嵌入式系统软件开发.ppt

1、嵌入式系统软件开发,Embedded System Developing,3 嵌入式软件开发环境,嵌入式软件开发环境简介 操作系统基础 Linux及常见命令 shell程序设计 makefile文件 Gcc、 ld、gdb等 Linux程序设计 vxworks环境及程序设计 wince环境及程序设计,3-3Linux及常见命令,Linux概述 Linux命令,3-3-1Linux概述,Linux起源与发展 linux特点 Linux用户接口 Linux用户管理 Linux文件系统,3-3-1-1Linux起源与发展,Linux起源 Unix操作系统及版权费用问题 Andrew S. Tanen

2、baum与minix Linus Torvalds与linux内核 （1991 Linux 0.01 ）,Linux内核版本 内核版本号由3个数字组成：r.x.y r：内核主版本 x：内核次版本，偶数表示稳定版本；奇数表示开发中版本 y：错误修补的次数 注：linux启动成功后，获取内核版本等系统信息的命令为：uname uname -a,Linux发展 0.01 （1991.9) Linux 版在网上发布 0.11 (1991.12.8)基本可以正常运行的内核版本 0.12 (1992.1.15)主要加入对数学协处理器的软件模拟程序 0.96 (1992.5.12)开始加入网络支持和虚拟文件

3、系统VFS 1.0 (1994.3.14) 1.20 (1995.3.7) 2.0 (1996.2.9) 2.20 (1999.1.26) 2.40 (2001.1.4) 2.60 (2003.12.17) 最新版本2.6.27 （内核官方网站ttp:/）,GNU 计划 GNU 计划和自由软件基金会(the Free Software Foundation - FSF)是由Richard M. Stallman （自由软件的精神领袖，自由软件之父亲）于1984 年一手创办的。旨在开发一个类似 Unix、并且是自由软件的完整操作系统：GNU（“GNUs Not Uni

4、x”）。到上世纪90 年代初，GNU 项目已经开发出许多高质量的免费软件，其中包括有名的emacs 编辑系统、bash shell 程序、gcc 系列编译程序、gdb 调试程序等等。这些软件为Linux 操作系统的开发创造了一个合适的环境。 GNU/Linux Linux作为Hurd操作系统的替代 GPL GPL（General Public License：通用公共许可协议）,其宗旨就是保证用户有无限复制和修改的权利。GPL是自由软件著作人同意的、保证任何人有共享和修改自由软件的许可协议。GPL条款中社会公众作为被许可人享有最主要的4项权利：(1)为了任何目的运行该程序；(2)有自由获得源代

5、码的权利，并在此基础上研究程序是如何运行的，并可为了个人目的改变该程序；(3)有自由散发该复制件的权利；(4)有自由改进程序，并要求将自己的改进向公众公布的权利。,Linux发行版本 由不同厂商将Linux内核与不同应用程序相互组合而形成的不同的linux发行套件。 Slackware debian redhat Ubuntu Fedora 红旗，中软 ,中国Linux论坛 丰富的Linux文档资料 中国Linux公社: /nuke/index.php,3-3-1-2linux特点,源代码开放 安全可靠 多用户、多任务、多平台 良好的用户界面 与U

6、NIX系统在源代码级兼容，符合IEEE POSIX标准 支持多种文件系统 JFS、 ReiserFS、ext、ext2、ext3、ISO9660、XFS、Minx、MSDOS、UMSDOS、VFAT、NTFS、HPFS、NFS、SMB、SysV、PROC 丰富的网络功能 ,3-3-1-3linux用户接口,GUI 字符 API,GUI,GNOME (GNU Network Object Model Environment) KDE(K Desktop Environment) Window System,KDE 基于Troll Technologies公司的Qt库的开发而成，Qt库是一个跨平台

7、的C+类库，但不遵从GPL或LGPL协议。 KDE特征 是适用于 Linux 的一种功能强大的图形桌面环境。 提供了完整的桌面环境，包括一个窗口管理器和大量 X 实用程序 将 K 窗口管理器 (KWM, K Windows Manager) 用作默认的窗口管理器,KDE与GNOME,GNOME Gnome的产生原动力就起源于对KDE许可证问题的不满，Gnome使用的工具包是GTK+，GTK+是一个遵守GPL协议的开发工具包。 GNOME特征 是一种用户友好的桌面环境 可在多种操作系统上运行 是一种开放源代码的免费软件 可以和多种窗口管理器配合使用,切换方式 修改配置文件 /etc/syscon

8、fig/desktop DESKTOP=“KDE”/ “GNOME” 命令切换 switchdesk GNOME / KDE,Gnome环境,主菜单,快捷工具按钮,主桌面切换工具菜单,任务栏,通知区域,工作区切换器是桌面面板条上的一个 Applet,KDE桌面,X window,X的由来 Window于1984年在麻省理工学院（MIT）电脑科学研究室开始开发的，当时Bob Scheifler正在发展分步式系统（distributed system），同一时间 DEC公司的 Jim Gettys 正在麻省理工学院做 Athena 计划的一部分。两个计划都需要一个相同的东西一套在UNIX机器上运行

9、优良的视窗系统。因此合作关系开始展开，他们从斯坦福（Stanford）大学得到了一套叫做的实验性视窗系统。因为是根据视窗系统的基础开始发展的，当发展到了足以和原先系统有明显区别时，他们把这个新系统叫做。,X window系统机制 X window系统建于客户服务器联结基础上的图形子系统； 独立于系统内核； 三部分组成：X server ，X client，X protocol X服务器和客户端X服务器是一个运行在本地计算机上的程序。它响应来自X客户程序的请求，在屏幕上画图或者读取键盘或鼠标的输入，并将它传给客户端。X客户端是运用X协议的应用程序。它通过向负责管理自己的X服务器提出对显示和输出资

10、源的请求来使用其他计算机的这些资源。,X protocol X协议定义了客户服务器中应用程序和它的显示的联系，通过这个协议，应用与它的显示被分离开来。,Xlib库Xlib库是一个C语言库，它为X协议里的信息交换提供了一个API。 X工具包将常用的素材（如按钮，菜单等）收集到一起就形成了所谓的X工具包(X ToolKit) X窗口管理器 X窗口管理器负责安排客户窗口在显示屏幕上的摆放位置，并完成移动窗口和调整窗口尺寸等管理性的工作。,主机启动并进行硬件自检后(BIOS )，读取硬盘MBR中的启动引导器程序(lilo, grub等等)并进行加载 启动引导器程序负责引导硬盘中的操作系统，直接加载li

11、nux内核程序 Linux的内核程序负责操作系统启动的前期工作，并进一步加载系统的INIT进程 INIT进程是linux系统中运行的第一个进程，该进程将根据其配置文件执行相应的启动程序，并进入指定的系统运行级别 在不同的运行级别中，根据系统的设置将启动相应的服务程序 在启动的过程中，将运行控制台程序提示并允许用户输入帐号和口令进行登录(/bin/login ) 登录之后 shell控制主机运行,Linux启动过程,字符/文本界面/模式 系统启动后直接进入字符界面 修改/etc/inittab文件行,Id:5:initdefault:,Id:3:initdefault:,启动后系统提供六个虚拟控

12、制平台，每个虚拟控制平台可以独立使用，互不影响。 Alt+F1Alt+F6进行界面切换 startx 命令可启动图形界面，启动成功后可以使用Ctrl+Alt+F1Ctrl+Alt+F6直接切换到字符虚拟终端，Ctrl+Alt+F7可又切换到图形界面。也可使用Ctrl+Alt+Backspace进行切换。,INIT进程是由linux内核引导运行的，是系统中运行的第一个进程，PID为1。INIT进程运行后将按照其配置文件，引导运行系统所需的其他进程，INIT进程将做为这些进程的父进程 INIT的配置文件inittab /etc/inittab inittab文件文件中每行的纪录有id、runlev

13、els、action和process四个 字段，各字段用“：”分隔，他们共同确定了某进程在那些运行级别以 何种方式运行。 1、id用于在inittab文件中惟一标示一个配置记录，可以有1-4个字符组成。 2、runlevels用于指定该记录在哪些运行级别中运行，runlevels可以使单个运行级别也可以是运行级别列表,3、 action字段描述记录将执行那种类型的动作，详细设置如下： （1）initdefault：用于标示系统启动后将进入哪个运行级别。 （2）sysinit类进程将在系统启动时在任何boot或bootwait类进程 之前运行 （3）wait类进程将在进入指定运行级别后运行一次，

14、init进程将 等待其结束 （4）ctrlaltdel用于指定用户使用ctrl+alt+del组合键时系统所进 行的操作，如重启进入单用户等。 （5）powerfail和powerokwait用于指定当UPS断电信号时所运行 的命令和指定当供电恢复时所运行的命令 （6）respawn类进程在结束后重新启动运行（如控制台登录程 getty） 4、process字段所设置的是启动进程所执行的命令,图形界面中字符界面 主菜单system tools terminal,Linux系统运行等级,0停止系统。 1单用户。 2多用户，但不支持NFS。 3全多用户模式，即系统正常的模式。 5进入X11(即窗口

15、模式)。 6重启系统 init n改变系统的运行等级,3-3-1-4linux用户管理,Linux下的用户 Linux下的用户可以分为三类：超级用户、系统用户和普通用户。超级用户的用户名为root，它具有一切权限，只有进行系统维护(例如：建立用户等)或其他必要情形下才用超级用户登录，以避免系统出现安全问题。系统用户是Linux系统正常工作所必需的内建的用户，主要是为了满足相应的系统进程对文件属主的要求而建立的，系统用户不能用来登录，例如：bin、daemon、adm、lp等用户。而普通用户是为了让使用者能够使用Linux系统资源而建立的，我们的大多数用户属于此类。 每个用户都有一个数值，称为U

16、ID。超级用户的UID为0，系统用户的UID一般为1499，普通用户的UID为50060 000之间的值。,组群概念 组群ID（GID） 每一个用户都属于某一个组群（组群的GID类似于用户ID）。 系统组群 、私人组群 、组群名 、组群ID（GID） 、组群口令等。 用组群管理用户的优点 设置组的属性及权限，组中的成员就享有该组同样的权限； 有人员变动时只需改变组的成员即可； 不必去为每个用户设置属性，节省了大量的重复劳动，方便管理用户。 与组群相关的文件 组群账号信息文件 /etc/group 组群口令信息文件 /etc/gshadow,网络用户,几百个或几千个用户,每个用户有资源需求,分类

17、归并成几大类用户,相同类型的组成“组群”,组 名,账号系统文件 Linux系统采用纯文本文件来保存账号的各种信息，其中最重要的文件有/etc/passwd、/etc/shadow、/etc/group和/etc/gshadow。因此账号的管理实际上就是对这几个文件的内容进行添加、修改和删除记录行的操作。,/etc/passwd,账号名称：用户登录Linux系统时使用的名称。 密码：这里的密码是经过加密后的密码(一般是采用MD5加密方式)，而不是真正的密码，若为“x”，说明密码经过了shadow的保护。 （注：pwconv/pwunconv命令用于设置或取消该项功能） 。 UID：用户的标识，是

18、一个数值，Linux系统内部使用它来区分不同的用户。 GID：用户所在基本组的标识，是一个数值，Linux系统内部使用它来区分不同的组，相同的组具有相同的GID。 个人资料：可以记录用户的完整姓名、地址、办公室电话、家庭电话等信息。 主目录：通常是/home/username，这里username是用户名，用户执行“cd”命令时当前目录会切换到个人主目录。 Shell：定义用户登录后激活的Shell，默认是Bash Shell,3-3-1-5linux文件系统,linux文件系统概论 EXT2文件系统 VFS虚拟文件系统,文件系统概论,文件系统特点 树型结构 文件类型 访问权限,特点 自行设计

19、开发的文件系统称为EXT2 支持/proc内存文件系统 Linux支持多种其它操作系统的文件系统： 如minix、ext2、hpfs、msdos、umsdos、iso、nfs、sysv、affs、ufs、efs等达二十几种。 虚拟文件系统VFS屏蔽了各种文件系统的差别，为处理各种不同文件系统提供了统一的接口。,树型结构 采用多级目录的树型层次结构管理文件。 系统在运行中通过使用命令或系统调用进入任何一层目录，这时系统所处的目录称为当前目录。,Linux用两种方法来表示文件或目录的位置：绝对路径和相对路径。 绝对路径 相对路径,文件类型 目录文件 普通文件 设备文件 管道文件 链接文件,目录文件

20、 Linux一个目录是一个驻留在磁盘上的文件，称为目录文件。系统对目录文件的处理方法与一般文件相同。 目录由若干目录项组成，每个目录项对应目录中的一个文件。 目录项由文件名和属性、位置、大小、建立或修改时间、访问权限等文件控制信息组成。,Linux继承了UINX，把文件名和文件控制信息分开管理。 i节点 i节点实质上是一个由系统管理的“目录项”，由文件控制信息单独组成的结构体。 每个文件对应一个i节点，有唯一编号，称为节点号。 Linux目录项只由两部分组成：文件名和节点号。,普通文件 计算机用户和操作系统用于存放数据、程序等信息的文件。 一般都长期地存放在外存储器（磁盘、磁带等）中 普通文件

21、一般又分为文本文件和二进制文件,设备文件 分为字符设备文件和块设备文件。 内核提供了对设备处理和对文件处理的统一接口，每种I/O设备对应一个设备文件，存放在/dev目录中，如行式打印机对应/dev/lp，第一个软盘驱动器:/dev/fd0。,管道文件 主要用于在进程间传递数据 Linux对管道的操作与文件操作相同，把管道做为文件进行处理。 管道文件又称先进先出(FIFO)文件,链接文件 也称为符号链接文件，提供了共享文件的一种方法。 不是通过文件名实现文件共享，而是通过链接文件包含指向文件的指针来实现对文件访问。 普通用户可以建立链接文件，并通过其指针所指向的文件。,访问权限 目的 保证文件信

22、息的安全，即文件被访问时，系统首先检验访问者权限，只有与文件访问权限相符时才允许对文件进行访问。,EXT2文件系统 EXT2介绍 系统结构 inode结构,最初引进了Minix文件系统，Minix文件系统有较大局限性 1992年4月推出EXT(EXTended File system) 1993年推出了EXT2文件系统，EXT2已经成为Linux的标准文件系统,EXT2系统结构,系统结构 EXT2超级块 内存中超级块的映像 组描述符 块位图,系统结构 块设备 文件组织和管理是以物理块为单位。物理块是块设备上大小相同的存储区域，如磁盘的扇区。 一个文件系统一般使用块设备上一个独立的逻辑分区； 文

23、件逻辑分区中除了表示文件内容的逻辑块（称为数据块）外，还设置了若干包含管理和控制信息的逻辑块。 磁盘上可能有多个逻辑分区，每个分区使用不同的文件子系统。,EXT2文件系统由逻辑块序列组成的。 EXT2文件系统把逻辑分区划分成块组，并从0开始依次编号。 每个块组中包含若干数据块，数据块中就是目录或文件内容。 块组中包含着几个用于管理和控制的信息块：超级块、组描述符表、块位图、inode位图和inode表。,超级块 描述文件系统整体信息的数据结构，主要描述文件系统的目录和文件的静态分布情况，以及描述文件系统的各种组成结构的尺寸、数量等。,超级块位于每个块组的最前面，每个块组中包含的超级块内容是相同

24、的。 系统运行期间，把超级块复制到系统缓冲区内，只需把块组0的超级块读入内存，其它块组的超级块做为备份。 EXT2超级块ext2_super_block结构。,组描述符 Linux组描述符为32字节，每一个块组有一个组描述符。所有组描述符集中在一起依次存放，形成组描述符表。 描述符表中的组描述符顺序与块组在磁盘上的顺序对应。 一个组描述符可能占用多个物理块，具有相同内容的组描述符表放在每个块组中做为备份，,块位图 描述块的使用状况 每个块组都有一个块位图，位于组描述符表之后，用来描述本块组中数据块的使用状况。 块位图的每一位表示一个数据块的使用情况，为1表示对应数据块已占用，为0表示数据块空闲

25、。 各位的顺序与块组中数据块顺序一致 块位图一般占用一个逻辑块,inode结构 inode是EXT2基本构件，表示文件系统树型结构的节点。 EXT2文件系统中的每个文件由一个inode描述，且只能由一个inode描述。 EXT2文件系统的inode 定义为struct ext2_inode，该定义在/include/linux/ext2_fs.h中。,-rw-rw-r- 1 Lionheart Lionheart 134 Jun 21 00:18 DEADJ drwxr-xr-x 5 Lionheart Lionheart 1024 Jun 20 13:00 Desktop,ls 命令：显示文件名和目录的子目录 l 选项可用于显示文件和目录的详细