I.MX6U嵌入式Linux应用编程学习_嵌入式linux编程

I.MX6U嵌入式Linux应用编程学习

〇、备忘

0.0 本文大写字母缩写说明

• B: Board 开发板串口终端
• T: Terminal Ubuntu命令行
• F: Function 函数
• P: Path 文件路径

0.1 C编译

• 使能环境变量 T: source /opt/fsl-imx-x11/4.1.15-2.1.0/environment-setup-cortexa7hf-neon-poky-linux-gnueabi
• 查看环境变量 T: arm-poky-linux-gnueabi-gcc -v
• 编译 T: $CC -o v4l2_camera v4l2_camera.c

0.2 NFS与文件夹挂载

• 挂载 B: mount -t nfs -o nolock,nfsvers=3 192.168.1.110:/home/chorgy/WorkSpace/i.MX6/NFS nfs/
• 查看 B: df
• 卸载 B: umount nfs

一、应用编程概念

1.1 系统调用

1.2 库函数

• 存放在P: /lib目录

1.3 标准C语言函数库

• Linux使用glibc（GNU C语言函数库）

1.4 传参main函数

• F: int main(int argc, char **argv)

二、文件I/O基础

2.1 文件描述符

• 某某函数的返回值

• 一个进程可打开多个文件，T: ulimit -n指令查看一个进程可打开的最大文件数

• 打开的文件分配文件描述符是从最小的未被占用的文件描述符（1~1023）开始，关闭时释放

• F: open()

• F: write()

• F: read()

• F: close()

• F: lseek()：返回从文件头部开始算起的位置偏移量（字节为单位），也就是当前的读写位置

2.2 静态文件

• 未打开时存储在磁盘
• 磁盘最小存储单位扇区sector，0.5KB
• 系统一次性读取一个块block，多个扇区，是文件存取的最小单位，常见为4KB
• 磁盘分区时分为两个区域
  • 数据区
  • inode区，存放inode table，每个inode对应一个文件
    • T: ls -i查看文件inode号
    • T: stat xxx.c查看某文件属性
    • Windows 快速格式化 就是删除inode表
      

2.3 动态文件

• 进程控制块PCB，Process Control Block，每个进程设置一个专门的数据结构进行管理，记录状态
  • PCB有一个指针指向文件描述符表
  • 文件描述符表每一个元素索引到对应的文件表
  • 文件表记录文件的状态，包括i-node指针，指向inode
    

2.4 返回错误处理

• F: strerror()，返回对应错误编号的字符串描述信息
• F: perror()，不需要传入 errno变量

2.5 退出函数

• 清除其使用的内存空间，销毁其在内核中的各种数据结构，关闭进程的所有文件描述符，并结束进程、将控制权交给操作系统
• F: exit()
• F: _exit()，系统调用的
• F: _Exit()，与_exit()等价

2.6 空洞文件

• 使用移位函数从中间地址开始写数据，造成空洞空间
• 有利于多线程共同操作文件

三、标准I/O库

四、文件属性与目录

4.1 Linux系统文件类型

• 普通文件
  • 文本文件
  • 二进制文件
• 目录文件
• 字符设备文件、块设备文件
  • 不对应磁盘文件
  • 由文件系统虚拟出来的
  • 由内存维护
  • 路径P: /dev/
• 符号链接文件
  • 超链接
• 管道文件
  • 用于进程间通信
• 套接字文件
  • 网络通信

五、字符串处理

六、系统信息与系统资源

七、信号

基本概念

• 软件中断
• 用来通信
• 发送给对应的进程处理

八、进程

8.1 概念

• 进程： 应用程序被加载到内存中运行
• 进程号： process ID，PID，T: ps查看进程号
• 环境变量：
  • T: env 查看所有环境变量
  • T: export xxx=xxxx 新增环境变量
  • T: export -n xxx 删除环境变量
• 应用程序获取当前进程的环境变量 C: extern char **environ
• 虚拟地址：
  • 实际的物理内存有限
  • 通过硬件 MMU（内存管理单元）映射到实际的物理地址空间中
  • 进程与进程、进程与内核相互隔离
  • 多进程能够共享内存

8.2 子进程

• F: fork(void); 创建子进程
• 父子进程文件共享
  • 子进程获得父进程所有文件描述符的副本
• T: ps -aux 查看所有进程
  • 开发板自带程序为进程613 /opt/QDestop
• 进程终止
  • return
  • exit()
  • _exit()
  • _Exit()
• 监视子进程

  • F: wait()

  • F: waitpid()

  • 僵尸进程：子进程先结束

  • 孤儿进程：父进程先结束

8.3 进程状态与进程关系

• 进程状态

  • 就绪态
  • 运行态
  • 僵尸态
  • 可中断睡眠状态
  • 不可中断睡眠状态
  • 暂停态

• 进程关系

  • 无关系
  • 父子进程关系
  • 进程组：多进程集合

8.4 守护进程

8.5 进程间通信

九、线程

9.1 概念

• 线程：

  • 系统调度的最小单位
  • 进程中有主线程
  • 进程不能运行，运行的是进程中的线程
  • 进程是容器，包含线程需要的数据结构、环境变量等信息
  • 同一进程的多个线程共享系统的全部资源，虚拟地址空间、文件描述符、信号处理等

• 并发和并行：

  • 并发强调时分复用，可打断当前任务切换到下一任务

  你吃饭吃到一半，电话来了，你一直到吃完了以后才去接电话，这就说明你不支持并发也不支持并行，仅仅只是串行

  你吃饭吃到一半，电话来了，你停下吃饭去接了电话，电话接完后继续吃饭，这说明你支持并发

  你吃饭吃到一半，电话来了，你一边打电话一边吃饭，这说明你支持并行

线程同步

十、高级I/O

十一、网络基本知识

11.1 网络通信三个层次

• 硬件层
  • 网卡设备
  • 手法网络数据
• 驱动层
  • Linux内核网卡驱动
• 应用层
  • 内核提供的接口
  • socket接口
  • http接口

11.2 OSI七层模型

• Open System Interconnection
• 物理层
• 数据链路层
  • 物理寻址
  • 建立和管理节点间逻辑连接
  • 差错检测
  • 接收来自物理层的位流形式的数据，并封装成帧，传送到上一层
• 网络层（IP层）
  • 逻辑地址寻址
  • 不同网络间路径选择
  • IP协议（IPv4，IPv6），ICMP，IGMP
• 传输层
  • 定义传输数据的端口号
  • 端到端的流控和差错校验
  • TCP、UDP协议
  • 端口号的端
• 会话层
  • 建立、管理、终止表示层实体之间的会话
• 表示层
  • 提供应用层数据编码和转换功能
• 应用层
  • 为用户提供应用接口、网络服务
  • 常见网络服务协议：
    • HTTP
    • FTP
    • TFTP
    • SMTP
    • SNMP
    • DNS
    • TELNET
    • HTTPS
    • POP3
    • DHCP

11.3 TCP/IP五层/四层模型

11.4 IP地址

• IP地址是软件地址

• 硬件MAC地址是存储在网卡中的

  • 用于局域网寻找目标主机

• IPv4地址

  • 4*8 - 32位地址长度
  • 网络地址
  • 主机地址
  • 子网掩码
    • 确定网络地址、主机地址各占多少位
  • 网络标识 = IP地址 & 子网掩码
    • 标识相同，就处于同一网络

• IPv6地址（暂时不讨论）

  • 8*16 - 128位地址长度

11.5 TCP/IP协议

• TCP/IP是一个协议族，包含

  • 应用层协议HTTP、FTP、MQTT
  • 传输层协议TCP、UDP

• HTTP超文本传输协议

  • Hyper Text Transfer Protocol
  • 浏览器作为HTTP客户端
  • 通过URL向HTTP服务器（WEB服务器）发送请求

• FTP文件传输协议

  • File Transfer Protocol

• TCP协议

  • Transmission Control Protocol，传输控制协议
  • 面向连接的、可靠的、基于IP的传输协议
  • 工作在传输层
    • 对上服务socket接口
    • 对下调用IP层
  • 建立连接
    • 三次握手
    • 四次挥手

• UDP协议

  • User Datagram Protocol
  • 用户数据报协议

11.6 端口号

• 网络进程不止一个
• 如何确定是哪个进程对应的接收数据 - 端口号

应用一、LED

1.1 应用层操控硬件的两种方式

• 通过文件I/O

• 设备节点方式：

  • P: /dev 设备节点
  • 字符设备文件：串口设备、音频设备
  • 块设备文件：存储设备
  • 设备文件就是硬件向应用层提供的接口

• sysfs文件系统

  • 挂载在P: /sys 目录下
  • 与devfs、proc一样，为虚拟文件系统
  • 将内核信息以文件的方式提供给应用层

应用二、视频监控

2.1 流媒体传输协议

• RTSP，Real-Time Stream Protocol
  • 实时性好
  • 视频聊天、视频监控
• RTMP，Real-Time Message Protocol
  • 低延迟
  • 高稳定
  • 支持所有摄像头格式
  • 浏览器加载flash即可播放

2.2 RTMP简介

• 推流端

  • FFmpeg

• 流媒体服务器

  • Nginx

• 拉流端

  • VLC播放器

• Nginx移植

应用三、4G模块-EC20

3.1 4路ttyUSB

3.2 ppp拨号上网

需要固化最新系统