嵌入式课程设计

成都学院（成都大学）课程设计报告IlinuxTCP服务器/客户端通信程序摘要：随着计算机网络的不断发展，网络编程变得越来越重要，除了简单的WEB编程外，还包括利用套接字（Socket）进行客户/服务器应用程序的设计。本文先对与套接字相关的概念和函数作了一般性介绍，并提出多线程的编程方法和设计流程，也就具体的工程实例进行了流程分析。本文中，对计算机的网络模型进行了简要的分析，并对TCP的握手模型进行了概述；在多线程编程中，本文详细分析了多线程的互斥模型，讲解了多种线程之间的同步方法，并在程序设计中得到体现，详细讲述了Linux中的TCP服务器/客户端通信程序，并对结果进行了验证。关键字：网络编程；多线程；套接字成都学院（成都大学）课程设计报告II目录绪论.............................................................................11.课程背景.....................................................................12.选题的目的和意义.............................................................13.国内外研究现状...............................................................14.主要研究内容.................................................................1第1章需求分析..................................................................31.1设计目的....................................................................31.2课题要求....................................................................31.3任务分析....................................................................3第2章环境搭建..................................................................42.1Ubuntu系统安装..............................................................42.2开发环境搭建................................................................72.2.1NFS环境介绍...........................................................72.2.2NFS安装...............................................................72.2.3挂载NFS文件系统......................................................72.2.4交叉工具安装..........................................................8第3章软件设计..................................................................93.1TCP/IP协议..................................................................93.1.1网络模型..............................................................93.1.2TCP连接...............................................................93.2多线程编程.................................................................103.3Socket网络编程模型.........................................................123.3.1TCPServer编程模型...................................................123.3.2TCPClient编程模型...................................................133.4程序设计...................................................................133.4.1主要内容.............................................................13成都学院（成都大学）课程设计报告III3.4.2服务器端程序设计.....................................................143.4.3客户端程序设计.......................................................16第4章综合测试....................................................................184.1功能测试...................................................................18第5章结论.....................................................................20参考文献........................................................................21附录一服务器端程序.............................................................22附录二客户端程序...............................................................32成都学院（成都大学）课程设计1绪论Linux经历了20多年的发展，已经成为了一个功能强大而稳定的操作系统，在嵌入式系统中也得到广泛的运用，伴随着物联网技术的普及，网络通信在嵌入式系统中扮演着举足轻重的作用。1.课程背景随着时代的发展，网络通信在我们的生活中愈来愈重要，在互联网技术基础上延伸和扩展来的物联网技术，正逐渐改变着我们的世界。互联网在现实生活中的应用很广泛，互联网给我们的现实生活带来了很大的方便；互联网是全球性的，这也就意味着我们能够打破时空的界限，通过互联网接触到世界的每一个角落；因为互联网的强大力量，这个时代的文明发展得到极大地提高。2.选题的目的和意义由于互联网超乎寻常的强大力量，改变了这个时代的交流方式，改变着人们的生活，未来，我们还将在互联网领域得到更多的进步，会影响生活中的方方面面。3.国内外研究现状互联网从诞生至今，让人类文明得到巨大的推动，伴随着互联网的发展，各种依托互联网的技术得到迅速发展，Linux操作系统依据其优良的性能和网络功能，在各个领域都得到极大的普及。21世纪，是互联网发展的有一个阶段，我们国家已经将互联网的发展提升到了战略高度，明确表示要建成互联网强国，我国到目前为止，已经诞生了一大批优秀的互联网企业，全世界都将在互联网的推动下，进入一个全新的时代。4.主要研究内容设计TCP服务器程序，使用多线程实现”生产者-消费者“模型，建立TCP服务器，响应客户端请求，发送客户端指定的请求数据。主要包括以下内容：(1)创建线程持续产生数据，数据包含（学号，姓名（拼音），年龄，身高，体重，当前系统时间（纳秒数）使用gettimeofday（），可使用队列/多维数组存储数据；(2)创建TCP服务器线程，响应多个客户端的连接，读取队列/数组，向客户端发送指定“学号”的数据。设计TCP服务器程序；成都学院（成都大学）课程设计2(3)创建TCP客户端接收线程，连接服务器并请求指定“学号”的数据，接收数据并存储在文件中。要求存储有意义的数据，由于TCP是基于字节流的特征，需要做组包处理；成都学院（成都大学）课程设计3第1章需求分析1.1设计目的通过对专业知识的熟练运用，理解Linux网络编程的流程，了解互联网的基本架构，熟悉多线程编程的思想。同时，通过本课程设计，可以培养以下能力：(1)独立工作能力与创造力；(2)综合运用专业及基础知识的能力；(3)解决实际工程技术问题的能力；(4)查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；(5)书写技术报告和编制技术资料的能力。1.2课题要求使用多线程实现”生产者-消费者“模型，建立TCP服务器，响应客户端请求，发送客户端指定的请求数据。1.3任务分析创建线程持续产生数据，数据包含（学号，姓名（拼音），年龄，身高，体重，当前系统时间（纳秒数）使用gettimeofday），可使用队列/多维数组存储数据。理解常用的数据结构，熟练掌握C编程语言。创建TCP服务器线程，响应多个客户端的连接，读取队列/数组，向客户端发送指定“学号”的数据，设计TCP服务器程序，掌握网络编程中服务器端的编程流程。创建TCP客户端接收线程，连接服务器并请求指定“学号”的数据，接收数据并存储在文件中。要求存储有意义的数据，由于TCP是基于字节流的特征，需要做组包处理。掌握网络编程中客户端的编程流程。最终的目的是熟练掌握网络编程的编程方法，理解常用的数据结构的基本思想，掌握编程语言，理解多线程编程在实际工程中的应用。成都学院（成都大学）课程设计4第2章环境搭建2.1Ubuntu系统安装考虑到Windows系统的普及程度，本课程实际将利用虚拟机来进行开发，首先我们需要搭建虚拟机开发环境。1.创建虚拟机图2.1.12.选择操作系统图2.1.2成都学院（成都大学）课程设计53.配置处理器和内存图2.1.3图2.1.4成都学院（成都大学）课程设计64.安装系统图2.1.55.安装成功界面图2.1.6成都学院（成都大学）课程设计72.2开发环境搭建2.2.1NFS环境介绍NFS（NetworkFileSystem）即网络文件系统，是FreeBSD支持的文件系统中的一种，它允许网络中的计算机之间通过TCP/IP网络共享资源。在NFS的应用中，本地NFS的客户端应用可以透明地读写位于远端NFS服务器上的文件，就像访问本地文件一样。2.2.2NFS安装1.NFS是网络文件系统系统的缩写，可以用于Linux和Linux之间传递文件，实现数据共享。安装命令如下：apt-getinstallnfs-kernel-server2.修改配置文件打开/etc/exports文件，增加mount-tnfs/NFS(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check)开发板和其他Linux主机可以通过网络访问/NFS目录。3.启动NFSsudoservicerpcbindstartsudoservicenfs-kernel-serverstart2.2.3挂载NFS文件系统mount-tnfs-ointr,nolock,rsize=1024,wsize=1024192.168.1.86: