嵌入式操作系统编程环境

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第二章补充,嵌入式操作系统,1,目标,了解嵌入式操作系统,了解Linux,独立安装Linux,熟练操作Linux常用命令,熟练使用Linux下的编辑器,熟练使用GCC编译器,能够使用GDB调试器,了解Linux编程库,2,嵌入式操作系统,嵌入式操作系统,实时系统,主流嵌入式操作系统,Linux的发展历史,Linux发行版本,Linux安装,Linux编程环境,3,Linus Torvalds,Linux的创始人,4,Linux项目,1991年8月，芬兰研究生Linus Torvalds谨慎地发布了一个新的类Unix的操作系统内核，内容如下：,来自：(Linus Benedict Torvalds),新闻组：,主题：在minix中你最想看到什么？,摘要：关于我的新操作系统的小调查,时间：1991年8月25日 20:57:08格林尼治时间,每个使用minix的朋友，你们好。,我正在做一个（免费的）用在386（486）AT上的操作系统（只是业余爱好，它不会像GNU那样庞大和专业）。这个想法从4月份起就开始酝酿，现在快要完成了。我希望得到各位对minix的任何反馈意见，因为我的操作系统在某些方面是与它相类似的（其中包括相同的文件系统的物理设计（因为某些实际的原因）。,我现在已经移植了bash（1.08）和gcc（1.40），并且看上去能运行。这意味着我需要用几个月的时间使它变得更实用一些，并且我想知道大多数人想要的特性。欢迎提出任何建议，但是我无法保证都能实现。:-),Linus(torvaldskruuna.helsinki.?),接下来，如他们所说，这就成为了历史。Linux逐渐发展成为一个技术和文化现象。通过结合GNU项目的力量，Linux项目发展成为一个完整的、符合Posix标准的Unix操作系统的版本，包括内核和所有支撑的基础设施。从手持设备到大型计算机，Linux在范围如此广泛的计算机上得到了应用。IBM的一个工作组甚至把Linux移植到了一块腕表中！,5,Linux发行版本,RedHat,Fedora Core,Mandrake,Suse,Debian,CentOS,Ubuntu,RedFlag,6,Linux的编程环境,1.1 Shell简介及常用Shell命令,1.2 Linux与GNU,1.4编译器GCC的使用,1.5调试器GDB的使用,1.6 Make工程管理器,1.7 Linux编程库,1.3 Linux程序编辑器Vi,7,Shell简介及常用Shell命令,Shell作为操作系统的最外层，也称为外壳,内核、Shell和用户的关系,Shell是一种Linux中的命令行解释程序，为用户提供使用操作系统的接口。用户在提示符下输入的命令都由Shell先解释然后传给Linux内核。,Linux中运行Shell的环境是“系统工具”下的“终端”，可以单击“终端”以启动Shell环境。这时屏幕上显示类似“,linuxwww home$,”的信息，其中，linux是指系统用户，而home是指当前所在的目录。,Shell也是一种程序设计语言，用户可利用多条shell命令构成一个文件。,8,Shell命令使用说明,Shell命令的一般格式,命令名【选项】【参数1】【参数2】,命令行中的第一部分必须是一个命令的名字，第二部分是命令的选项或参数，命令行中的每个部分必须有空格或Tab键隔开；【】内表示可选项,对于选项和参数的说明,【选项】是一个包括一个或多个字母的代码，它前面有一个减号(-)。,【参数】提供命令运行的信息或者命令执行所使用的文件名。,命令历史列表,使用箭头键、F3等功能键翻查历史命令,输入命令行自动补齐,输入命令的任何时刻按【Tab】键，系统将试图补齐已输入的命令,中断Shell命令的方法Ctrl+C,Shell简介及常用Shell命令,9,常用Shell命令,对目录和文件的操作,cd，pwd，mkdir，rm，cp，ln，grep，find,chmod，chown,用户管理,adduser，userdel，su,进程管理,ps，kill,文件的打包与压缩（gzip和bzip2两种压缩包）,打包并压缩：tar cvzf *.jpg或tar cvjf test.tar.bz2*.jpg,解压缩包：tar xvzf 或tar xvjf,rmp软件包的安装,源码维护基本命令,diff创建补丁:diff ruN a.txt b.txt c.patch,patch打补丁:patch p1 c.patch,配置、编译、安装源码包软件,./configure,make,make install,模块管理命令,帮助命令,man 命令名，如：man ls,查看帮助时，按下空格键进行翻页，按下“q”键退出帮助,Linux命令大全,Shell简介及常用Shell命令,10,Linux与GNU,Linux是一套免费使用和自由传播的类UNIX操作系统。该项目由荷兰的Linus Torvalds所启动。,Linux是一个Unix兼容的系统，大部分通用的Unix工具和程序都可以在Linux系统下运行,GNU=,G,NU is,N,ot,U,nix,1984：由Richard Stallman创建 免税慈善项目,2002：发展成为一个Unix操作系统的所有主要部件构成的环境，内核除外（内核由Linux项目发展而来）,GNU环境包括：EMACS编辑器、GCC编译器、GDB调试器、汇编器、链接器、处理二进制文件的工具以及其它部件,Richard Stallman自由软件运动的精神领袖、GNU计划以及自由软件基金会的创立者,11,Linux编辑器Vi的使用,Linux编辑器,行编辑器（ed、ex）,行编辑器每次只能对单行进行操作，使用起来很不方便,全屏幕编辑器（vi、emacs）,全屏幕编辑器可以对整个屏幕进行编辑，用户编辑的文件直接显示在屏幕上,vi是Linux系统的第一个全屏幕交互式编辑程序,12,vi的模式,vi有3种模式：命令行模式、插入模式、底行模式,（1）命令行模式,用户在用vi编辑文件时，最初进入的为一般模式。在该模式中可以通过上下移动光标进行“删除字符”或“整行删除”等操作，也可以进行“复制”、“粘贴”等操作，但无法编辑文字。,（2）插入模式,只有在该模式下，用户才能进行文字编辑输入，用户课按ESC键回到命令行模式。,（3）底行模式,在该模式下，光标位于屏幕的底行。用户可以进行文件保存或退出操作，也可以设置编辑环境，如寻找字符串、列出行号等。,Linux编辑器Vi的使用,13,vi的基本流程,（1）进入vi，即在命令行下键入vi hello（文件名）。此时进入的是命令行模式，光标位于屏幕的上方，如图3.1所示。,（2）在命令行模式下键入i进入到插入模式，如图3.2所示。可以看出，在屏幕底部显示有“插入”表示插入模式，在该模式下可以输入文字信息。,（3）最后，在插入模式中，输入“Esc”，则当前模式转入命令行模式，并在底行行中输入“:wq”（存盘退出）进入底行模式，如图3.3所示。,这样，就完成了一个简单的vi操作流程：命令行模式插入模式底行模式。,Linux编辑器Vi的使用,14,vi的各模式功能键,命令行模式常见功能键如表：,插入模式的功能键只有一个，,也就是Esc退出到命令行模式。,底行模式常见功能键如表所示：,Linux编辑器Vi的使用,15,程序被其它程序翻译成不同的格式,16,GCC编译器的使用,GNU CC（简称为Gcc）是GNU项目中符合ANSI C标准的编译系统，能够编译用C、C+和Object C等语言编写的程序。gcc不仅功能强大，而且可以编译如C、C+、Object C、Java、Fortran、Pascal、Modula-3和Ada等多种语言，而且gcc又是一个交叉平台编译器，它能够在当前CPU平台上为多种不同体系结构的硬件平台开发软件，因此尤其适合在嵌入式领域的开发编译。,下表是gcc支持编译源文件的后缀及其解释。,17,gcc编译流程分为4个步骤,预处理阶段,预处理器（cpp）根据以字符开头的命令，修改原始的C程序。如C程序第一行include，与处理器将读需stdio.h的内容并将它插入到C程序中。结果生成一个.i为扩展名的文件。,编译阶段,编译器（ccl）将.i文件翻译成文本文件.s，它包含一个汇编语言程序。,汇编阶段,汇编器（as）将.s文件翻译成机器语言指令，把这些指令打包成一种叫做可重定位目标程序的格式，并将结果保存在目标文件.o中。它是一个二进制文件，它的字节编码是机器指令而不是字符。,链接阶段,链接器（ld）负责将程序中所使用的C库函数，如printf函数所在的printf.o并入到前面生成的.o程序中，最终得到一个可执行目标文件（可执行文件）。可执行文件加载到存储器后，由系统负责执行。,GCC编译器的使用,18,gcc编译选项分析,（1）总体选项，右表：,（2）告警和出错选项，右表：,（3）优化选项,gcc可以对代码进行优化，,它通过编译选项“-On”来控制,优化代码的生成，其中n是一,个代表优化级别的整数。对,于不同版本的gcc来讲，n的取,值范围及其对应的优化效果可,能并不完全相同，比较典型的,范围是从0变化到2或3。,（4）体系结构相关选项,GCC编译器的使用,19,调试是所有程序员都会面临的问题。如何提高程序员的调试效率，更好更快地定位程序中的问题从而加快程序开发的进度，是大家共同面对的。,Windows下的一些调试工具，如VC自带的如设置断点、单步跟踪等，在Linux下有什么很好的调试工具呢？,GDB调试器是一款GNU开发组织并发布的UNIX/Linux下的程序调试工具。虽然，它没有图形化的友好界面，但是它强大的功能也足以与微软的VC工具等媲美。,GDB调试器的使用,20,打开Linux下的编辑器vi，编辑如下代码,#,vi test.c,在保存退出后首先使用gcc对test.c进行编译，注意一定要加上选项“-g”，这样编译出的可执行代码中才包含调试信息，否则之后gdb无法载入该可执行文件,#,gcc-g test.c-o test,启动gdb进行调试。注意，gdb进行调试的是可执行文件，而不是如“.c”的源代码，因此，需要先通过gcc编译生成可执行文件才能用gdb进行调试,gdb test,在gdb的启动画面中指出了gdb的版本号、使用的库文件等信息，接下来就进入了由“（gdb）”开头的命令行界面了,（1）查看文件，在gdb中键入“l”（list）就可以查看所载入的文件,（2）设置断点，在gdb中设置断点非常简单，只需在“b”后加入对应的行号即可,（3）查看断点情况，在设置完断点之后，用户可以键入“info b”来查看设置断点情况，在gdb中可以设置多个断点,（4）运行代码，gdb默认从首行开始运行代码，可键入“r”（run）即可,（5）查看变量值，在gdb中只需键入“p”变量值即可,（6）单步运行，单步运行可以使用命令“n”（next）或“s”（step）,（7）恢复程序运行，可以使用命令“c”（continue）恢复程序的正常运行了,GDB调试器的使用,21,gdb基本命令,1工作环境相关命令,2设置断点与恢复命令,gdb中设置断点有多种方式：,其一是按行设置断点，另外,还可以设置函数断点和条件,断点,函数断点，gdb中按函,数设置断点只需把函数名,列在命令“b”之后,条件断点，gdb中设置,条件断点的格式为：b 行,数或函数名 if 表达式,GDB调试器的使用,22,GDB调试器的使用,gdb基本命令,gdb中源码查看相关命令,gdb中查看运行数据相关命令,gdb中修改运行参数相关命令,gdb还可以修改运行时的参数，并使该变量按照用户当前输入的值继续运行。它的设置方法为：在单步执行的过程中，键入命令“set 变量设定值”。这样，在此之后，程序就会按照该设定的值运行了。,23,工