嵌入式编程基础.ppt

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1、嵌入式编程基础linux 平台下的应用程序类型nlinux 下的应用程序主要有两种特殊的文件来代表：可执行文件和脚本程序。n可执行文件是能够被计算机直接执行的程序，相当于win平台下exe文件。n脚本程序则是一组指令，这些指令将由另外一个程序（一般来说是shell 解释器）来执行，相当于dos下的bat文件。Shell如何解释执行命令n内置命令-直接执行n实例程序（用户给出路径的）-按照用户给出的路径执行n实例程序（用户未给出路径）-按照PATH变量给出的路径执行n将被搜索的那些子目录都被保存到一个名字为PATH的shell变量里面，和dos下的情况差不多。PATH 是由系统管理员预先配置好了

2、的，通常包括/bin,/usr/bin,/usr/local/bin，你可以使用echo$PATH来显示。如果你是使用的root登陆系统，则还会多包括/sbin,/usr/sbin目录。应用程序开发流程n编写应用程序（vi编辑器）n编译应用程序（编译器）n调试运行应用程序（调试器）n执行（直接输入程序命令运行）应用程序开发流程（实例）应用程序开发流程（实例）n为了快速获得对linux 平台下应用程序设计的体验，我们首先编写经典的hello world程序。下面的代码来自 c programming language第一章#include main()printf(hello,worldn);利

3、用vi进行编辑n首先，进入linux的控制台界面。然后，在某个目录建立一个空的c程序文件，比如利用touch/home/zhaohui/linuxApp/hello.c命令 然后cd到当前目录，调用vi编辑器对这个空文件进行编辑，输入这个程序的源代码，（利用vihello.c命令，进入vi编辑器，然后进入vi 的编辑状态，然后输入程序，然后进入vi的命令状态，进行源程序的保存和vi 的退出，回到shell 提示符。）n-hello.c-n#include nint main()nnprintf(Hello,Linux programmingnworld!n);nreturn 0;nn-gcc

4、编译和程序运行n然后在当前目录输入编译这个程序的命令，在程序没有错误的情况下，会在当前目录得到一个可执行文件hello。n程序的运行如图所示。n注意：如果你只是输入 gcc hello.c则生成的可执行文件的名字是a.out过程总结n这个命令会依次调用gcc的预编译器（cpp），汇编器（生成.s文件），编译器（生成.o文件）和链接器程序（ld）。n$gcc-E hello.c-o hello.cppn$gcc-x cpp-output-c hello.cpp-o hello.on$gcc hello.o-o hellon提示：命令$gcc O2-S hello.c 可以得到.s汇编文件。如果打

5、算学习某个c语言程序所对应的汇编代码。可以参考csapp的第三章。诸如变量、数组、指针、控制流、子程序等。n当然也可以使用objdump d hello来查看汇编代码。诸如objdump等这些命令称为binutils，是非常强大的代码分析工具。比如addr2line，ar，as，gprof，ld，nm，objcopy，objdump，ranlib，size，strings，strip等。具体可以参考其man命令手册。文件I/O编程n文件描述符n文件I/O相关操作函数nopen函数nclose函数nlseek函数nread函数nwrite函数ndup和dup2函数nfcntl函数文件描述符n文件

6、描述符定义 linux中每打开一个文件都有一个文件描述符与之对应。该描述符是一个非负整数。取值0对应标准输入，表示键盘1对应标准输出，一般屏幕2表示出错输出，一般到屏幕文件I/O操作函数-open、close函数nOpen函数可以打开一个文件，也可以创建并打开文件；调用方式：#include#include#include Int open(const char pathname,int flag)调用成功返回文件描述符，失败返回-1nClose函数-关闭一个文件，释放该文件上的记录锁调用方法：#includeInt close(int filedes)返回成功0，出错-1文件I/O操作函数-

7、read函数nRead函数用来读取打开文件的数据n用法：#include ssize_t read(int filedes,void*buf,size_t nbytes)n函数作用：filedes所代表的文件的当前位移量处读取nbytes个字节的数据到buf中，size_t是一个无符号整数，返回类型ssize_t是带符号整数。返回值：成功，返回读到的字节数，到文件结尾返回0；错返回-1文件I/O读写-程序示例nLED灯-GPIO实验程序文件I/O操作函数-dup函数n复制一个现存的文件描述符用法：#include int dup(int filedes);int dup2(int filede

8、s,int filedes2);返回值：成功，返回新的文件描述符；失败，返回-1文件I/O操作函数-lseeknLseek函数-每个打开的文件都关联着一个文件位移量，用来标识读或写文件时的起始位置，lseek重新设置文件位移量。进程控制开发n进程控制开发n进程的几个基本概念n进程相关几个函数n进程间通信n网络编程进程控制开发-基本概念 n进程几个基本概念n进程-程序的执行 进程是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它可以申请和拥有系统资源，是一个动态的概念，是一个活动的实体。它不只是程序的代码，还包括当前的活动，通过程序计数器的值和处理寄存器的内容来表示。n父子进程 由于li

9、nux是一个多用户的操作系统，在同一时间可能会有多个用户争夺系统资源，进程为了及时，及早的完成任务（得到系统资源）就创建了子进程来争夺系统资源。一旦子进程创建成功，父子进程就会一起从创建处继续执行，两个进程相互争夺系统资源。进程开发控制-创建进程函数nfork和vfork函数作用：创建进程特点：调用一次，返回两次；子进程中执行返回值为0，父进程中执行，返回值为子进程ID。调用方法：#include#include Pid_t fork(void);Pid_t vfork(void);n#includen#includen#includenInt main(void)n pid_t pid;n

10、if(pid=fork()0)n err_sys(“fork errorn”);nElsen if(pid=0)n printf(“this is process of child!n”);nElsen printf(“parent process pid=%d!n”,getpid();进程控制开发-退出进程函数nExit函数和_exit函数 作用：停止进程的执行，进程停下剩下的所有操作，清楚进程中包括PCB在内的各种数据结构，并终止本进程的运行。区别：exit()函数退出前会保证缓冲区的数据不丢失 _exit()函数退出前丢失缓冲区数据进程控制开发-等待函数nWait和waitpid函数作用

11、：等待子进程终止函数区别：waitpid与wait的作用相同，waitpid多了两个参数调用方法：#include#includepid_t wait(int*statloc)pid_t waitpid(pid_t pid,int*staloc,int option);进程控制开发-竞态条件n竞态条件 当多个进程都对某个共享数据进行处理，但最后的结果取决于进程的运行顺序，则发生竞态条件（race condition）。进程控制开发nExec函数作用：通过系统调用函数，可以根据指定的文件名找到可执行文件，并用它来取代调用进程的内容，换句话说，就是在调用进程内部执行一个可执行文件。进程间通信n管道

12、 管道pipe用于亲缘进程间的通信，fd0管道读，fd1管道写；半双工通信，可看成一个文件，只是只存在于内存中，可以通过read、write进行读写；每次写的内容都放在管道缓冲区末尾，读取都从缓冲区头部；n有名管道FIFO 管道有名，两个不相关的进程也可以通过它交换数据。原型：#include#includeInt mkfifo(const char*pathname,mode_t mode);n消息队列n创建或连接消息队列n int msgget(key_t key int msgflg)；nKey的产生n key_t ftok(const char*path,int id);n发送消息ni

13、nt msgsnd(int msqid,const void*msgp,size_t msgsz,int msgflg);n接收消息nint msgrcv(int msqid,void*msqp,size_t msgsz,long msgtyp,int msgflg);n销毁消息队列nint msgctl(int msqid,int cmd,struct msqid_ds*buf);n信号量 信号量是一种linux资源，它可以让不同的进程间进行相互通信，因此它也被看做成IPC集中的一员。信号量的作用是在两个或多个进程访问公共资源集时保持同步n表示方法：struct semaphore 该结构包

14、含一个指向等待队列的指针和一个整数计数器n信号量相关函数创建信号量 int semget（key_t key,int nsems,int semflg）;信号量初始化 int semctl（int semid,int semnum,int cmd,）n共享内存nMmap（）系统调用n使得进程之间通过映射一个普通文件来实现共享内存。普通文件被映射到进程地址空间以后，进程可以像访问普通内存一样对文件进行访问n系统V共享内存n系统V共享内存和mmap（）的实现不太一样。系统V的共享内存只存在于内存中，所以当一个进程终止时，需要继续保留着共享内存，一旦共享内存被删除，就再也找不到了，但是共享内存需要被

15、注销时，也有编程者来实现。nMmap（）函数代码：#include#includeVoid*mmap(void*start,size_t length,int prot,int flags,int fd,off_t offset);n系统V的共享内存n创建共享内存 要创建共享内存，可使用shmget函数 调用方法：int shmget（key_t key,int size,int shmflg）n使用共享内存 创建内存，有了共享内存ID，然后进行映射，映射到具体的地址空间，利用shmat函数网络编程n网络编程的基本概念nTCP/IP协议n常用的网络编程函数网络编程基本概念n客户端与服务器端客户

16、端：客户程序，这个方法通过不同的途径应用于很多不同类型的应用程序，最常见就是目前在因特网上用的网页。服务器：被动的角色（从）。等待来自客户端的要求。处理要求并传回结果。先启动服务器端，等待客户端的程序运行并建立连接。服务器端的程序负责监听，等待有一个客户端的程序发来请求。TCP/IP协议n协议模型nSocket编程 根据系统实现了TCP/UDP或者IP层的接口，调用该接口进行网络编程网络编程n网络编程n服务器编程：创建套接扣绑定套接口设置套接口为监听模式，进入被动接受连接请求状态接受请求，建立连接读/写数据终止连接n客户端程序：创建套接口与远程服务程序连接读/写数据终止连接n创建套接口socket函数n绑定套接口调用bind函数n建立连接调用connect函数n监听调用listen函数n接受请求调用accept函数n关闭套接字n字节转换函数ngetsockname和getpeername函数作业n见附录文件 作业-嵌入式编程.doc