụng nền tảng QT Lập trình hệ nhúng 2 trên Linux • Lập trình truyền thông qua Ethernet,USB 3G • Nắm bắt các công nghệ mới: công nghệ định vị GPS, định vị quán tính, công nghệ mạng cảm biến không dây, lập trình iPhone, Android Nội dung khóa học Chương 1. Cài đặt,tùy biến hệ điều hành nhúng Linux Chương 2. Lập trình vào ra căn bản trên Linux Chương 3. Lập trình vào ra nâng cao trên Linux Chương 4. Các kỹ thuật lập trình nâng cao Chương 5. Lập trình device driver trên Linux Lập trình hệ nhúng 3 Chương 6. Lập trình giao diện đồ họa trên Linux sử dụng nền tảng QT Chương 7. Lập trình mạng trên nền nhúng Semimar: công nghệ định vị GPS, định vị quán tính, mạng cảm biến không dây, lập trình iPhone, android Chương 1: Cài đặt, tùy biến HĐH Linux § Giới thiệu các thành phần cơ bản của hệ điều hành nhúng Linux § Cài đặt hệ điều hành nhúng Linux trên KIT micro2440 § Cấu hình, tùy chỉnh, biên dịch nhân hệ điều hành Lập trình hệ nhúng nhúng Linux 4 Chương 2: Lập trình vào ra căn bản § Xây dựng môi trường lập trình § Lập trình giao tiếp led đơn, nút nhấn Lập trình hệ nhúng 5 Chương 3: Lập trình vào ra nâng cao § Lập trình giao tiếp cổng COM theo chuẩn RS232 § Lập trình giao tiếp cổng USB § Lập trình ghép nối ADC Lập trình hệ nhúng 6 Chương 4: Các kỹ thuật lập trình nâng cao § Giới thiệu cơ chế đa tiến trình, đa luồng và giao tiếp giữa các tiến trình, các luồng § Lập trình xử lý đa tiến trình § Lập trình xử lý đa luồng § Xử lý xung đột dữ liệu Lập trình hệ nhúng 7 Chương 5: Lập trình Driver trên Linux § Giới thiệu cơ chế quản lý driver trên Linux, các thành phần cơ bản của Driver § Lập trình tạo Driver điều khiển Led 7 thanh Lập trình hệ nhúng 8 Chương 6: Lập trình giao diện QT § Giới thiệu về nền tảng QT § Lập trình giao diện với các điều khiển cơ bản trên QT § Lập trình xử lý đồ họa, âm thanh trên QT Lập trình hệ nhúng 9 Chương 7: Lập trình mạng trên nền nhúng § Thư viện lập trình mạng trên QT § Lập trình gửi nhận dữ liệu qua mạng Ethernet § Cài đặt, kết nối KIT micro2440 với USB 3G § Lập trình gửi, nhận tin nhắn qua mạng 3G Lập trình hệ nhúng § Lập trình truyền hình ảnh qua mạng 3G 10 Semimar § Giới thiệu công nghệ định vị dựa trên GPS § Giới thiệu công nghệ định vị quán tính § Giới thiệu công nghệ mạng cảm biến không dây § Giới thiệu lập trình iPhone Lập trình hệ nhúng § Giới thiệu lập trình Android 11 Tài liệu tham khảo § Tài liệu tham khảo chính: • Micro2440 User Manual • S3C2440 Datasheet • Beginning Linux Programming • Advanced Linux Programming Lập trình hệ nhúng 12 • Linux Device Driver • C++ GUI programming with QT Chương 1 1.1. Tổng quan hệ điều hành nhúng Linux 1.2. Cài đặt hệ điều hành nhúng Linux 1.3. Tùy biến và biên dịch nhân hệ điều hành nhúng Linux Lập trình hệ nhúng 13 1.1. Tổng quan hệ điều hành nhúng Linux § Kiến trúc hệ điều hành nhúng Linux § Kiến trúc nhân hệ điều hành § Quá trình khởi động hệ điều hành nhúng Linux Lập trình hệ nhúng 14 Kiến trúc hệ điều hành Linux Lập trình hệ nhúng 15 Cấu trúc nhân hệ điều hành Lập trình hệ nhúng16 Embedded Linux § Hỗ trợ rất nhiều kiến trúc (cả 32 bit và 64 bit) • X86, ARM, PowerPC, MIPS, SuperH, AVR32, § Không hỗ trợ các vi điều khiển hiệu năng thấp § Hỗ trợ cả kiến trúc có và không có khối quản lý bộ nhớ (MMU) Lập trình hệ nhúng § Các hệ thống có thể dùng chung toolchains, bootloader và kernel, các thành phần khác phải riêng biệt và tương thích với từng hệ thống 17 Quá trình boot hệ thống Linux trên PC Lập trình hệ nhúng 18 Quá trình boot hệ thống Linux nhúng Lập trình hệ nhúng 19 Quá trình boot hệ thống Linux nhúng § Boot loader: chương trình mồi, thực hiện kiểm tra phần cứng hệ thống và nạp nhân (kernel) của hệ điều hành § Kernel: nhân hệ điều hành, chứa các thành phần cơ bản nhất Lập trình hệ nhúng § Root file system: hệ thống file, chứa các modules bổ sung và các phần mềm ứng dụng 20 1.2. Cài đặt hệ điều hành nhúng Linux § Bước 1: Cài đặt bootloader (VD: U-Boot, Supervivi) § Bước 2: Cài đặt kernel § Bước 3: Cài đặt hệ thống file (root file system) Lập trình hệ nhúng 21 Giới thiệu KIT Micro2440 Lập trình hệ nhúng 22 Giới thiệu KIT Micro2440 Lập trình hệ nhúng 23 Giới thiệu KIT Micro2440 Lập trình hệ nhúng 24 Giới thiệu KIT Micro2440 § Thông số kỹ thuật Lập trình hệ nhúng 25 Giới thiệu KIT Micro2440 Lập trình hệ nhúng 26 Giới thiệu KIT nhúng micro2440 Lập trình hệ nhúng27 Cài đặt trên môi trường Windows § Công cụ • Phần mềm HyperTerminal: kết nối với KIT micro2440 qua cổng COM • Phần mềm DNW: kết nối với KIT micro2440 qua cổng USB Lập trình hệ nhúng § Cách thức • Phần mềm HyperTerminal truyền các lệnh điều khiển • Phần mềm DNW trao đổi file 28 Cài đặt trên môi trường Linux § Công cụ: • Phần mềm minicom: kết nối với KIT micro2440 qua cổng COM • Phần mềm usbpush: kết nối với KIT micro2440 qua cổng USB Lập trình hệ nhúng § Cách thức • Phần mềm minicom truyền các lệnh điều khiển • Phần mềm usbpush trao đổi file 29 1.3. Tùy biến, biên dịch nhân Linux § Khi nào cần biên dịch lại nhân? • Khi nâng cấp hệ thống lên các phiên bản mới hơn • Khi vá lỗi hệ thống § Trình tự quá trình biên dịch nhân • Download nhân tại địa chỉ: kernel.org Lập trình hệ nhúng • Biên dịch nhân theo các bước: üMake menuconfig: chọn các thiết lập phù hợp cho thiết bị (Có thể chọn các file config sẵn có của các nhà sản xuất và ghi đè vào file .config) üMake zImage: tạo ảnh cho nhân. Ảnh này có thể nạp xuống KIT. 30 Thảo luận Lập trình hệ nhúng31