实验一 实验设备与开发环境的熟悉
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② 配置虚拟机（Linux）Samba服务器 ③ 验证文件共享
实现虚拟机（Linux）与目标板文件共享
① 配置目标板IP地址，让目标板（将其IP地 址修改192.168.1.12）和PC Linux（确认其IP 地址为192.168.1.234）属于同一网段
② 配置虚拟机（Linux）NFS服务器 ③ 将虚拟机上的共享目录挂接到目标板
嵌入式Linux系统开发工具
• ARM处理器通用开发环境
– ADS – RVDS
• GNU跨平台开发工具链
– binutils（操作二进制目标文件的工具，例如 GNU汇编器as和链接器ld）
– gcc（GNU编译器，支持C和C++） – glibc包（由许多链接库组成，例如C链接库）
嵌入式Linux系统调试手段
3.构建主机操作系统
• 为了支持基于GNU跨平台开发工具链，主机 操作系统必须采用下列方案之一：
– Windows系统+Cygwin – Windows系统+虚拟机（Linux系统） – Linux系统
实现Windows与虚拟机（Linux）文件共享
① 配置IP地址，让Windows（修改其IP地址为 192.168.1.11）和PC Linux（确认其IP地址为 192.168.1.234）属于同一网段
常用EDA开发工具
• 功能仿真工具
– Model Tech ModelSim – Sysnopsys VCS – Cadence NC-Verilog/NC-VHDL
• 综合工具
– Synplicity Synplify/Synplify Pro
• 多功能开发工具
– Altera Quartus II – XILINX ISE
mount –o nolock 192.168.1234:/home/bc /mnt/nfs
④ 验证文件共享
4.构建GNU跨平台开发工具链
① 为了避免出现版本问题，在Red Hat Linux 中已经构建了GNU跨平台开发工具链
程
实验设备与开发环境的熟悉
• 实验设备
– 硬件：PC机、博创PXA270-DVP实验箱、博创 FPGA扩展板
– 软件： Altera Quartus II、Red Hat Linux 、GNU 跨平台开发工具链
实验原理
• 认识实验设备 • 基于FPGA的数字系统开发流程与开发工具 • 嵌入式Linux系统及其开发环境 • Altera Quartus II的使用方法 • 基于实验平台搭建嵌入式Linux设备驱动程
• FPGA模块：核心芯片为EP1K30QC208，逻辑门数3万 门，板载3个LED，4路拨码开关，有110个扩展I/O资 源
软件特性
• 系统引导程序： blob • 操作系统内核： Linux kernel（2.6.9） • 文件系统： RAMDISK YAFFS • 图形用户界面： Qt/E
基于FPGA的数字系统开发流程
嵌入式Linux系统
• Linux系统是包含内核、系统工具、完整的 开发环境和大量应用程序的一种类UNIX操 作系统
• 嵌入式Linux系统是基于Linux内核的嵌入式 系统
– Linux内核（官方版本或经过特别裁剪） – 各种为了在嵌入式系统中使用而裁减过的应用
程序
嵌入式Linux系统开发环境
• 在目标程序中设计打印语句以期在运行过程中 输出反馈信息（通过串口回显到宿主机或存储 到log文件中）
• 宿主机运行调试软件，通过目标源自文库上的驻留监 控软件（Resident Monitors）控制目标板处理 器访问各种资源（寄存器、存储器等）并执行 指令
• 宿主机运行调试软件，通过片上调试器（OCD） 控制目标板处理器访问各种资源（寄存器、存 储器等）并执行指令
实验设备与开发环境的熟悉
• 实验目的 • 实验设备 • 实验原理 • 实验内容
实验设备与开发环境的熟悉
• 实验目的
– 了解基于FPGA的数字系统开发流程与开发工具 – 掌握 Quartus II 的使用方法 – 了解嵌入式Linux系统及其开发环境 – 掌握建立嵌入式Linux开发环境的基本方法和流
序及应用开发环境
博创PXA270-DVP实验箱
博创FPGA扩展板
硬件特性
• 处理器：Intel公司PXA270，基于xscale（ARMV5TE） 核的SOC
• 存储设备：
– 64MB SDRAM – 64MB Nand Flash – 16MB Nor Flash
• 外设：串口，Ethernet，Audio，SD卡，IDE，CF卡， AD/DA,USB，红外，蓝牙，LCD，触摸屏，PS2 keyboard mouse, 17键数字键盘,SPI，I2C，RTC，GPIO
• 开发模式 • 开发工具 • 调试手段
嵌入式Linux系统开发模式
• 主机/目标板开发模式与交叉编译
– 目标板的软硬件资源有限，没有足够的资源运 行开发工具和调试工具
– 主机上运行开发工具和调试工具，下载到目标 板上运行或调试
– 在PC（通常为x86架构）上编译针对其他种类的 处理器的代码（如ARM），这样生成的二进制 代码只能在目标机上执行
PC与实验设备之间的连接
• 硬件连接
– JTAG – 串口 – 网线
• 软件连接
– Altera Quartus II – 超级终端 – NFS服务器与客户端
1.连接实验设备
配置超级终端
设备上电
2.使用Altera Quartus II
• 新建工程 • 设置工程目录和工程名 • 选择FPGA器件 • 添加并编辑VHDL源程序文件 • 编译 • 仿真 • 烧写
• 在线仿真（ICE）
本实验开发环境
• 基于FPGA的数字系统开发环境
– Altera Quartus II
• 嵌入式Linux开发环境
– 主机/目标板连接方式
• 串口（显示程序输出信息） • 网络接口（NFS数据传输）
– GNU跨平台开发工具链 – 程序在运行过程中输出反馈信息
实验内容
1. 连接实验设备 2. 使用Altera Quartus II 3. 构建主机（宿主）操作系统 4. 构建GNU跨平台开发工具链 5. 交叉开发hellokernel模块 6. 加载模块 7. 查询内核模块加载情况 8. 卸载模块
实现虚拟机（Linux）与目标板文件共享
① 配置目标板IP地址，让目标板（将其IP地 址修改192.168.1.12）和PC Linux（确认其IP 地址为192.168.1.234）属于同一网段
② 配置虚拟机（Linux）NFS服务器 ③ 将虚拟机上的共享目录挂接到目标板
嵌入式Linux系统开发工具
• ARM处理器通用开发环境
– ADS – RVDS
• GNU跨平台开发工具链
– binutils（操作二进制目标文件的工具，例如 GNU汇编器as和链接器ld）
– gcc（GNU编译器，支持C和C++） – glibc包（由许多链接库组成，例如C链接库）
嵌入式Linux系统调试手段
3.构建主机操作系统
• 为了支持基于GNU跨平台开发工具链，主机 操作系统必须采用下列方案之一：
– Windows系统+Cygwin – Windows系统+虚拟机（Linux系统） – Linux系统
实现Windows与虚拟机（Linux）文件共享
① 配置IP地址，让Windows（修改其IP地址为 192.168.1.11）和PC Linux（确认其IP地址为 192.168.1.234）属于同一网段
常用EDA开发工具
• 功能仿真工具
– Model Tech ModelSim – Sysnopsys VCS – Cadence NC-Verilog/NC-VHDL
• 综合工具
– Synplicity Synplify/Synplify Pro
• 多功能开发工具
– Altera Quartus II – XILINX ISE
mount –o nolock 192.168.1234:/home/bc /mnt/nfs
④ 验证文件共享
4.构建GNU跨平台开发工具链
① 为了避免出现版本问题，在Red Hat Linux 中已经构建了GNU跨平台开发工具链
程
实验设备与开发环境的熟悉
• 实验设备
– 硬件：PC机、博创PXA270-DVP实验箱、博创 FPGA扩展板
– 软件： Altera Quartus II、Red Hat Linux 、GNU 跨平台开发工具链
实验原理
• 认识实验设备 • 基于FPGA的数字系统开发流程与开发工具 • 嵌入式Linux系统及其开发环境 • Altera Quartus II的使用方法 • 基于实验平台搭建嵌入式Linux设备驱动程
• FPGA模块：核心芯片为EP1K30QC208，逻辑门数3万 门，板载3个LED，4路拨码开关，有110个扩展I/O资 源
软件特性
• 系统引导程序： blob • 操作系统内核： Linux kernel（2.6.9） • 文件系统： RAMDISK YAFFS • 图形用户界面： Qt/E
基于FPGA的数字系统开发流程
嵌入式Linux系统
• Linux系统是包含内核、系统工具、完整的 开发环境和大量应用程序的一种类UNIX操 作系统
• 嵌入式Linux系统是基于Linux内核的嵌入式 系统
– Linux内核（官方版本或经过特别裁剪） – 各种为了在嵌入式系统中使用而裁减过的应用
程序
嵌入式Linux系统开发环境
• 在目标程序中设计打印语句以期在运行过程中 输出反馈信息（通过串口回显到宿主机或存储 到log文件中）
• 宿主机运行调试软件，通过目标源自文库上的驻留监 控软件（Resident Monitors）控制目标板处理 器访问各种资源（寄存器、存储器等）并执行 指令
• 宿主机运行调试软件，通过片上调试器（OCD） 控制目标板处理器访问各种资源（寄存器、存 储器等）并执行指令
实验设备与开发环境的熟悉
• 实验目的 • 实验设备 • 实验原理 • 实验内容
实验设备与开发环境的熟悉
• 实验目的
– 了解基于FPGA的数字系统开发流程与开发工具 – 掌握 Quartus II 的使用方法 – 了解嵌入式Linux系统及其开发环境 – 掌握建立嵌入式Linux开发环境的基本方法和流
序及应用开发环境
博创PXA270-DVP实验箱
博创FPGA扩展板
硬件特性
• 处理器：Intel公司PXA270，基于xscale（ARMV5TE） 核的SOC
• 存储设备：
– 64MB SDRAM – 64MB Nand Flash – 16MB Nor Flash
• 外设：串口，Ethernet，Audio，SD卡，IDE，CF卡， AD/DA,USB，红外，蓝牙，LCD，触摸屏，PS2 keyboard mouse, 17键数字键盘,SPI，I2C，RTC，GPIO
• 开发模式 • 开发工具 • 调试手段
嵌入式Linux系统开发模式
• 主机/目标板开发模式与交叉编译
– 目标板的软硬件资源有限，没有足够的资源运 行开发工具和调试工具
– 主机上运行开发工具和调试工具，下载到目标 板上运行或调试
– 在PC（通常为x86架构）上编译针对其他种类的 处理器的代码（如ARM），这样生成的二进制 代码只能在目标机上执行
PC与实验设备之间的连接
• 硬件连接
– JTAG – 串口 – 网线
• 软件连接
– Altera Quartus II – 超级终端 – NFS服务器与客户端
1.连接实验设备
配置超级终端
设备上电
2.使用Altera Quartus II
• 新建工程 • 设置工程目录和工程名 • 选择FPGA器件 • 添加并编辑VHDL源程序文件 • 编译 • 仿真 • 烧写
• 在线仿真（ICE）
本实验开发环境
• 基于FPGA的数字系统开发环境
– Altera Quartus II
• 嵌入式Linux开发环境
– 主机/目标板连接方式
• 串口（显示程序输出信息） • 网络接口（NFS数据传输）
– GNU跨平台开发工具链 – 程序在运行过程中输出反馈信息
实验内容
1. 连接实验设备 2. 使用Altera Quartus II 3. 构建主机（宿主）操作系统 4. 构建GNU跨平台开发工具链 5. 交叉开发hellokernel模块 6. 加载模块 7. 查询内核模块加载情况 8. 卸载模块