打造嵌入式软件开发团队(3) 使用minicom做串口连接

minicom的初始配置

起动minicom

在终端中敲minicom,然后回车……(画外音:老兄,这个地球人都知道吧)。

$ minicom

如果你非常unlucky,发行版的默认安装中居然没有包含这个简单易用的串口连接工具,那么,找apt-get帮忙吧。

$ apt-cache search minicom
$ sudo apt-get install minicom

这里需要注意的问题是,如果你的locale设置的是中文,那么minicom打开后,那些边边角角条条框框会不能对齐,这基本山是因为程序本身不能计算双字节字符在屏幕上的正确宽度造成的,如果你英文好一些,并且不愿忍受破坏视觉的痛苦,推荐使用下面的命令启动minicom。

$ LC_ALL=C minicom

为了以后方便一些,就直接把这个命令写入$HOME/bin/里面,并且将这个路径添加进入PATH变量最前面的位置用以替换默认的minicom启动程序。

$ echo "#!/bin/sh LC_ALL=C minicom" > $HOME/bin/minicom
$ chmod +x $HOME/bin/minicom

如果minicom是第一次启动,打开之后就会遇到提示,可能有两种情况

  1. minicom说普通用户不能打开设备文件/dev/modem之类,如果你确信你需要使用这个设备进行通信,那么请用root用户或者sudo命令将这个设备文件更改访问属性;
  2. minicom说找不到默认的配置文件

恩,我们要说的就是如何给他配置起来,接着看吧。

打开配置菜单

第一次启动minicom可以使用root身份打开,并且加入-s选项,这是为了方便配置。

$ LC_ALL=C sudo minicom -s

这时回打开一个对话菜单,它长的有点像下面这个样子。

            +-----[configuration]------+                                  
            | Filenames and paths      |                                  
            | File transfer protocols  |                                  
            | Serial port setup        |                                  
            | Modem and dialing        |                                  
            | Screen and keyboard      |                                  
            | Save setup as dfl        |                                  
            | Save setup as..          |                                  
            | Exit                     |                                  
            +--------------------------+                                  

用上下键选择Serial port setup,选择进入。

    +-----------------------------------------------------------------------+
    | A -    Serial Device      : /dev/ttyS0                                |
    | B - Lockfile Location     : /var/lock                                 |
    | C -   Callin Program      :                                           |
    | D -  Callout Program      :                                           |
    | E -    Bps/Par/Bits       : 115200 8N1                                |
    | F - Hardware Flow Control : No                                        |
    | G - Software Flow Control : No                                        |
    |                                                                       |
    |    Change which setting?                                              |
    +-----------------------------------------------------------------------+

将串口的各个配置值设置成你需要的样子。按每个选项前面的字母键进入配置选单。其中,Serial Device需要指定成你实际使用的串口设备的设备文件;Lockfile Location使用默认就可以了,这个文件使用来锁定设备的,以保证不会设备被另外一个程序同时使用;Callin/out Program略去,嵌入式软件开发的时候大多不需要这个,这选项大概是留给调制解调器用的,我也不晓得;Bps/Par/Bits用来配置你的串口的通讯速度,这里我的设备选择了115200 8N1的选项,跟据你的设备选择相应的值;Hardware/Software Flow Control是RS232协议的一部分,用以控制两个设备之间消息传递的流控制——这个玩意儿一两句讲不清楚,有兴趣的话看RS232 flow control and handshaking——这个例子里选择NO。
不同的RS232连接线或者开发版的特殊设计都会导致你需要的配置与例子所说的不同,所以,还是查看一下硬件的连接方式手册再进行配置比较好。

配置完成后,在配置菜单中选择Save setup as dfl,这样就可以将配置结果保存成默认设置。

测试

如果你的开发板中已经烧入了相应的固件支持串口通信的话(一般都会有),这个时候可以给开发版加电测试一下通信状况了。如果配置没有出错,那么就应该有相应的内容表示。
值得一提的是折行控制。如果不进行选择的话,minicom提供的终端是不会折行的,也就是说你输入终端的内容在表示的时候会被短截,为了让自己看得清楚一些,可以用CTRL+A W来进行切换。

退出

在minicom的画面中按CTRL+A,接着按X键。或者CTRL+A Q。两者的区别是X会重置modem,而Q不会重置,并且Q选项需要用户确认。

此后就无须多言了,串口连接只是提供一种连接方式,连接以后根据开发板给公给你的界面,该干嘛干嘛就好了。


参考URL:
http://www.interface.co.jp/cpu/sh240_howto/howto06.asp
http://tldp.org/HOWTO/Serial-HOWTO.html

打造嵌入式软件开发团队(2) tftp服务器

上回书说到嵌入式开发环境的根文件系统如何通过NFS挂载,接下来说一下内核如何通过tftp服务器调试和加载。

Bootloader

通过tftp加载内核的前提是,开发使用的bootloader支持tftp功能。这样的bootloader有很多,在MIPS结构(MIPS4K,BRCM,龙芯等处理器)上,可以尝试使用U-Boot或者CFE。其中U-Boot适用于多种平台,包括ARM,PowerPC,MIPS等多中体系结构,而CFE是Broadcom公司开发的一个开放源代码BL,被广泛应用于MIPS结构。

安装和配置TFTP服务器

在Debian base的Ubuntu系统上安装tftp的方法非常简单。首先,你可以尝试用apt-cache命令查看一下发行版上都提供了哪些tftp相关的软件可以使用。


$ apt-cache search tftp
...
tftp-hpa - HPA's tftp client
tftpd-hpa - HPA's tftp server
atftp - advanced TFTP client
atftpd - advanced TFTP server
...
tftp - Trivial file transfer protocol client
tftpd - Trivial file transfer protocol server

atftp和tftp-hpa都是比较特殊的版本,所以,为了简便起见,这个介绍中只安装通用的tftp和tftpd。你可以使用下面的命令安装TFTP。


$ sudo apt-get install tftpd tftp

确认inetd.conf中是否正确安装了tftpd。


grep tftp /etc/inetd.conf

准备TFTP服务器使用的目录,可以在这个目录中放入需要共享的文件,比如编译好的内核image文件。


$ sudo mkdir /tftpboot
$ sudo chmod 777 /tftpboot

一般,为了配置简便,通常将tftp服务的目录放在/tftpboot,当然这个位置是可以配置的,在/etc/inetd.conf文件中,可以看到tftp目录被放在了/srv/tftp中,你可以根据需要更改。


$ sudo sed -e "s,/src/tftp,/tftpboot," /etc/inetd.conf >
/etc/inetd.conf_out &&
sudo mv /etc/inetd.conf /etc/inetd.conf_bak &&
sudo mv /etc/inetd.conf_out /etc/inetd.conf

测试一下。


$ echo "HELLO" > /tftpboot/FILE.txt
$ tftp
tftp> connect localhost
tftp> get FILE.txt

另外一个选择是使用xinet.d来驱动tftpd,取代inet.d。

安装xinet.d。

$ sudo apt-get install xinetd

配置tftpd服务。

打开/etc/xinet.d/tftpd文件,根据下面的样子照猫画虎就行了,需要注意的是disable=yes这一行变成disable=no。另外,默认的配置文件中可能需要增加访问控制选项,即将only_from这个选项固定为局域网。


service tftp
{
protocol = udp
port = 69
socket_type = dgram
wait = yes
user = nobody
group = nobody
server = /usr/sbin/in.tftpd
server_args = /tftpboot
only_from = 192.168.1.0/24
disable = no
}

使用xinet.d的好处是安全性增强。也是一个比较不错的选择。


参考URL:
http://hogeo.jp/blog/memo/2008/07/tftpubuntu.html
http://0x100.com/Gentoo/Server/tftpd.html

打造嵌入式软件开发团队(1) 从环境配置开始 Ubuntu + NFS服务器 文件共享

嵌入式Linux开发环境的构成

+------------------+                 +----------------+
|                  |    Serial       |                |
|    (TARGET)      |<--------------->|     (HOST)     |
|   Development    |                 |   Workstation  |
|      Board       |                 |                |
|                  |<--------------->|                |
|                  |   Ethernet      |                |
+------------------+                 +----------------+

一个典型的嵌入式Linux开发环境通常长得有点像上面这张图。开发用的主机通过串口连接(Serial Connection)或者以太网连接(Ethernet Connection)和开发板进行通讯。这个通讯可能包括对开发板进行控制或者在开发板和主机之间传递数据和文件。行内黑话将开发板叫做TARGET,而将开发用的电脑叫做HOST。因为TARGET和HOST之间可以采取一些工具进行通讯,为了方便调试,开发人员通常将正在开发的内核和根文件系统都放在HOST上,在TARGET启动时由HOST下载到TARGET执行这种方式构成一个基本的小网络。这篇文章就说一下怎样利用debian base的Linux操作系统建立这样的开发环境。

为什么使用Debian

使用debian base的系统作为嵌入式软件开发平台的好处在于,它们提供了丰富的软件包。每个Linux发行版(Distro)本都有自己忠实的用户,所以,这里不需要口水战,我只是陈述事实。如果你真的有兴趣选择一下发行版比较一下吧。RedHat系发行版代表Fedora—— 在官方支持的软件频道当中支持7334个软件包(2007年数据)。而Debian软件频道当中有23851个软件包(2007年数据)。适合桌面系统的Ubuntu发行版中比Debian更多一些,有24088个软件包。

嵌入式软件开发是一个比较复杂的过程,所以,你可能在不同层面上需要工具支持。小到代码统计,查找,大到成套的调试和测试系统,还有处理硬件的flash烧制,硬件检测等等Debian或者Ubuntu几乎都可以找到合适的工具使用。众所周知,欲善其事必先利其器,选择一个合适自己的工作站和操作系统是相当重要的事情。除非你的团队依附与某些只能运行在Windows平台的商业软件,Windows工作站基本不能适合用来作嵌入式Linux系统的开发,原因众多,“罄竹难书”。

此外,Debian base的系统都采用apt作为软件发布工具,这是Debian又一个强有力的工具。apt可以帮助你的工作站一直保持更新状态。事实上,像apt这样的软件分发方式才更加自然更加贴近人们对软件的需要。如果,你使用Debian有已经成为习惯,那么毋庸置疑你对Windows世界的商业软件分发方式肯定是深恶痛绝了。无论哪个软件包,用户需要做的只是

apt-get install whatever

就可以将最新版本的软件安装到工作站。所以,对于一个需求众多又复杂的开发环境来说,Debian再合适不过了。

使用NFS挂载根文件系统

什么是NFS

Network File System的简称。NFS可以通过网络在类UNIX系统之间进行文件共享。通过NFS,你可以像使用本地文件系统一样使用远程文件系统。最初,NFS就在最近成为历史的Sun(太阳,升阳)公司开发的。

必要的软件包


$ sudo apt-get install portmap nfs-common nfs-kernel-server

就NFS服务器来说Ubuntu 8.04中提供两个版本,一个是使用的kernel服务的版本,另外一个是通常的daemon版本。Kernel服务版本的NFS使用了Kernel Thread,所以,性能比较好,同时可以使用文件锁定功能。nfs-user-server是通常的daemon版本,虽然速度比nfs-kernel-server要弱一些,但是,却可以选择更多的配置。

这些软件报安装之后会在操作系统上安装系统服务,可以用下面的命令确认。

$ sysv-rc-conf --list | grep -E 'nfs|portmap'
nfs-common 0:off 1:off 2:on 3:on 4:on 5:on 6:off S:on
nfs-kernel-s 0:off 1:off 2:on 3:on 4:on 5:on 6:off
portmap 0:on 1:off 2:on 3:on 4:on 5:on 6:on S:on

sysv-rc-conf是一个系统服务管理程序,如果系统中没有这个命令的话,Ubuntu会提示你使用apt-get安装,照做就是了。如果这里显示的是nfs-kernel-s的话,那么说明Kernel服务版本的NFS服务器安装成功。如果你仅仅着把NFS服务配置成功,那么一些小节请直接跳过。这些都是为那些有时间并且愿意知其然和其所以然的人准备的。

启动顺序

在Ubuntu系统上,这些服务会按照软件包事先定制好的顺序安装和登录并且按照顺序启动。这里需要说明的是这些服务的启动顺序,以便于检查可能出现的错误,以及避免手动安装时的手足无措。NFS服务器关联这三个服务分别是portmap->nfslock->nfs,起启动顺序也应该如上面说的那样,但是因为在Ubuntu系统中这些服务都被包装成了不同的名字,那么,相应的正确的启动顺序应该是portmap->nfs-common->nfs-kernel-server。查看/etc/rc3.d文件夹的内容可以确认各个服务的启动顺序。

$ cd /etc/rc3.d
$ ls *{portmap,nfs}*
S17portmap S20nfs-common S20nfs-kernel-server

应为NFS服务事实上是以RPC为基础的,所以,nfs-common和nfs-kernel-server依赖于portmap也是理所当然的事情咯。

RPC

portmap是用来管理Linux中的RPC(Remote Procedure Call)远程过程调用的工具。NFS服务也是通过RPC提供的。RPC提供了一种机制,它帮助计算机在本地调用另外一台远程计算机上运行的服务。不同RPC服务通过不同的程序号识别,这些号码都可以在/etc/rpc配置文件中设定。

...
portmapper 100000 portmap sunrpc
rstatd 100001 rstat rstat_svc rup perfmeter
rusersd 100002 rusers
nfs 100003 nfsprog
...

RPC和portmap

通过RPC机制提供的服务需要在运行时得到TCP/IP网络的端口地址。管理分配这些端口地址的服务就是portmap。它会根据客户端发送来的服务号码提供相应的端口地址。为了确认现在已经登录的RPC程序,你可以用
rpcinfo -p

命令来查看结果。

$ /etc/rc3.d$ rpcinfo -p
program vers proto port
100000 2 tcp 111 portmapper
100000 2 udp 111 portmapper
100024 1 udp 36151 status
100024 1 tcp 47201 status
100003 2 udp 2049 nfs
100003 3 udp 2049 nfs
100003 4 udp 2049 nfs
100021 1 udp 41471 nlockmgr
100021 3 udp 41471 nlockmgr
100021 4 udp 41471 nlockmgr
100003 2 tcp 2049 nfs
100003 3 tcp 2049 nfs
100003 4 tcp 2049 nfs
100021 1 tcp 59457 nlockmgr
100021 3 tcp 59457 nlockmgr
100021 4 tcp 59457 nlockmgr
100005 1 udp 59376 mountd
100005 1 tcp 48343 mountd
100005 2 udp 59376 mountd
100005 2 tcp 48343 mountd
100005 3 udp 59376 mountd
100005 3 tcp 48343 mountd

从上面这个结果中可以看到,nfs的TCP/IP端口号码是2049,而portmap的端口号是111。客户端通过端口111和NFS服务所在的主机交流,并且提供它需要的服务的程序号码,这里是100003;portmap就会告诉客户端,nfs服务运行在2049端口。接下来,客户端就可以利用2049这个端口和NFS服务器进行通信了。事实上大多数的服务器上NFS服务都运行在2049端口。

portmpa的访问控制

因为portmap中链接了TCPWrappers的libwrap库,所以,可以通过其运行主机上的/etc/hosts.allow和/etc/hosts.deny对它进行访问控制。这两个配置文件相对简单,下面给出的例子,正和适合在局域网中使用portmap和nfs。但是,这里需要注意的是/etc/hosts.allow和/etc/hosts.deny这两个配置文件的改变会影响到所有的以RPC为基础的服务。

认可所有来自192.168.1.*的访问

## file /etc/hosts.allow
ALL:127.0.0.1
portmap:192.168.1.
lockd:192.168.1.
mountd:192.168.1.
statd:192.168.1.

拒绝所有其他主机的访问

## file /etc/hosts.deny
portmap:ALL
lockd:ALL
mountd:ALL
rquotad:ALL
statd:ALL

设置共享目录

NFS共享目录可以通过改变/etc/exports文件来设置。这个文件中的每一行设置一个共享目录,并且给共享目录加上相应的访问控制和其他属性。基本的格式如下:

<需要共享的目录> <可以访问该目录的主机>(<用逗号分隔的选项>)

主要的选项列表

标志 意义
ro 只读许可
rw 读写许可
root_squash 将客户端的root用户作为本机的nobody用户对待。即使不指定这个选项,该选项也是有效的。如果没有特别的理由,就不要打开它。
no_root_squash 将客户端的root用户作为本机的root用户对待。除非你不得不这样作,并且清楚的知道这样作会面临什么风险,否则不要随便使用这个选项
all_squash 将所有的远程用户当作nobody对待
anonuid 指定这个选项将使远程用户作为相应的本地用户对待,并且给匿名用户指定一个UID
anongid 于上一个选项大同小异,这次指定的是GID
no_subtree_check 不检查共享文件的子文件树

相关这些选项更详细的介绍,还是man exports来的快一些。

嵌入式Linux软件开发环境中,经常使用NFS服务提供一个可以很方便的进行调试和更改的根文件系统(root filesystem)。比较典型的设置如下所示:

/export 192.168.1.0/24(rw,no_root_squash,no_subtree_check,insecure,sync)

这里设置共享了/export目录。并且,这个目录的整个子目录树都是对外可见的,通常,正在开发中的根文件系统将被放在/export/rootdisk这个位置。这个设置中,客户端的root用户将被作为服务器断的root用户对待,原因在于,很多嵌入式Linux系统需要root初始化设备或者配置系统,这样的话就需要有权限更改相应的目录和文件。这样做之后,有形成安全漏洞的可能性,所有在访问控制的文件中务必设置相应的安全管理机制。

反映共享目录的变更

每次/etc/exports文件变更以后,需要重新启动服务反映最新的更改。可以采用下面的方式,

$ sudo service nfs-kernel-server reload
* Re-exporting directories for NFS kernel daemon... [ OK ]

或者

$ sudo /etc/init.d/nfs-common restart
* Stopping NFS common utilities [ OK ]
* Starting NFS common utilities [ OK ]
$ sudo /etc/init.d/nfs-kernel-server restart
* Stopping NFS kernel daemon [ OK ]
* Unexporting directories for NFS kernel daemon... [ OK ]
* Exporting directories for NFS kernel daemon... [ OK ]
* Starting NFS kernel daemon [ OK ]

或者

$ sudo exportfs -r

都可以达成这个目标。

确认共享目录

nfs-common软件包中包含的showmount命令可以用来确认某台主机上正在被共享的文件夹。-e选项可以用来指定主机名。这样的话,即使你在客户端可以用这个命令确认希望连接到的服务器端的共享目录。

$ showmount -e localhost
Export list for localhost:
/export 192.168.1.*

客户端的设置或者挂在根文件系统的方法

嵌入式Linxu开发的场景中,放在/export/rootdisk/中的根文件系统会被kernel在系统启动时mount。查看内核编译选项,一定要保证fs中编译了NFS文件系统支持。

File systems —>
  Network File Systems —>
    <*> NFS file system support
    [*]  Provide NFSv3 client support
    [*]   Provide client support for the NFSv3 ACL protocol extension

而在启动kernel的时候,通过bootloader向kernel传递挂在根文件系统的参数,这个命令长得有些像下面这个样子:

vmlinux 'root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.1:/export/rootdisk panic=5'

root选项通常被用来传递根文件系统参数,这里使用”root=/dev/nfs”指明将使用NFS挂在根文件系统,其后的”nfsroot=:“给出了真正的根文件系统目录。”panic=5″参数仅仅是指名kernel在启动过程中发生任何错误就会在5秒种内尝试重启。

天色以晚,trouble shotting改天再写。好累阿,睡觉去了。


本文在发表后被jcadam修改,添加如下内容:
参考URL:
http://itmst.blog71.fc2.com/blog-entry-89.html
开发环境的bmp图更改为ASCII图。