基于ARM的嵌入式Linux移植真实体验(5)――应用实例

2019-07-13 06:19发布

应用实例的编写实际上已经不属于Linux操作系统移植的范畴,但是为了保证本系列文章的完整性,这里提供一系列针对嵌入式Linux开发应用程序的实例。 编写Linux应用程序要用到如下工具:        (1)编译器:GCC GCC是Linux平台下最重要的开发工具,它是GNU的C和C++编译器,其基本用法为:gcc [options] [filenames]。 我们应该使用arm-linux-gcc。        (2)调试器:GDB gdb是一个用来调试C和C++程序的强力调试器,我们能通过它进行一系列调试工作,包括设置断点、观查变量、单步等。 我们应该使用arm-linux-gdb。 (3)Make GNU Make的主要工作是读进一个文本文件,称为makefile。这个文件记录了哪些文件由哪些文件产生,用什么命令来产生。Make依靠此makefile中的信息检查磁盘上的文件,如果目的文件的创建或修改时间比它的一个依靠文件旧的话,make就执行相应的命令,以便更新目的文件。 Makefile中的编译规则要相应地使用arm-linux-版本。 (4)代码编辑 可以使用传统的vi编辑器,但最好采用emacs软件,它具备语法高亮、版本控制等附带功能。 在宿主机上用上述工具完成应用程序的开发后,可以通过如下途径将程序下载到目标板上运行: (1)通过串口通信协议rz将程序下载到目标板的文件系统中(感谢Linux提供了rz这样的一个命令); (2)通过ftp通信协议从宿主机上的ftp目录里将程序下载到目标板的文件系统中; (3)将程序拷入U盘,在目标机上mount U盘,运行U盘中的程序; (4)如果目标机Linux使用NFS文件系统,则可以直接将程序拷入到宿主机相应的目录内,在目标机Linux中可以直接使用。 1.     线程控制/通信编程 Linux本身只有进程的概念,而其所谓的“线程”本质上在内核里仍然是进程。大家知道,进程是资源分配的单位,同一进程中的多个线程共享该进程的资源(如作为共享内存的全局变量)。Linux中所谓的“线程”只是在被创建的时候“克隆”(clone)了父进程的资源,因此,clone出来的进程表现为“线程”。Linux中最流行的线程机制为LinuxThreads,它实现了一种Posix 1003.1c “pthread”标准接口。 线程之间的通信涉及同步和互斥,互斥体的用法为: pthread_mutex_t mutex; pthread_mutex_init(&mutex, NULL); //按缺省的属性初始化互斥体变量mutex pthread_mutex_lock(&mutex); // 给互斥体变量加锁 … //临界资源 phtread_mutex_unlock(&mutex); // 给互斥体变量解锁 同步就是线程等待某个事件的发生。只有当等待的事件发生线程才继续执行,否则线程挂起并放弃处理器。当多个线程协作时,相互作用的任务必须在一定的条件下同步。Linux下的C语言编程有多种线程同步机制,最典型的是条件变量(condition variable)。而在头文件semaphore.h 中定义的信号量则完成了互斥体和条件变量的封装,按照多线程程序设计中访问控制机制,控制对资源的同步访问,提供程序设计人员更方便的调用接口。下面的生产者/消费者问题说明了Linux线程的控制和通信: #include #include #define BUFFER_SIZE 16 struct prodcons {  int buffer[BUFFER_SIZE];  pthread_mutex_t lock;  int readpos, writepos;  pthread_cond_t notempty;  pthread_cond_t notfull; }; /* 初始化缓冲区结构 */ void init(struct prodcons *b) {  pthread_mutex_init(&b->lock, NULL);  pthread_cond_init(&b->notempty, NULL);  pthread_cond_init(&b->notfull, NULL);  b->readpos = 0;  b->writepos = 0; } /* 将产品放入缓冲区,这里是存入一个整数*/ void put(struct prodcons *b, int data) {  pthread_mutex_lock(&b->lock);  /* 等待缓冲区未满*/  if ((b->writepos + 1) % BUFFER_SIZE == b->readpos)  {     pthread_cond_wait(&b->notfull, &b->lock);  }  /* 写数据,并移动指针 */  b->buffer[b->writepos] = data;  b->writepos++;  if (b->writepos > = BUFFER_SIZE)     b->writepos = 0;  /* 设置缓冲区非空的条件变量*/  pthread_cond_signal(&b->notempty);  pthread_mutex_unlock(&b->lock); }   /* 从缓冲区中取出整数*/ int get(struct prodcons *b) {  int data;  pthread_mutex_lock(&b->lock);  /* 等待缓冲区非空*/  if (b->writepos == b->readpos)  {     pthread_cond_wait(&b->notempty, &b->lock);  }  /* 读数据,移动读指针*/  data = b->buffer[b->readpos];  b->readpos++;  if (b->readpos > = BUFFER_SIZE)     b->readpos = 0;  /* 设置缓冲区未满的条件变量*/  pthread_cond_signal(&b->notfull);  pthread_mutex_unlock(&b->lock);  return data; }   /* 测试:生产者线程将10000 的整数送入缓冲区,消费者线 程从缓冲区中获取整数,两者都打印信息*/ #define OVER ( - 1) struct prodcons buffer; void *producer(void *data) {  int n;  for (n = 0; n < 10000; n++)  {     printf("%d ---> ", n);     put(&buffer, n);  } put(&buffer, OVER);  return NULL; }   void *consumer(void *data) {  int d;  while (1)  {     d = get(&buffer);     if (d == OVER)       break;     printf("--->%d ", d);  }  return NULL; }   int main(void) {  pthread_t th_a, th_b;  void *retval;  init(&buffer);  /* 创建生产者和消费者线程*/  pthread_create(&th_a, NULL, producer, 0);  pthread_create(&th_b, NULL, consumer, 0);  /* 等待两个线程结束*/  pthread_join(th_a, &retval);  pthread_join(th_b, &retval);  return 0; } 4.小结 本章主要给出了Linux平台下文件、进程控制与通信、线程控制与通信的编程实例。至此,一个完整的,涉及硬件原理、Bootloader、操作系统及文件系统移植、驱动程序开发及应用程序编写的嵌入式Linux系列讲解就全部结束了。