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[導讀]Linux是一套免費使用和自由傳播的類Unix操作系統(tǒng),是一個基于POSIX和UNIX的多用戶、多任務、支持多線程和多CPU的操作系統(tǒng)。它能運行主要的UNIX工具軟件、應用程序和網(wǎng)絡協(xié)議。

Linux是一套免費使用和自由傳播的類Unix操作系統(tǒng),是一個基于POSIX和UNIX的多用戶、多任務、支持多線程和多CPU的操作系統(tǒng)。它能運行主要的UNIX工具軟件、應用程序和網(wǎng)絡協(xié)議。

嵌入式系統(tǒng)專業(yè)是綜合了計算機硬件技術、計算機軟件技術以及電子電路技術的一門綜合學科,所涉及的內(nèi)涵和知識非常廣泛,包括:數(shù)字電路,模擬電路,計算機組成原理,單片機基礎,C語言基礎,操作系統(tǒng),數(shù)據(jù)結構,編譯原理,計算機控制,計算機網(wǎng)絡等知識。

在真正學習嵌入式開發(fā)之前,首先要打好基礎。其中最重要的是C語言基礎、數(shù)字電路、計算機組成原理三門課程。下面我們就來講下嵌入式Linux C的基本知識點。

一、 基本開發(fā)環(huán)境

Linux下C語言開發(fā)環(huán)境

使用工具:程序生成工具GCC、程序調(diào)試工具GDB、工程管理工具為make和Makefile。 開發(fā)流程:使用編輯工具編寫C語言源文件,然后編譯生成機器代碼為主的二進制可執(zhí)行程序。 編譯流程:C語言經(jīng)過編譯-匯編-鏈接,最終生成可執(zhí)行程序格式。可執(zhí)行程序包含兩部分內(nèi)容:程序頭和程序主體。

嵌入式C語言的開發(fā)環(huán)境

程序的生成一般使用的是從x86到目標機的編譯工具,程序的開發(fā)工具是運行于x86機器上的可執(zhí)行程序,而是用開發(fā)工具生成的目標是以目標機器代碼為實體的映像文件或者可執(zhí)行程序,這個工程稱為“交叉編譯“。

和普通Linux環(huán)境下開發(fā)相比,更需要掌握一些幾點:

* 庫函數(shù)和系統(tǒng)調(diào)用 * C語言高級應用* C語言在嵌入式中的特殊語法(大小端,內(nèi)存對齊等)* 資源性能考慮(運行效率與存儲空間)

二、 基本開發(fā)工具

Linux文本編輯工具VI

主要這個掌握VI三種模式的切換:命令模式、文本輸入模式、和末行模式,以及VI編輯器的各種命令與操作。 學習VIM的使用,編輯vimrc文件,gedit ~./vimrc修改功能(比如顯示行數(shù)、顏色加亮等)。

GCC程序開發(fā)工具

GCC能完成從C、C++、Objective-C等源文件向運行在特定CPU硬件上的目標代碼的轉換。對于通用計算機,一般使用GCC生成x86的可執(zhí)行代碼;對于嵌入式開發(fā)系統(tǒng)使用交叉編譯的GCC,生成目標機可以運行的程序。

利用GCC/G++生成應用程序可以分為以下四步:(1) 預處理:生成.i文件(預處理器cpp) (2) 編譯:將預處理后的文件轉換為匯編語言,生成.s文件(編譯器gcc) (3) 匯編:由匯編代碼生成目標代碼,即機器代碼,生成.o文件(匯編器as) (4) 鏈接:由各個文件的目標代碼,生成可執(zhí)行程序(鏈接器ld) 這里涉及到另外一個知識點就是靜態(tài)鏈接庫和動態(tài)鏈接庫的生成。

Make工程管理工具

Makefile是一個決定怎樣編譯工程的文本文件,有一定的書寫規(guī)則。在工程更新的時候,使用GNU的make工具根據(jù)當前的Makefile對工程進行有選擇的編譯。

自動生成Makefile的工具有autoconf、automake。其他的類似工具比如cMake等。

GDB調(diào)試工具

在使用GDB之前,需要對源程序增加-g編譯選項,此時編譯出來的程序包含需要調(diào)試的信息,可以利用GDB進行調(diào)試。主要使用的命令是run(開始運行程序)、break(設置斷點)、next(執(zhí)行一行且不進入函數(shù))、step(進入函數(shù))、continue(繼續(xù)程序運行)。

調(diào)試分為本地GDB調(diào)試和遠程GDB調(diào)試,遠程GDB更適合嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試手段,使用個目標機端的GDB服務器和主機端的GDB調(diào)試器完成調(diào)試工作。

三、 基本學習函數(shù)

C語言標準庫函數(shù)

(1) 標準輸入/輸出類函數(shù) scanf printf putchar getchar putc getc puts ungetc等。 (2) 字符處理及轉換函數(shù) isdigit isalpha sprint strncat stncpy strlen strchr strstr strrev memset memmove memcpy memcpy等。 (3) 數(shù)學計算類函數(shù) div acos/asin pow exp log ceil abs floor fmod等 (4) 數(shù)據(jù)結構和算法類函數(shù) bsearch lfind lsearch qsort rand srand等 (5) 文件I/O操作類函數(shù) fopen fclose fgetc fputs fseek fwrite ffush等 (6) 時間日期類函數(shù) clock time gmttime mktime asctime 等 (7) 錯誤處理及工具函數(shù) clearer feof perror errno assert setjmp longjmp等

Linux C中C語言的擴展庫函數(shù)

(1) 文件I/O操作函數(shù) open close read write lseek ioctl fcntl mmap dup create等 (2) 文件權限相關函數(shù) access chown chmod utime umask link stat unlink等 (3) 用戶操作函數(shù) getgid/setgid getegid/setegid geteuid/seteuid 等 (4) 信號及進程類函數(shù) kill raise alarm signal getpid fork sleep exec _exit等

四、 C語言高級編程

C語言運行過程中所使用的內(nèi)存總體分為靜態(tài)存儲區(qū)和動態(tài)存儲區(qū)兩種。

靜態(tài)存儲區(qū)

C語言程序中靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)分為三類:只讀存儲器(RO)、已初始化讀寫數(shù)據(jù)區(qū)(RW Data)、未初始化讀寫存儲器(BSS)。在程序運行初始化階段開辟,在運行過程中不會變化(大小和位置固定),程序退出時被系統(tǒng)回收。

動態(tài)存儲區(qū)

動態(tài)存儲區(qū)分為堆和棧兩類,在程序運行過程中動態(tài)分配(位置和大小動態(tài)變化),常見動態(tài)內(nèi)存管理是棧內(nèi)存從高地址向低地址分配,堆內(nèi)存從低地址向高地址分配,一般來說堆使用鏈表實現(xiàn),棧使用線性存儲方式。 在C語言程序中,??臻g是由編譯器管理的,在程序中可以體現(xiàn)??臻g使用的例子是參數(shù)的傳遞、返回值的使用以及自動變量空間。一般來說如果棧空間是從高地址向低地址增長的。

參數(shù)入棧的順序是:后面的參數(shù)在高地址處、前面的參數(shù)在低地址處。

自動變量在??臻g,前面的變量放入棧的高地址,后面的自動變量放入棧的低地址。

在函數(shù)退出時函數(shù)棧上的內(nèi)容將被釋放。因此,自動變量的地址不可以作為函數(shù)返回值

在C語言中,堆內(nèi)存區(qū)域的分配和釋放是通過調(diào)用庫函數(shù)完成的,malloc、calloc、realloc、free4個庫函數(shù)實現(xiàn)堆內(nèi)存的分配、釋放和管理。分配內(nèi)存后要記得手動釋放,否則其資源是不會被系統(tǒng)回收的,會造成內(nèi)存泄漏。同時指針被釋放后,指針應該被設置為NULL,避免野指針。 總的來說,棧內(nèi)存是由編譯器分配和釋放,堆內(nèi)存是由程序分配和釋放。

函數(shù)指針的使用

函數(shù)指針是一個指向函數(shù)的指針(本質(zhì)上是一個代碼區(qū)的地址),而函數(shù)本身代表了算法,此時C語言的算法就可以通過指針的形式,像普通變量一樣被使用。函數(shù)指針可以作為一個結構體的成員,也可也作為一個參數(shù)傳遞給其他的函數(shù),同樣也可以作為函數(shù)的返回值。

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