Bài giảng Lập trình hệ nhúng - Chương 2: Lập trình vào ra căn bản - 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