一個(gè)簡(jiǎn)單的shell的軟件設(shè)計(jì)方法

1、個(gè)簡(jiǎn)單的shell的軟件設(shè)計(jì)方法姓名：黃崇 學(xué)號(hào)：131040061shell是操作系統(tǒng)提供給用戶操作的必備窗口，用戶通過這個(gè)窗口調(diào)用操作系統(tǒng)提供的服務(wù)。本文并不是在操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的shell,而是在單片機(jī)上用C語言編寫一個(gè)shell實(shí)現(xiàn)的框架，以闡述shell的工作原理。關(guān)鍵詞：shell單片機(jī)命令解析概述1、shell 概念Shell （命令解析器），它用于接收用戶輸入的命令，進(jìn)行解析，然后調(diào)用相 應(yīng)的應(yīng)用程序，為使用者提供了使用軟件的界面。shell是操作系統(tǒng)最外面的一層。shell管理你與操作系統(tǒng)之間的交互：等待你輸入，向操作系統(tǒng)解釋你的輸入,執(zhí)行相應(yīng)的應(yīng)用程序，并且輸出各種各

2、樣的處理結(jié)果。2、shell 分類按照界面類型，可以分為圖形界面shell和命令行式shell。即 GUI shell ），應(yīng)用圖形界面 shell （ Grap hical User In terface shell最為廣泛的 Windows Explorer（微軟的windows系列制作系統(tǒng)），還有也包括 廣為人知的 Linux shell，其中 linux shell 包括 X window manger (BlackBox和FluxBox），以及功能更強(qiáng)大的CDE GNOMEKDE XFCE命令行式 shell ( Comma nd Line In terface shell ，即 C

3、LI shell )，被廣泛熟知的有 bash / sh / ksh / csh( Unix/linux系統(tǒng))、cmd.exe(Windows XP系統(tǒng)）、（DO系統(tǒng)）。3、shell的運(yùn)行模式Shell的運(yùn)行模式可以分為：交互式和非交互式。交互式模式就是shell等待你的輸入，并且執(zhí)行你提交的命令。這種模式被 稱作交互式是因?yàn)閟hell與用戶進(jìn)行交互。這種模式也是大多數(shù)用戶非常熟悉的：登錄、執(zhí)行一些命令、簽退。當(dāng)你簽退后，shell也終止了。shell也可以運(yùn)行在另外一種模式：非交互式模式。在這種模式下，shell不與你進(jìn)行交互，而是讀取存放在文件（shell script ），并且執(zhí)行其中

4、的命令。當(dāng)它讀到文件的結(jié)尾，shell也就終止了。二、shell軟件功能需求分析1、本文的開發(fā)環(huán)境本文希望在單片機(jī)上運(yùn)行這個(gè) shell程序，單片機(jī)可以是STM32AVR等等,本文的測(cè)試是在S3C2440開發(fā)板上完成的。用戶輸入通常選用PC機(jī)的鍵盤，由于硬件運(yùn)行平臺(tái)是單片機(jī)，就選用串口進(jìn)行交互數(shù)據(jù)的傳輸。軟件開發(fā)環(huán)境選用linux系統(tǒng)下的arm-linux-gcc交叉編譯工具鏈，該工具鏈功能強(qiáng)大，可配置性較集成開發(fā)環(huán)境尤其獨(dú)到之處。2、本文shell的基本功能要求本文目的在于實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的shell，功能不要求很多，但是要求完全描繪 出一個(gè)shell的工作原理和shell軟件結(jié)構(gòu)。有了這樣的軟

5、件結(jié)構(gòu)，再向 shell里添加其他的功能，就好像做填空題一樣。簡(jiǎn)單的shell功能可支持的命令雖然很少，但是也要確定選擇哪些命令比較合適。實(shí)現(xiàn)這樣簡(jiǎn)單的命令最好不需要增添其他的外設(shè)，比如說硬盤、網(wǎng)卡，利用最小的單片機(jī)系統(tǒng)就能搞定。這樣可以節(jié)省工作量，將主要精力集中到shell軟件結(jié)構(gòu)上，而不是具體命令的實(shí)現(xiàn)上。基于這樣的考慮，本文選擇echo （回 顯）、md（內(nèi)存顯示）和hello （打印“ hello world ”）三個(gè)命令作為測(cè)試。另 外，還必須提供shell必備的命令help或者？（打印所有命令的幫助信息）。而 且對(duì)于每一個(gè)命令，通過“ help+命令”的輸入打印單個(gè)命令的詳細(xì)信息。

6、三、shell軟件設(shè)計(jì)方案在shell運(yùn)行期間，無非涉及兩個(gè)模塊。一個(gè)模塊是等待用戶輸入，并把用戶輸入的字符保存起來。另外一個(gè)模塊，就是把之前保存的用戶輸入解析出來， 并且根據(jù)解析到的命令找到對(duì)應(yīng)的函數(shù)地址。 再根據(jù)用戶輸入命令的參數(shù)，將參 數(shù)傳給這個(gè)函數(shù)地址，進(jìn)行函數(shù)調(diào)用。shell的核心是如何根據(jù)命令字符串，找到對(duì)應(yīng)的函數(shù)地址，這是一個(gè)算法問題。因?yàn)槊钭址鄬?duì)應(yīng)著一個(gè)函數(shù)地址， 需要將它們用一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含 在一起，所以也是一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的問題。有什么樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就有什么樣的算法，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)成了關(guān)鍵。一個(gè)命 令的結(jié)構(gòu)體應(yīng)該包含這樣的內(nèi)容： 命令的名字、命令參數(shù)的最大個(gè)數(shù)、命令對(duì)應(yīng) 函

7、數(shù)的地址、命令的簡(jiǎn)要幫助信息、命令的詳細(xì)幫助信息。有了命令數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)一個(gè)命令的時(shí)候，就將這些命令的必要信息提供好，然后將這些信息填充到它對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)體變量中。 最后，再將所有命名對(duì)應(yīng)的 結(jié)構(gòu)體變量保存在一個(gè)數(shù)據(jù)段中。 通過編譯器產(chǎn)生的參數(shù)，我們可以掌握這個(gè)數(shù) 據(jù)段的起始地址和結(jié)束地址，從而知道命令數(shù)據(jù)段的長(zhǎng)度，進(jìn)而知道命令的個(gè)數(shù)。只要我們知道這個(gè)數(shù)據(jù)段的起始地址，因?yàn)槊罱Y(jié)構(gòu)體的長(zhǎng)度固定，我們就可以 準(zhǔn)確的遍歷整個(gè)命令數(shù)據(jù)段，找到匹配的命令。如果設(shè)計(jì)好這樣的命令數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，再來思考如何實(shí)現(xiàn)根據(jù)命令字符串找到對(duì)應(yīng)的函數(shù)地址，其實(shí)就是一個(gè)遍歷命令數(shù)據(jù)段的問題。 從命令數(shù)據(jù)段的開頭，拿所要找的命令

8、子?jì)D產(chǎn)依次與命令數(shù)據(jù)段中的每個(gè)命令結(jié)構(gòu)體進(jìn)行比較，直到找到 匹配的那個(gè)為止。找到了匹配的命令結(jié)構(gòu)體，也就找到了命令字符串對(duì)應(yīng)的調(diào)用 函數(shù)地址。四、shell軟件實(shí)現(xiàn)1、命令結(jié)構(gòu)體根據(jù)上一章節(jié)的分析，命令結(jié)構(gòu)體的實(shí)現(xiàn)代碼如下:struct cmd_tbl_s charn ame; /* Comma nd Name*/intmaxargs; /* maximum nu mber of argume nts*/* ImpI eme ntati on function*/int(*cmd)(struct cmd_tbl_s *, in t, i nt, char *);charusage;/* Usa

9、ge message (short)*/char*help;/* Help message (lo ng) */；其中，核心成員是命令對(duì)應(yīng)的函數(shù)指針 cmd cmd的參數(shù)有4個(gè)。第一個(gè)參數(shù)是當(dāng)前函數(shù)指針對(duì)應(yīng)的命令結(jié)構(gòu)體的地址， 傳遞這樣的參數(shù)的好處是命令函 數(shù)可以根據(jù)這個(gè)指針找到命令所有的信息， 為程序拓展帶來了方便。最后一個(gè)參 數(shù)是一個(gè)字符型指針，保存了輸入?yún)?shù)的存放地址，以供函數(shù)調(diào)用。2、讀取輸入函數(shù)讀取輸入函數(shù)名為readiine，這個(gè)函數(shù)就是將用戶的輸入按照一定的格式存儲(chǔ)到一個(gè)緩沖區(qū)console_buffer中，并且將用戶的輸入在返回到顯示界面中。當(dāng)用戶輸入Enter鍵的時(shí)候，這個(gè)函

10、數(shù)就認(rèn)為用戶輸入結(jié)束。3、查找并執(zhí)行命令的函數(shù)此函數(shù)的函數(shù)名為run_cmmand它通過調(diào)用查找命令函數(shù)find_cmd，將存 入緩沖區(qū)con sole buffer中的內(nèi)容逐一與命令數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中命令結(jié)構(gòu)體的命令字符串比較。如果完全匹配，就調(diào)用命令結(jié)構(gòu)體對(duì)應(yīng)的函數(shù)，并傳入?yún)?shù)。五、shell軟件完善本文實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單shell軟件，功能還有待補(bǔ)充，比如說 使用環(huán)境變量保存用戶配置、Flash管理等等。但是，由于本文已將shell框架 搭好，再向其中添加其他的命令已經(jīng)變得非常容易。只需要新建一個(gè)實(shí)現(xiàn)新命令 的C源文件，然后將必要的頭文件加入，再編寫具體的命令實(shí)現(xiàn)代碼。下一步再 將新命令的信息填入到新

11、命令對(duì)應(yīng)的命令結(jié)構(gòu)體變量中，重新編譯執(zhí)行即可。出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠(chéng)危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣 不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報(bào)之于陛下也。誠(chéng)宜開張圣聽，以光 先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其 刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費(fèi)祎、董允等，此皆良實(shí)，志慮忠純，是以先帝簡(jiǎn)拔以遺陛下：愚 以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補(bǔ)闕漏，有所廣益。能”是以眾議舉寵為督:將軍向?qū)櫍孕惺缇?，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰 愚以為營(yíng)中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠(yuǎn)小人，此先漢所以興隆也； 親小人，遠(yuǎn)賢臣，此后漢所以傾頹也。 先帝在時(shí), 每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、 靈也。侍中、尚書、長(zhǎng)史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣,臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達(dá)于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉 屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于 敗軍之際，奉命于危難之間，爾來二十有一年矣。先帝知臣謹(jǐn)慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以來，夙夜憂嘆，恐托付不效，以傷先帝之 明；故五月渡瀘，深入