物联网系列专业课程：物联网网关操作系统

物联网网关操作系统,中智讯（武汉）科技有限公司,Linux操作系统概述Linux常用软件工具嵌入式Linux系统开发网关镜像更新与使用Linux程序开发与编译Linux基础应用实验,嵌入式与操作系统,为什么需要操作系统？早期的8位/16位系统中大多没有操作系统；进入32位时代：系统中的软件越来越复杂，完全驾驭的能力不够；维护成本太高、系统升级困难。使用嵌入式操作系统：稳定性好、性能高、功能完善,遵循标准，便于移植、升级嵌入式操作系统的特点：提供内核管理多任务管理外围资源管理要更稳定可裁剪、可配置实时性需求针对应用的优化与功能增强,常见的嵌入式操作系统,uC/OS-II操作系统（类似的有Contiki、freeRTOS）：简单高效、免费、支持64个任务、支持多种CPU、无设备驱动程序、缺乏足够的应用模块；Linux操作系统：类似UNIX；免费；源代码开放；符合POSIX标准；支持TCP/IP；支持绝大多数32位和64位CPU；抢先式多任务处理；内存保护；虚拟内存等；WinCE/WindowsPhone/Windows10IoT操作系统：Microsoft出品、需购买许可、支持多线程、有优先级、虚拟内存、提供类似PC机的操作系统界面；VxWorks操作系统：收费价格昂贵；通常只提供二进制码内核；支持多种CPU；完整的开发工具和测试工具；完备的设备驱动和应用模块；支持POSIX标准；性能好，功能齐全；Andriod操作系统：Google与开放手机联盟合作开发的基于Linux平台的开源手机操作系统；MacOSX操作系统；KeilRTX；,Linux操作系统,1969年，Bell实验室，发明UNIX；1991年，芬兰LinusTorvalds，设计了Linux。最初设计为桌面系统，现广泛应用于服务器。Linux的特点：支持多种体系结构，支持大量外设，网络功能完善开放源代码，软件资源丰富，内核稳定而高效，大小及功能均可定制。满足嵌入式操作系统的要求，目前在嵌入式领域高速发展，催生了一些嵌入式Linux，如uClinux、RTLinux,知识延伸：GNU、自由软件,常见Linux发行版,Ubuntu：目前最流行的Linux发行版，每半年发行一个新版本，安装简单，操作界面友好RedHat9.0：老牌Linux发行版，早期嵌入式开发常用环境，驱动支持比较老，安装复杂Fedora：RedHat后续社区版本，测试新功能，更新较快Centos：社区企业操作系统，基于RedHat商业版的源码编译而成，免费,嵌入式操作系统应用场景,嵌入式Linux系统组成,一个基于linux的完整的嵌入式系统由三个部分组成：系统引导程序、linux操作系统内核和文件系统。系统引导程序通常称作BootLoader，平台上执行的第一段代码，常见的有uboot、vivi、blob、redboot等。Kernel即又Linux内核源码进行定制裁剪交叉编译生成，一般比较小。文件系统主要存储用户应用程序，同时包括系统配置文件、系统程序和必需的驱动程序，根据用户所加入应用程序的大小，文件系统所占空间也存在比较大的差异。采用分区存放。,Linux内核结构示意图,嵌入式Linux开发模型,嵌入式Linux开发在宿主机上进行：,标准Linux,虚拟机+标准Linux,Linux模拟环境,Linux环境下GNU工具（编译、链接）,安装环境,安装工具,在虚拟机安装嵌入式Linux操作系统,1.系统CPU要支持虚拟化2.在BIOS中开启VT-x或者AMD-V3.电脑系统建议Win764位以上，内存4G及以上,安装说明,Linux操作系统概述Linux常用软件工具嵌入式Linux系统开发网关镜像更新与使用Linux程序开发与编译Linux基础应用实验,熟悉Linux环境下基本操作,通过VirtualBox安装完ZEmbeOS，需要先了解开发中常用的一些工具及部分软件的配置：任务栏文件浏览器常用软件：终端、文本编辑器中文输入法,网络设置（虚拟机）,设置虚拟机网络：,选择桥接网卡，界面名称选择本地的网卡设备,网络设置（ubuntu）,网络设置：右键单击Ubuntu任务栏的网络状态图标，选择“编辑连接”；弹出网络连接界面，在“有线”选项卡内选择“编辑”按钮开始设置网络IP等参数；点击应用，保存网络设置退出。,设置静态IP地址,网络设置（ubuntu）,网络设置：在Ubuntu中单击菜单应用程序-附件-终端打开终端，在终端命令行输入命令可以查看到网卡的信息。,ubuntuubuntu-laptop:$ifconfigeth1Linkencap:以太网硬件地址08:00:27:b4:0c:9cinet地址:05广播:55掩码:inet6地址:fe80:a00:27ff:feb4:c9c/64Scope:LinkUPBROADCASTRUNNINGMULTICASTMTU:1500跃点数:1接收数据包:557错误:0丢弃:0过载:0帧数:0发送数据包:254错误:0丢弃:0过载:0载波:0碰撞:0发送队列长度:1000接收字节:57350(57.3KB)发送字节:38186(38.1KB)loLinkencap:本地环回inet地址:掩码:inet6地址:1/128Scope:HostUPLOOPBACKRUNNINGMTU:16436跃点数:1接收数据包:120错误:0丢弃:0过载:0帧数:0发送数据包:120错误:0丢弃:0过载:0载波:0碰撞:0发送队列长度:0接收字节:10012(10.0KB)发送字节:10012(10.0KB),网络设置-视频,$sudomount-tvboxsfshare/opt/share/共享文件夹映射$sudoumount/opt/share/共享文件夹释放,虚拟机文件共享,在windows下面共享虚拟机下的内容，把Linux下的内容可以在windows下直接访问，在终端上面使用如下的命令进行操作：,文件共享不支持中文名称文件,特殊说明,虚拟机文件共享-视频,Linux常用命令,Linux的系统管理主要在控制终端下进行，通过使用命令行的方式进行管理；Linux的命令（也包括文件名等等）对大小写是敏感的；help提供内部命令的帮助；擅用Tab键；参考资料：Linux常用命令大全.CHM。,终端命令的使用,查询当前目录文件列表：ls,ls/显示/.下的所有文件和目录；ls-l给出文件或者文件夹的详细信息；ls-a显示所有文件，包括隐藏文件；例如：$ls-lmnt“查看mnt目录的详细内容”总用量0drwxrwxrwx1rootroot02012-06-0509:32share,建立一个目录：mkdir,$mkdirpackage“创建package文件夹”,删除文件/目录：rm,rm-optionstarget-f即使原档案属性设为唯读，亦直接删除，无需逐一确认。-r将目录及以下之档案亦逐一删除。$rm-rfmnt“删除mnt文件夹下所有内容”,终端命令的使用,访问权限：chmod,chmod-cfvRabcfile-c:若该档案权限确实已经更改，才显示其更改动作-f:若该档案权限无法被更改也不要显示错误讯息-v:显示权限变更的详细资料-R:对目前目录下的所有档案与子目录进行相同的权限变更(即以递回的方式逐个变更)其中a,b,c各为一个数字，分别表示User、Group、及Other的权限，r=4，w=2，x=1：若要rwx属性则4+2+1=7；若要rw-属性则4+2=6；若要r-x属性则4+1=5。例如：$chmod777package”修改package的权限为所有用户可读、可写、可执行”,进入文件夹：cd,$cdpackage”进入package所在目录”,终端命令的使用,压缩解压：tar,tar-optionsfile-Cdir将file文件解压缩/将dir目录压缩成file-c压缩文件-f指定压缩/解压缩文件-v显示压缩/解压缩过程-z压缩/解压缩.tgz格式文件-j压缩/解压缩.tar.bz2格式文件-C指定解压缩路径例如：$tarxvzfkernel.tar.gz“解压缩.tar.gz文件包”,加载/卸载一个硬件设备：mount/umount,$mount-tvfat/dev/ub/a/part1/media“将part1挂载在/media下”$umount/media“卸载/media文件夹”,终端命令的使用,网络命令：ifconfig,ifconfig网络设备参数如：$ifconfigeth00“配置eth0的ip地址”$ifconfigeth10netmask“配置eth1的ip地址”,网络命令：ping,$ping“测试本机和是否能够连接通”,网络文件传输命令：tftp,tftp-g05-r服务端文件l本地文件$tftp-g05-rhello-l./hello“将服务器tftp目录下的hello文件下载到本地”,Linux操作系统概述Linux常用软件工具嵌入式Linux系统开发网关镜像更新与使用Linux程序开发与编译Linux基础应用实验,嵌入式Linux系统组成,一个基于linux的完整的嵌入式系统由三个部分组成：系统引导程序、linux操作系统内核和文件系统。,Android文件系统,QT文件系统,基本文件系统,嵌入式Linux开发步骤,一般嵌入式系统开发包含以下步骤：准备Linux宿主机环境，安装必备的嵌入式开发工具及软件依赖包部署交叉编译环境，设置工作路径BootLoader移植：裁剪、驱动、调试Linux内核移植：裁剪、调试最小文件系统制作Linux驱动开发：针对外设进行驱动移植、调试Linux应用程序开发：针对无图形的系统，开发必要的应用Linux图形系统移植及程序开发：QT、Android硬件Hal层驱动开发（Android）打包发布集成的系统镜像,培训Linux实验源码介绍,应用程序,应用编译器,内核编译器,Linux源码,uboot源码,uImage,ubootpak.bin,rootfs.img,通过busybox工具包制作,s5p4418-linux.tgz,Linux操作系统概述Linux常用软件工具嵌入式Linux系统开发网关镜像更新与使用Linux程序开发与编译Linux基础应用实验,培训实验平台系统镜像,Uboot镜像,内核镜像,内核+基础文件系统集合镜像,内核+Linux最小文件系统镜像,Android文件系统镜像,培训平台刷机工具（Android）,Uboot镜像,内核+基础文件系统集合镜像,Android文件系统镜像,培训平台刷机工具（Linux）,Uboot镜像,内核+Linux最小文件系统镜像,Android系统刷机视频,按住VOL-按键不放，再同时按一下复位按键，直到LCD进入到刷机状态，松开VOL-按键,Linux系统刷机视频,按住VOL-按键不放，再同时按一下复位按键，直到LCD进入到刷机状态，松开VOL-按键,Linux操作系统概述Linux常用软件工具嵌入式Linux系统开发网关镜像更新与使用Linux程序开发与编译Linux基础应用实验,Linux程序开发,Linux下常规应用程序开发没有可视化的编程IDE环境，一般通过文本编辑器进行代码的编写和修改程序通过在终端调用GCC编译器进行程序的编译工程较大的源码，需要通过Makefile文件进行管理，描述源程序之间的依赖关系，并实现自动化的编译工作Bash脚本是Linux下常用的批命令处理文件，往往也用于命令的批量化执行一般开源的源码都集成Makefile工程管理文件及ReadMe文件，指引如何进行开发,GCC&Makefile,GCC原名为GNUC语言编译器,是一套由GNU开发的编程语言编译器。它是一套以GPL及LGPL许可证所发行的自由软件，也是GNU计划的关键部分，亦是自由的类Unix及苹果电脑MacOSX操作系统的标准编译器，Linux下默认的编译器就是GCC。Makefile文件来描述源程序之间的相互关系并自动维护编译工作，用户只需要对已经完成的Makefile执行make命令就可以实现其对源代码的编译；Makefile文件需要按照某种语法进行编写，文件中需要说明如何编译各个源文件并连接生成可执行文件，并要求定义源文你的是之间的依赖关系。,GCC编译流程,GCC的使用,gcc最基本的用法是gccoptionsfilenames,$gcc-ohellohello.c#编译hello.c程序源码$./hello#执行编译生成的hello文件,Makefile的编写,Makefile文件是Linux下面用于解释make命令工具的工程管理文件，它使得Linux下面众多开源项目能够进行“自动化编译”；当在源码工程中执行make命令，系统将会自动根据工程内的Makefile文件来进行源码的编译；Makefile文件的核心规则如下：,target:prerequisitesCommand#target也就是一个目标文件，可以是ObjectFile，也可以是执行文件，还可以是一个标签（Label）。#prerequisites就