嵌入式Linux应用层开发有哪些实例?

嵌入式Linux应用层开发有哪些实例?,第1张

一:C语言 嵌入式Linux工程师的学习需要具备一定的C语言基础,C语言是嵌入式领域最重要也是最主要的编程语言,通过大量编程实例重点理解C语言的基础编程以及高级编程知识。包括:基本数据类型、数组、指针、结构体、链表、文件 *** 作、队列、栈等。

二:Linux基础 Linux *** 作系统的概念、安装方法,详细了解Linux下的目录结构、基本命令、编辑器VI ,编译器GCC,调试器GDB和 Make 项目管理工具, Shell Makefile脚本编写等知识,嵌入式开发环境的搭建。

三:Linux系统编程 重点学习标准I/O库,Linux多任务编程中的多进程和多线程,以及进程间通信(pipe、FIFO、消息队列、共享内存、signal、信号量等),同步与互斥对共享资源访问控制等重要知识,主要提升对Linux应用开发的理解和代码调试的能力。

四:Linux网络编程 计算机网络在嵌入式Linux系统应用开发过程中使用非常广泛,通过Linux网络发展、TCP/IP协议、socket编程、TCP网络编程、UDP网络编程、Web编程开发等方面入手,全面了解Linux网络应用程序开发。重点学习网络编程相关API,熟练掌握TCP协议服务器的编程方法和并发服务器的实现,了解HTTP协议及其实现方法,熟悉UDP广播、多播的原理及编程方法,掌握混合C/S架构网络通信系统的设计,熟悉HTML,Javascript等Web编程技术及实现方法。

五:数据结构与算法 数据结构及算法在嵌入式底层驱动、通信协议、及各种引擎开发中会得到大量应用,对其掌握的好坏直接影响程序的效率、简洁及健壮性。此阶段的学习要重点理解数据结构与算法的基础内容,包括顺序表、链表、队列、栈、树、图、哈希表、各种查找排序算法等应用及其C语言实现过程。

六:C++ 、QT C++是Linux应用开发主要语言之一,本阶段重点掌握面向对象编程的基本思想以及C++的重要内容。图形界面编程是嵌入式开发中非常重要的一个环节。由于QT具有跨平台、面向对象、丰富API、支持2D/3D渲染、支持XML、多国语等强大功能,在嵌入式领域的GUI开发中得到了广范的应用,在本阶段通过基于QT图形库的学习使学员可以熟练编写GUI程序,并移植QT应用程序到Cortex-A8平台。包括IDE使用、QT部件及布局管理器、信息与槽机制的应用、鼠标、键盘及绘图事件处理及文件处理的应用。

七:Cortex A8 、Linux 平台开发 通过基于ARM Cortex-A8处理s5pv210了解芯片手册的基本阅读技巧,掌握s5pv210系统资源、时钟控制器、电源管理、异常中断控制器、nand flash控制器等模块,为底层平台搭建做好准备。Linux平台包括内核裁减、内核移植、交叉编译、GNU工具使用、内核调试、Bootloader介绍、制作与原理分析、根文件系统制作以及向内核中添加自己的模块,并在s5pv210实验平台上运行自己制作的Linux系统,集成部署Linux系统整个流程。同时了解Android *** 作系统开发流程。Android系统是基于Linux平台的开源 *** 作系统,该平台由 *** 作系统、中间件、用户界面和应用软件组成,是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件,目前它的应用不再局限于移动终端,还包括数据电视、机顶盒、PDA等消费类电子产品。

八:驱动开发 驱动程序设计是嵌入式Linux开发工作中重要的一部分,也是比较困难的一部分。本阶段的学习要熟悉Linux的内核机制、驱动程序与用户级应用程序的接口,掌握系统对设备的并发 *** 作。熟悉所开发硬件的工作原理,具备ARM硬件接口的基础知识,熟悉ARM Cortex-A8处理器s5pv210各资源、掌握Linux设备驱动原理框架,熟悉工程中常见Linux高级字符设备、块设备、网络设备、USB设备等驱动开发,在工作中能独立胜任底层驱动开发。

以上就是列出的关于一名合格嵌入式Linux开发工程师所必学的理论知识,其实,作为一个嵌入式开发人员,专业知识和项目经验同样重要,所以在我们的理论学习中也要有一定的项目实践,锻炼自己的项目开发能力。

作为一个新人,怎样学习嵌入式Linux?被问过太多次,特写这篇文章来回答一下。

在学习嵌入式Linux之前,肯定要有C语言基础。汇编基础有没有无所谓(就那么几条汇编指令,用到了一看就会)。

C语言要学到什么程度呢?越熟当然越好,不熟的话也要具备基本技能。比如写一个数组排序、输入数字求和什么的。

学C语言唯一的方法是多写程序多练习,编译出错没关系,自己去解决;执行出错没关系,自己去分析。以前我是用

VC来练习C语言的,经常去尝试着写一些C语言竞赛的题目。它们是纯C、纯数学、纯逻辑的题目,不涉及界面这些东西,

很适合煅炼你的编程能力。

回到主题,首先我们要明白你的目的是什么,大概来说所谓嵌入式Linux可以分为两部分:底层系统、应用开发。

如果你是想做应用开发,那么你去把C语言、数据结构、JAVA什么的学好吧。嵌入式应用开发和PC上的

应用开发并没有什么特别要注意的。也许你说在嵌入式上要做些优化,是的,要优化,但是未经优化的程序

和PC上的程序开发没什么差别。另外,当你有能力去优化时,你已经不用来问这个问题了。具体到某个例子,

比如说开发界面,在PC上我们用VC;在嵌入式Linux里也许我们用QT也许用Android,这个时候你应该去学学QT、

Android的编程。但是基础还是C或JAVA,在此基础上去熟悉它们的接口。你学过VC的话,也是要花时间去了解

那些类、控件的。

如果你的目的是想学习底层系统,这是我的专长,倒是可以说一点。

在回答这个问题之前,我先回答:不少人问我,到底是学驱动还是学应用?

我只能说凭兴趣,并且驱动和应用并不是截然分开的

1. 我们说的驱动,其实并不局限于硬件的 *** 作,还有 *** 作系统的原理、进程的休眠唤醒调度等概念。

想写出一个好的应用,想比较好的解决应用碰到的问题,这些知识你应该懂

2. 做应用门槛低,特别是现在的ANDROID,纯JAVA。做应用的发展路径个人认为就是业务纯熟。

比如在通信行业、IPTV行业、手机行业,你了解行业的需求。所以,当领导的人,多是做应用的。

3. 做驱动,其实我不想称为“做驱动”,而是想称为“做底层系统”,做好了这是通杀各行业。我工作几年,

做过手机、IPTV、会议电视,但是这些产品对我毫无差别,因为我只做底层。他们的业务跟我没关系。

当应用出现问题,他们解决不了时,我就会从内核角度给他们出主意,给他们提供工具。

做底层的发展方向,个人认为是技术专家。

4. 其实,做底层还是做应用,之间并没有一个界线,有底层经验,再去做应用,你会感觉很踏实。

有了业务经验,你再了解一下底层,很快就可以组成一个团队。

回到怎么学的问题上。嵌入式Linux底层系统包含哪些东西?不要急,举一个例子你就知道了。

1. 电脑一开机,那些界面是谁显示的?是BIOS,它做什么?一些自检,然后从硬盘上读入windows,并启动它。

类似的,这个BIOS对应于嵌入式Linux里的bootloader。这个bootloader要去Flash上读入Linux内核,并启动它。

2. 启动windows的目的是什么?当然是上网聊天什么的了。这些上网、聊天工具在哪?

在C盘、D盘上。所以, windows要先识别出C盘、D盘。在Linux下我们称为根文件系统。

3. windows能识别出C盘、D盘,那么肯定能读写硬盘才行。这涉及的东西称为驱动程序。当然不仅仅是硬盘,还有网卡、USB等等。

嵌入式Linux能从Flash上读出并执行应用程序,肯定也得有Flash的驱动程序啊,当然也不仅仅是Flash。

先说到这里吧,嵌入式LINUX里含有bootloader, 内核, 驱动程序、根文件系统这4大块。

一、bootloader:

它就是一个稍微复杂的裸板程序。但是要把这裸板程序看懂写好一点都不容易。Windows下好用的工具弱化了我们的编程能力。

很多人一玩嵌入式就用ADS、KEIL。你能回答这几个问题吗?

1. 一上电,CPU从哪里取指令执行?

答:一般从Flash上指令。

2. 但是Flash一般是只能读不能直接写的,如果我用到全局变量,这些全局变量在哪里?

答:全局变量应该在内存里

3. 那么谁把全局变量放到内存里去?

答:长期用ADS、KEIL的朋友,你能回答吗?这需要"重定位"。在ADS或KEIL里,重定位的代码是制作这些工具的公司帮你写好了。

你可曾去阅读过?

4. 内存那么大,我怎么知道把"原来存在Flash上的内容"读到内存的"哪个地址去"?

答:这个地址用"链接脚本"决定,在ADS里有scatter文件,KEIL里也有类似的文件。但是,你去研究过吗?

5. 你说重定位是把程序从Flash复制到内存,那么这个程序可以读Flash啊?

答:是的,要能 *** 作Flash。当然不仅仅是这些,还有设置时钟让系统运行得更快等等。

先自问自答到这里吧,bootloader这一个裸板程序,其实有3部分要点:

1. 对硬件的 *** 作

2. 对ARM体系处理器的了解

3. 程序的基本概念:重定位、栈、代码段数据段BSS段什么的。

对硬件的 *** 作,需要看原理图、芯片手册。这需要一定的硬件知识,不求你能设计硬件,但是至少能看懂不求能看懂模拟电路,

但是要能看懂数字电路。这方面的能力我是在学校里学到的,微机原理、数字电路这2本书(书名忘了)就足够了。但是我怀疑你有无耐

心把这2本书看完。我不知道现在有没有更快捷的书。想速成的话,就先放掉这块吧,不懂就问GOOGLE、发贴。

另外,芯片手册是肯定要读的,别去找中文的,就看英文的。开始是非常痛苦,以后就会发现那些语法、词汇一旦熟悉后,

读任何芯片手册都很容易。

对ARM体系处理器的了解, 看杜春蕾的<ARM体系架构与编程>吧,里面讲有汇编指令,有异常模式、MMU等。也就这3块内容需要你了解。

程序的基本概念,王道当然是去看编译原理了。可惜,这类书绝对是天书级别的。劝你若非超级天才还是别去看了。就看我写的

<嵌入式Linux应用开发完全手册>和第1期视频吧,别担心,不用花钱。照着视频把硬件相关的实验做了,这些概念就清楚了。我还没有

发现第2套讲这些概念的书或视频,允许我盲目吹嘘一回。

对于bootloader,我学习时是先看了<ARM体系架构与编程>,然后自己写程序把各个硬件的实验都做了一遍,比如GPIO、时钟、

SDRAM、UART、NAND。把它们都弄清楚了,组台在一起就很容易看懂u-boot了

总结一下,看懂硬件原理图、看芯片手册,这需要你自己去找资料。剩下的,就按<嵌入式Linux应用开发完全手册>和第1期视频的章

节目录去学习吧。

二、内核:

想速成的人,先跨过内核的学习,直接学习怎么写驱动。

想成为高手,内核必须深刻了解。注意,我说的是了解,我没奢望去写出一个内核。

要对里面的调度机制、内存管理机制、文件管理机制等等有所了解。

推荐两本书:

1. 通读<linux内核完全注释>,请看薄的那本(浮燥的社会讲求速度, 呵),

2. 选读<Linux内核情景分析>, 想了解哪一块就读哪一节

三、驱动:

驱动包含两部分:硬件本身的 *** 作、驱动程序的框架。

又是硬件,还是要看得懂原理图、读得懂芯片手册,多练吧。

说到驱动框架,有一些书介绍一下。LDD3,即<Linux设备驱动>,老外写的那本,里面介绍了不少概念,值得一读。但是,它的作用

也就限于介绍概念了。我基本上是入门之前用它来熟悉一下概念,入门后就扔掉了。

驱动方面比较全的介绍,应该是宋宝华的<linux设备驱动开发详解>了,老实说我只看过目录,有不少人说好,这里推荐一下。

要想深入了解某一块,<Linux内核情景分析>绝对是超5星级推荐。你别指望把它读完,1800多页,上下两册呢。我是某一块不清楚

时,就去翻一下它。任何一部分,这书都可以讲上2、3百页,非常详细。并且是以某个目标来带你分析内核源码。它以linux 2.4为例,

但是原理相通,同样适用于其它版本的linux。

还有没有其他介绍?呵呵,当然有了,韦东山Linux视频第2期。<嵌入式Linux应用开发完全手册>里对驱动讲得不多,不够深入。

于是我录制了这期视频。不仅仅教你怎么写怎么改驱动,还教你为什么这样写这样改驱动。

每一个驱动都是现场编写:

1. 用绘图板画图讲解──相当于学校里老师在黑板上画图讲解,很直观

绝对不是对着PPT念。

2. 用source insight当场写程序,从第1行开始写,每一课都是这样。我讲了20多个驱动,就写了20多个程序。

3. 写完就编译、测试。

4. 很全面,字符设备驱动、块设备、网卡驱动3大类齐全,硬件介绍、驱动框架分析、测试3大类齐全。

培训机构里教的内容,远不及这期视频丰富。我在多个培训机构讲过课,从没看到哪个老师敢每一课都当场讲解当场编写代码

当场测试,除我之外!也没看到哪个培训机构讲完这些内容──因为时间不够,讲完起码要一个月,但是这部分基本只有2周授课时间。

把你手上的开发板所涉及的硬件,都去尝试写一个驱动吧。有问题就先"痛苦地思考",思考的过程中你会把很多不相关的知识

串联起来,最终贯通。

四、根文件系统:

大家有没有想过这2个问题:

1. 对于Linux做出来的产品,有些用作监控、有些做手机、有些做平板。那么内核启动后,挂载根文件系统后,应该启动哪一个应用程序呢?

答:内核不知道也不管应该启动哪一个用户程序。它只启动init这一个应用程序,它对应/sbin/init。

显然,这个应用程序就要读取配置文件,根据配置文件去启动用户程序(监控、手册界面、平板界面等等)

这个问题提示我们,文件系统的内容是有一些约定的,比如要有/sbin/init,要有配置文件

2. 你写的hello,world程序,有没有想过里面用到的printf是谁实现的?

答:这个函数不是你实现的,是库函数实现的。它运行时,得找到库。

这个问题提示我们,文件系统里还要有库。

简单的自问自答到这里,要想深入了解,可以看一下busybox的init.c,就可以知道init进程做的事情了。

当然,也可以看<嵌入式Linux应用开发完全手册>里构建根文件系统那章。

说一下我的学习经历吧。

1. 我在学校时读的是物理电子专业,其实课程里没有教怎么设计电路,只是教了些电子电路方面的知识。PCB的设计

是在实验室里自学的,只设计过2层板,现在忘记得差不多了。但是保留了看原理图、看芯片手册的能力。

2. 选修了软件学位,对软件设计挺感兴趣,但是也只是学了C语言、数据库而已。凭着兴趣做了不少竞赛题。没能力去

参加竞赛,但是把C语言练得很扎实。

3. 在实验室、在第1家公司,就是设计些简单的PCI卡,写一下windows的驱动程序

4. 在第2家公司,用51单片机做车载电话,开始走上纯软件的道路。

5. 开始感到单片机的不足,辞职半年闭门学Linux,从red hat怎么 *** 作开始。步骤就是先看<ARM体系架构与编程>,

再自己写裸板程序 *** 作硬件,接着到分析u-boot。同时看<linux内核完全注释>,对LINUX框架有所了解。

在写裸板时,建议各位加强对中断的理解,内核就是用中断来完成各种功能的。

6. 分析完u-boot,就开始进行简单的驱动编程了,这时候,能力还很弱。

7. 开始去中兴上班,工作2年,编写各类驱动、解决各类问题(驱动问题、帮助定位应用问题),能力得到煅炼。

总结一下:

1. 硬件方面的书: 微机原理、数字电路,高校里的教材。毕业多年,忘名了。

2. Linux方面的书:

<ARM体系架构与编程>

<嵌入式Linux应用开发完全手册>

<Linux设备驱动>,老外写的那本

<linux设备驱动开发详解>

<linux内核完全注释>

<Linux内核情景分析>

#include <stdlib.h>int system(const char *string)例:在~/myprogram/目录下有shell脚本test.sh,内容为#!bin/bash#test.shecho $HOME在该目录下新建一个c文件systemtest.c,内容为:#include<stdlib.h>main(){

system("~/myprogram/test.sh")}执行结果如下:xiakeyou@ubuntu:~/myprogram$ gcc systemtest.c -o

systemtestxiakeyou@ubuntu:~/myprogram$ ./systemtest/home/d/e/xiakeyouxiakeyou@ubuntu:~/myprogram$2)popen(char *command,char *type)执行过程:popen()会调用fork()产生子进程,然后从子进程中调用/bin/sh

-c来执行参数command的指令。参数

type可使用“r”代表读取,“w”代表写入。依照此type值,popen()会建立管道连到子进程的标准输出设备或标准输入设备,然后返回一个文件

指针。随后进程便可利用此文件指针来读取子进程的输出设备或是写入到子进程的标准输入设备中。此外,所有使用文件指针(FILE*) *** 作的函数也都可以使

用,除了fclose()以外。返回值:若成功则返回文件指针,否则返回NULL,错误原因存于errno中。

注意:在编写具SUID/SGID权限的程序时请尽量避免使用popen(),popen()会继承环境变量,通过环境变量可能会造成系统安全的问题。例:C程序popentest.c内容如下:#include<stdio.h>main(){FILE * fpcharbuffer[80]fp=popen(“~/myprogram/test.sh”,”r”)fgets(buffer,sizeof(buffer),fp)printf(“%s”,buffer)pclose(fp)}执行结果如下:xiakeyou@ubuntu:~/myprogram$ vim popentest.cxiakeyou@ubuntu:~/myprogram$ gcc popentest.c -o popentestxiakeyou@ubuntu:~/myprogram$ ./popentest/home/d/e/xiakeyouxiakeyou@ubuntu:~/myprogram$

只是偶能力可能有点有限,没有太看懂。直接用system()倒是脚本可是执行,只是返回值却是一塌糊涂,试了多次也没有找到什么规律。不免又看了一下上面的那篇博文,得到一些启发,可以这样来实现:先将脚本的返回值利用 echo >XXXXX 输出到一个本地文件中当需要这个返回值是,可是通过C语言的文件 *** 作函数来直接从文件中读取后来一想,这应该就是上文中POPEN的实现方法!C程序调用shell脚本共有三种法子 :system()、popen()、exec系列函数 system()

不用你自己去产生进程,它已经封装了,直接加入自己的命令exec 需要你自己 fork 进程,然后exec 自己的命令popen() 也可以实现执行你的命令,比system 开销小1)system(shell命令或shell脚本路径)system()会调用fork()产生 子历程,由子历程来调用/bin/sh-c string来履行

参数string字符串所代表的命令,此命令履行 完后随即返回原调用的历程。在调用system()期间SIGCHLD

信号会被暂时搁置,SIGINT和SIGQUIT 信号则会被漠视 。

返回值:如果system()在调用/bin/sh时失败则返回127,其他失败原因返回-1。若参数string为空指针(NULL),则返回非零值。

如果 system()调用成功 则最后会返回履行

shell命令后的返回值,但是此返回值也有可能为system()调用/bin/sh失败所返回的127,因 此最好能再反省 errno

来确认履行 成功 。system命令以其简略 高效的作用得到很很广泛 的利用 ,下面是一个例子例:在~/test/目录下有shell脚本test.sh,内容为#!bin/bash#test.shecho hello在同层目录下新建一个c文件system_test.c,内容为:#include<stdlib.h>int main(){system("~/test/test.sh")}履行 效果 如下:[root@localhost test]$gcc system_test.c -o system_test[root@localhost test]$./system_testhello[root@localhost test]$2)popen(char *command,char *type)popen()会调用fork()产生 子历程,然后从子历程中调用/bin/sh -c来履行

参数command的指令。参数type可应用 “r”代表读取,“w”代表写入。遵循此type值,popen()会建立

管道连到子历程的标准 输出设备 或标准 输入设备 ,然后返回一个文件指针。随后历程便可利用 此文件指针来读取子历程的输出设备

或是写入到子历程的标准 输入设备 中。此外,所有应用 文 件指针(FILE*) *** 作的函数也都可以应用

,除了fclose()以外。返回值:若成功 则返回文件指针,否则返回NULL,差错

原因存于errno中。注意:在编写具SUID/SGID权限的程序时请尽量避免应用popen(),popen()会继承环境变量,通过环境变量可能会造成系统安全的问题。例:C程序popentest.c内容如下:#include<stdio.h>main{FILE * fpcharbuffer[80]fp=popen(“~/myprogram/test.sh”,”r”)fgets(buffer,sizeof(buffer),fp)printf(“%s”,buffer)pclose(fp)}履行 效果 如下:[root@localhost test]$ vim popentest.c[root@localhost test]$ gcc popentest.c -o popentest[root@localhost test]$ ./popentest/root/test[root@localhost test]$


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