20145221 《信息安全系统设计基础》实验一 开发环境的熟悉

20145221 《信息安全系统设计基础》实验一 开发环境的熟悉

实验报告封面

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实验内容

• 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。
• 本次实验使用 Redhat Linux 9.0 操作系统环境,安装 ARM-Linux 的开发库及编译器。 创建一个新目录，并在其中编写 hello.c 和 Makefile 文件。学习在 Linux 下的编程和编译 过程，以及 ARM 开发板的使用和开发环境的设置。下载已经编译好的文件到目标开发板上运行。

实验步骤

Step1：连接 arm 开发板

• 将 arm 开发板电源线接好，保持开发板开关处于闭合状态。再分别将串口线、并口线和网线与 pc 机连接好。

Step2：建立超级终端

• 运行 windows XP 系统下“开始”、“所有程序”、“附件”、“通讯”、“超级终端”。
• 新建一个通信终端，取名为 arm。在属性对话框中，将波特率设为 115200，数据位设为 8，无奇偶校验，停止位为 1，无数据流控制。另存为在桌面。

Step3：启动实验平台

• 打开超级终端，打开 arm 机电源开关。等待一分钟，arm 机的信息会显示在超级终端的窗口中。
• 继续等待，直至出现如图 6 所示界面。输入 ifconfig 命令，记录下 arm 机的 ip 为：192.168.0.121。

Step4：保证XP和redhat虚拟机与arm试验箱在同一个网段

• 分别修改PC机中XP系统与redhat系统的IP
• 本次实验中将pc机的ip设为192.168.0.55，redhat虚拟机ip为192.168.0.234。
• 注意：
  • redhat虚拟机IP更改后须重启虚拟机才能达到预期；
  • 该步骤是后续步骤能否实现的关键所在，只有将三者的IP设在同一个网段，才能正常的进行后续步骤，所以设置完毕后，需分别在cmd、Teminal、超级终端尝试连接（ping）其余两者的IP，只有互相连通，才能进行后续步骤。

Step5：安装 arm 编译器

• 在 pc 机中“开始”、“运行”，输入虚拟机的 ip\192.168.0.234，输入用户名 bc，密码 123456 然后确定，就可以访问虚拟机的文件了。然后把所需文件解压缩拷贝到共享文件夹 bc 中。
• 文件夹bc在此处的作用就是起到将主机与虚拟机共享连接的作用（前提是二者能互相ping通）
• 进入虚拟机，在命令行中输入./install.sh，安装脚本程序将会自动建立目录，配置编译环境。

Step6：配置环境变量

• 类似于windows中的cmd，要想虚拟机终端能直接识别编译指令armv4l-unknown-linux-gcc，必须先为虚拟机配置好环境变量。
• 配置步骤如下：
  • 在虚拟机中使用 vi 修改/root/.bash_profile 文件中的 PATH 变量为PATH=$PATH:$HOME/bin:/opt/host/armv4l/bin/ （因为该文件为隐藏系统文件，所以使用 ls 命令不可见）
  • 存盘后执行： source /root/.bash_profile，则以后armv4l-unknown-linux-gcc会自动搜索到，可以在终端上输入。

Step7：建立 hello.c 文件并编译

• 在虚拟机中进入文件夹/root/bc，在此目录下编写 hello.c 文件。利用命令armv4l-unknown-linux-gcc 对 hello.c 进行编译，生成 hello 可执行文件。
• 编译命令：armv4l-unknown-linux-gcc hello.c -o hello

Step8：下载调试

• 在超级终端中将共享文件夹挂载好，建立开发板与虚拟机之间的通讯。
• 输入命令mount -t nfs -o nolock 192.168.0.234:/home/bc /host
• 在超级终端中运行编译通过的 hello 可执行文件。

Step9：编译运行结果如下图所示：

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实验过程中遇到的问题及解决过程

编译hello.c文件后无法在超级终端中执行

• 错误界面：

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• 解决过程：

  • 通过阅读错误提示：bash: ./hello: can not execute binary file，可知无法执行hello这个二进制可执行文件
  • 通过前几行代码可知，编译过程应无问题，不然会报错，排除编译错误
  • 那是不是可能便宜成功了，但挂载失败了，所以又再次在虚拟机与arm实验箱之间ping，结果显示连接正常，能顺利读取返回包，排除连接错误
  • 那最后就要考虑这个二进制文件是否存在当前目录下，打开redhat的资源管理器，果然没有在bc文件夹下发现hello文件，再看编译指令，明显是将编译后的文件挂载到bc目录下的host文件夹下，找到症结

• 解决办法：

  • 途径一：cd到host目录下，再执行命令：./hello；
  • 途径二：直接执行命令：./host/hello即可。

实验过程的理解

为什么需要交叉编译？如何安装交叉编译环境？

• 概念：指编译器在某一个平台下能够编译出另外一个平台下运行的程序，主要是为了多平台应用程序使用的
• 为什么：
  • 有时目的平台上不允许或不能够安装我们所需要的编译器，而我们又需要这个编译器的某些特征；
  • 有时是因为目的平台上的资源贫乏，无法运行我们所需要编译器；
  • 有时又是因为目的平台还没有建立，连操作系统都没有，根本谈不上运行什么编译器。
• 如何安装：
  • 先通过共享文件夹将编译工具拷贝到虚拟机中
  • 在虚拟机中通过./install.sh命令安装好arm编译器
  • 在为其配置好环境，就可以在虚拟机的终端中直接执行arm的编译指令了

实验箱、虚拟机Redhat、WinXP之间的IP需要满足什么关系？如何配置？为什么？

• 在前文已经提到，三者IP之间必须满足在同一网段，只有这样才能在没有路由的前提下实现网络通信，无线连接，做到Redhat与WinXP之间文件共享，Redhat与ARM实验箱之间交叉编译。
• 配置方式：
  • 通过ifconfig获取ARM实验箱的IP
  • 将Redhat与WinXP的IP配置与实验箱在同一个网段
  • 注意：这里，需要参考子网掩码才好确定网络号和主机号，才能正确配置同一网段下的IP地址。

实验中mount命令中每个选项什么意思？

• mount命令：mount -t nfs -o nolock 192.168.0.234:/root/bc /host
• 挂接命令(mount)
  • mount [-t vfstype] [-o options] device dir
• -t vfstype指定文件系统的类型，通常不必指定。mount 会自动选择正确的类型。常用的参数有：
  • 光盘或光盘镜像：iso9660
  • DOS fat16文件系统：msdos
  • Windows 9x fat32文件系统：vfat
  • Windows NT ntfs文件系统：ntfs
  • Mount Windows文件网络共享：smbfs
  • UNIX(LINUX) 文件网络共享：nfs
• -o options主要用来描述设备或档案的挂接方式。 常用的参数有：
  • loop：用来把一个文件当成硬盘分区挂接上系统
  • ro：采用只读方式挂接设备
  • rw：采用读写方式挂接设备
  • iocharset：指定访问文件系统所用字符集
• device要挂接(mount)的设备。
• dir设备在系统上的挂接点(mount point)。

实验体会

20145221高其

• 在完成本次实验之前对ARM实验箱、虚拟机Redhat、WinXP的理解不够直观，甚至还很模糊，但完成了实验之后，加上实验的思考题对本次实验三者的关系有了大致的了解。
• 主机的作用主要是提供虚拟机运行的环境，并把arm编译工具共享给linux虚拟机，在linux虚拟机下用arm编译工具编译hello.c文件，将生成的可执行文件挂接到arm实验箱上，即可在实验箱的终端上进行操作，最终达到了虽然没有在arm实验箱中编译，但可以在arm上运行的效果。
• 这次实验是小组完成，与小组同伴一起完成了本次实验，并尝试了一种新的不同的编译体验。

20145326蔡馨熤：

• 实验一其实不难，照着娄老师给的教程走就好了。在此次实验中，我们学习了如何搭建开发环境以运行可执行文件，第一次配置环境难免会有不熟练，相信以后几次实验中我们会做的更快更好。搭建好环境之后，接下来的任务就变得简单了，我们此次已经完成了实验一、实验二和实验四，还是比较高效的。我和高其同学也是经常组队实验，现在已经很默契了。我们会继续努力，争取在第二次实验课上把剩下的实验题目都做完！

参考资料

• 百度百科-交叉编译环
• linux mount (挂载命令)详解