劉彥文等《Linux環(huán)境嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎》第10章

1、第10章 應用程序編程舉例 及驅動程序分析（一） 本章重點：本章重點： 讀取、轉換時間函數編程舉例； 多線程編程舉例； 串行端口及標準輸入/輸出/錯誤編程舉例； ADC應用程序編程舉例（S3C2410A）。10.1 讀取、轉換時間函數編程舉例 Linux系統(tǒng)中，涉及到時間較為常用的三個名詞術語是：n GMT(Greenwich Mean Time)，格林尼治標準時間。n UTC(Coordinated Universal Time)，世界標準時間，是由原子鐘提供的時間，比格林尼治標準時間更為準確。n CST(China Standard Time)，中國標準時間，或稱北京時間。 我們現在所說的

2、標準時間，通常是指UTC時間。 北京時間CST=UTC+8小時。 另外，本節(jié)中所說的時間，除了我們通常所說的時間外，還包含日期。10.1.1Linux查看、設置時間的命令 查看時間 使用date命令可以查看時間，通常顯示的是當地時區(qū)的時間，例如北京時間： rootvm-dev # date 六 3月 31 09:14:41 CST 2012 上述內容分別表示：年、月、日、星期、時、分、秒以及CST，是主機Linux的輸出。 有的目標板，配置為顯示UTC時間，例如： /mnt/yaffsdate Sat Mar 31 09:27:06 UTC 2012 設置時間 主機Linux設置時間后，會保留

3、；目標板設置時間后，加電或RESET后不保留。以下是主機顯示、設置時間舉例。 使用參數u表示UTC時間 設置時間可以使用命令及參數： date u MMDDhhmmYYYY.ss 其中u表示UTC，從MM開始的參數分別表示月、日、時、分、年和秒。 例如： rootvm-dev # date -u 033110162012.30 六 3月 31 10:16:30 UTC 2012 系統(tǒng)會將設置的UTC時間，自動轉換成CST時間顯示，例如輸入date命令后，會顯示： rootvm-dev # date 六 3月 31 18:16:42 CST 2012 不使用參數u表示按當地時間設置 以下設置沒有

4、設置秒，缺省值為0： rootvm-dev # date 033110162012 六 3月 31 10:16:00 CST 2012 rootvm-dev # date 六 3月 31 10:16:03 CST 201210.1.2 常用的讀取、轉換時間的函數 所有的Linux系統(tǒng)，把GMT時間的1970年1月1日0時0分0秒，作為時間的起點，所有時間都是從那時起，以經過的秒數來計算。 時間通過一個預定義的類型time_t來處理，這是一個以秒計算的時間的整數類型，是一個長整型，與處理時間的函數一起定義在頭文件time.h中。 time()函數 例如代碼： #include time_t th

5、e_time;/*定義類型*/ (void)time(&the_time);/*得到時間值，單位為秒*/ printf(“Raw time is %ldn”,the_time);/*輸出時間值*/ 上述代碼能夠輸出從Linux時間起點，到time函數讀取那一刻所經過的時間的秒數。 關于time()函數進一步的用法，見例10.1。 gmtime()函數 gmtime()函數能夠把以秒表示的時間值，轉換成用戶易讀格式的值。 gmtime()函數把底層時間值分解為一個結構，該結構包含一些常用的成員： #include struct tm *gmtime(const time_t timeva

6、l); tm結構被定義為至少包含表10-1所示的成員。 tm成員成員含義含義tm成員成員含義含義int tm_sec秒，秒，061int tm_year從從1900年算起的年算起的年數年數int tm_min分，分，059int tm_wday星期幾，星期幾，06，0表示周日表示周日int tm_hour時，時，023int tm_yday年 份 中 的 日 ，年 份 中 的 日 ，0365int tm_mday月 份 中 的 日 ，月 份 中 的 日 ，131int tm_isdst是否夏令時是否夏令時int tm_mon月，月，011，0表示表示1月月注：注：tm_sec的范圍允許臨時閏的

7、范圍允許臨時閏1秒或秒或2秒。秒。表表10-1 tm結構至少包含的成員結構至少包含的成員 函數gmtime()按GMT返回時間。 如果要看當地時區(qū)的時間，可以使用localtime()函數，使用方法是在程序中，用localtime()函數代替gmtime()函數。 有些小規(guī)模的目標板，生產商把當地時區(qū)的時間直接設置為GMT時間，使用者要引起注意。 ctime()函數 函數ctime()返回一個長度為26個字符、有固定格式、表示當地時間的字符串，函數格式為： char *ctime(const time_t *timeval); 函數ctime()輸出字符串格式見例10.1。 函數ctime()

8、將底層的時間值，即秒值，轉換成用戶易讀格式的值。 10.1.3 讀取、轉換時間的函數編程舉例(S3C2410A) 編程舉例 【例10.1】以下為讀取、轉換并輸出時間的程序，程序名為time.c，源程序保存在主機Linux，路徑為源程序所在路徑為/arm2410cl/exp/basic/01_time/。 程序中time()函數讀取時間的秒值；gmtime()函數將這個秒值轉換成一個結構，保存在tm_ptr中；ctime()函數把秒值轉換成一個字符串；printf()函數將秒值、結構、字符串輸出。sleep(3)函數表示休眠3秒，然后重復讀取秒值、轉換成結構和字符串輸出。 程序代碼為：#incl

9、ude #include /*#include */int main() struct tm *tm_ptr; time_t the_time; (void)time(&the_time); tm_ptr=gmtime(&the_time); printf(Raw time is %ldn,the_time); printf(date:%2d/%2d/%2dn, tm_ptr-tm_year, tm_ptr-tm_mon+1,tm_ptr-tm_mday); printf(time: %2d/%2d/%2dn, tm_ptr-tm_hour,tm_ptr-tm_min,tm_p

10、tr-tm_sec); printf(The date is:%sn,ctime(&the_time); sleep(3); (void)time(&the_time); tm_ptr=gmtime(&the_time); printf(Raw time is %ldn,the_time); printf(date:%2d/%2d/%2dn, tm_ptr-tm_year,tm_ptr-tm_mon+1, tm_ptr-tm_mday); printf(time: %2d/%2d/%2dn, tm_ptr-tm_hour,tm_ptr-tm_min, tm_ptr-tm

11、_sec); printf(The date is: %sn,ctime(&the_time); return 0; 程序運行結果解釋 例10.1的源代碼經過交叉編譯，產生的可執(zhí)行文件為time，能夠在目標板運行。 運行可執(zhí)行文件前，為了與程序輸出的時間對比，可以先用date命令查看目標板的時間： /host/exp/basic/01_timedate Fri Mar 30 10:06:00 UTC 2012在目標板運行可執(zhí)行文件time，輸出內容為：/host/exp/basic/01_time./timeRaw time is 1333101971date: 112/ 3/30ti

12、me: 10/ 6/11The date is:Fri Mar 30 10:06:11 2012 Raw time is 1333101974 date: 112/ 3/30 time: 10/ 6/14 The date is: Fri Mar 30 10:06:14 2012 上述內容中，Raw time對應的是秒數；date對應的是112/3/30，表示從1900年算起經過112年（2012年）的3月30日，time對應的是時/分/秒；然后是ctime()函數產生的字符串。10.1.4 例10.1對應的Makefile文件(S3C2410A) 對例10.1代碼進行編譯的Makefile文

13、件內容如下： rootvm-dev 01_time# vi Makefile TOPDIR=./ include $(TOPDIR)Rules.mak EXEC = $(INSTALL_DIR)/time ./time OBJS = time.o all: $(EXEC) $(EXEC): $(OBJS)$(CC) $(LDFLAGS) -o $ $(OBJS) install:$(EXP_INSTALL) $(EXEC) $(INSTALL_DIR) clean:-rm -f $(EXEC) *.elf *.gdb *.o 上述TOPDIR=./中的./表示父目錄，即上一層目錄，在該目錄中含

14、有Rules.mak文件。另外編譯器產生的可執(zhí)行文件名為time，目標文件名為time.o。 在文件Rules.mak中，指出了交叉編譯器的前綴是armv4l-unknown-linux: rootvm-dev basic# vi Rules.mak TOPDIR= . CROSS = armv4l-unknown-linux- CC= $CROSSgcc #CC=gcc #CFLAGS += -g #LDFLAGS += -static EXTRA_LIBS += EXP_INSTALL = install -m 755 INSTALL_DIR = ./bin10.1.5 讀取、轉換時間的函

15、數編程舉例 (OMAP3530)1. 編程舉例 【例10.2】以下為讀取、轉換并輸出時間的程序，程序名為time.c，源程序保存在主機Linux，路徑為/home/nfs1/01_time,Makefile文件也保存在這個目錄。 程序中time()函數讀取時間的秒值；gmtime()函數將這個秒值轉換成一個結構，保存在tm_ptr中；ctime()函數把秒值轉換成一個字符串；printf()函數將秒值、結構、字符串輸出。sleep(3)函數表示休眠3秒，然后重復讀取秒值、轉換成結構和字符串輸出。 程序代碼為：#include #include /*#include */int main() s

16、truct tm *tm_ptr; time_t the_time; (void)time(&the_time); tm_ptr=gmtime(&the_time); printf(Raw time is %ldn,the_time); printf(date:%2d/%2d/%2dn, tm_ptr-tm_year, tm_ptr-tm_mon+1,tm_ptr-tm_mday); printf(time: %2d/%2d/%2dn, tm_ptr-tm_hour,tm_ptr-tm_min,tm_ptr-tm_sec); printf(The date is:%sn,cti

17、me(&the_time); sleep(3); (void)time(&the_time); tm_ptr=gmtime(&the_time); printf(Raw time is %ldn,the_time); printf(date:%2d/%2d/%2dn, tm_ptr-tm_year,tm_ptr-tm_mon+1, tm_ptr-tm_mday); printf(time: %2d/%2d/%2dn, tm_ptr-tm_hour,tm_ptr-tm_min, tm_ptr-tm_sec); printf(The date is: %sn,ctime(&

18、amp;the_time); return 0; 程序運行結果解釋 例10.2的源代碼經過交叉編譯，產生的可執(zhí)行文件為time，能夠在目標板運行。 運行可執(zhí)行文件前，為了與程序輸出的時間對比，可以先用date命令查看目標板的時間： rootTechv_OMAP35xx:/# date Fri Jan 11 10:45:00 UTC 2013在目標板運行可執(zhí)行文件time，輸出內容為：rootTechv_OMAP35xx:/# cd /tmp/01_timerootTechv_OMAP35xx:/var/volatile/tmp/01_time# ./timeRaw time is 135790

19、1145date: 113/ 1/11time: 10/45/45The date is:Fri Jan 11 10:45:45 2013 Raw time is 1357901148 date: 113/ 1/11 time: 10/45/48 The date is: Fri Jan 11 10:45:48 2013 上述內容中，Raw time對應的是秒數；date對應的是113/1/1，表示從1900年算起經過113年（2013年）的1月1日，time對應的是時/分/秒；然后是ctime()函數產生的字符串。10.1.6 例10.2對應的Makefile文件(OMAP3530) 對例1

20、0.2代碼進行編譯的Makefile文件內容如下： rootlocalhost 01_time# vi Makefile CC = /usr/local/arm/arm-2007q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-gcc all: $(CC) -o time time.c clean: -rm -f *.o time 10.1.7 執(zhí)行例10.2程序前的操作過程舉例 (OMAP3530) 進入例10.2程序所在目錄并顯示程序名 rootlocalhost nfs1# cd /home/nfs1/01_time rootlocalhost 01_time# ls -l 總

21、計 20 -rwxr-xr-x 1 root root 116 11-19 17:09 Makefile -rwxr-xr-x 1 root root 5813 11-19 17:09 time -rwxr-xr-x 1 root root 959 2012-04-16 time.c -rwxr-xr-x 1 root root 1456 2012-04-16 time.o 檢查或設置主機、目標板IP地址 在主機終端窗口設置主機Linux IP地址 rootlocalhost 01_time# ifconfig eth0 192.168.1.5 在目標板終端窗口設置目標板Linux IP地址

22、Techv_OMAP35xx login: root rootTechv_OMAP35xx:# ifconfig eth0 192.168.1.9 eth0: link down rootTechv_OMAP35xx:# eth0: link up, 100Mbps, full-duplex1 在目標板終端窗口測試與主機網絡連接狀況 rootTechv_OMAP35xx:# ping 192.168.1.5 在目標板終端窗口掛接NFS # mount -o soft,nolock,rsize=1024 -v 192.168.1.5:/home/nfs1 /tmp 在主機終端窗口編譯源程序 ro

23、otlocalhost 01_time# make 在目標板進入相應目錄、顯示文件名、執(zhí)行文件 rootTechv_OMAP35xx:/# cd tmp/01_time rootTechv_OMAP35xx:/var/volatile/tmp/01_time# ls Makefile time time.c time.o rootTechv_OMAP35xx:/var/volatile/tmp/01_time# ./time 10.2 多線程編程舉例10.2.1Linux線程概述 通常把一個程序中的多個執(zhí)行路線，稱為線程（thread）。 Linux系統(tǒng)在1996年第一次獲得了線程的支持，當時

24、使用的函數庫稱為LinuxThread。 本地POSIX線程庫（Native POSIX Thread Library，NPTL）項目，是通過修改Linux內核來實現支持新的線程函數庫的。通過該項目的實施，極大地提高了Linux線程的性能。NPTL將成為Linux線程的新標準，第一個NPTL的主流版本出現在Red Hat 9.0版上。 絕大部分線程函數是以pthread_開頭的，并且要求在應用程序中包含頭文件pthread.h，pthread.h文件提供了代碼中使用的定義和函數原型。 對應用程序進行編譯時，需要使用選項-lpthread來鏈接線程庫，例如可以在Makefile文件中增加語句：

25、EXTRA_LIBS += -lpthread 來實現鏈接線程庫。 10.2.2 線程、互斥量、條件變量函數 線程函數 創(chuàng)建線程函數 創(chuàng)建線程函數的作用是創(chuàng)建一個新的線程，定義如下： int pthread_create(pthread_t *thread,pthread_attr_t *attr,void *(*start_routine)(void *),void *arg); 函數中第1個參數是指向pthread_t類型數據的指針，線程被創(chuàng)建時，這個指針指向的變量中將被寫入一個標識符，之后用這個標識符來引用新線程。 函數中第2個參數用于設置線程的屬性，通常設置為NULL。 函數中第3、4

26、個參數，分別告訴線程將要啟動執(zhí)行的函數地址和傳遞給該函數的參數。 創(chuàng)建線程函數調用成功時，返回值為0。 創(chuàng)建線程函數代碼舉例如下：(p351) 上述代碼中，創(chuàng)建線程函數的第1個參數th_a中將被寫入一個標識符，以后用th_a中的標識符來引用新線程；函數中第2個參數屬性為NULL；第3個參數傳遞了一個函數地址，即producer函數入口地址，新線程將在這個新的地址開始執(zhí)行；第4個參數傳遞的值為0。 等待線程結束函數 等待線程結束函數，將阻塞調用它的線程（在前述創(chuàng)建線程函數代碼舉例中，main()也是一個線程，等待線程結束函數將阻塞main()線程），直到該函數指定的線程結束為止。 int pth

27、read_join(pthread_t th,void *thread_return); 函數中第1個參數指定了正在等待結束的線程，即創(chuàng)建線程時指定的標識符，如創(chuàng)建線程函數代碼舉例中th_a中的標識符。 函數中第2個參數是一個指針，它指向另一個指針，而后者指向線程的返回值。 等待線程結束函數調用成功時，返回值為0。 互斥量函數 多線程程序中，可以通過互斥量加鎖、解鎖機制，控制各個線程對共享數據區(qū)訪問的同步操作。 通常將多個線程用到的共享數據區(qū)，設計成通過函數進行訪問；并且對訪問的函數，使用同一個互斥量進行保護；進入這個函數后對互斥量加鎖，完成訪問操作后對互斥量解鎖。這樣可以保證在一個互斥量的保

28、護下，訪問函數的運行不會被其他線程所打斷，從而保證了每次只有一個線程訪問共享數據區(qū)。 常用的互斥量函數有初始化互斥量、互斥量加鎖、互斥量解鎖和釋放互斥量4個函數。 初始化互斥量函數定義： int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,const pthread_mutexattr_t *mutexattr); 互斥量加鎖函數定義： int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); 互斥量解鎖函數定義： int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); 釋

29、放互斥量函數定義： int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); 這4個函數的參數，都是一個事先聲明過的對象的指針，類型為pthread_mutex_t。 使用互斥量前，要先對互斥量進行初始化。 互斥量加鎖函數，首先檢查互斥量是否已經處于加鎖狀態(tài)，如果沒有處在加鎖狀態(tài)，則對其加鎖，并運行后續(xù)程序；如果已經處于加鎖狀態(tài)，則使當前運行的程序進入阻塞狀態(tài)，一直等到其他程序使互斥量解鎖，才能退出阻塞狀態(tài)，運行后續(xù)程序。 互斥量解鎖函數，使已加鎖的互斥量變?yōu)榻怄i狀態(tài)。加鎖和解鎖函數，必須在同一段代碼中配對使用。如果有多個線程等待互斥量解鎖，排在等待

30、隊列中的第1個線程首先從阻塞中退出并運行。 使用完互斥量，應該釋放互斥量，釋放占用的資源。釋放前，互斥量應處于未加鎖狀態(tài)。 上述4個函數成功執(zhí)行后，返回值均為0。 互斥量函數的使用，見例10.3。 條件變量函數 條件變量通常與互斥量相互配合使用，使用條件變量之前要先進行初始化，使用完應該釋放條件變量。 常用的條件變量函數有初始化條件變量、等待條件變量、設置條件變量和釋放條件變量4個函數。 初始化條件變量函數定義： int pthread_cond_init (pthread_cond_t * cond, _const pthread_condattr_t * cond_attr); 等待條件變

31、量函數定義： int pthread_cond_wait (pthread_cond_t *_restrict_cond, pthread_mutex_t *_restrict _mutex); 設置條件變量函數定義： int pthread_cond_signal (pthread_cond_t *_cond); 釋放條件變量函數定義： int pthread_cond_destroy (pthread_cond_t *_cond); 條件變量只有未被使用時才能初始化。 等待條件變量函數，使線程（或函數）阻塞在指定的條件變量上；并且對指定的互斥量解鎖，使其他線程可運行；阻塞一直持續(xù)到條件變量

32、被其他線程喚醒為止，并且在函數返回前系統(tǒng)自動對互斥量加鎖。 設置條件變量函數，是用來喚醒被阻塞在條件變量上的一個線程（或函數），如果有多個線程阻塞在這一個條件變量上，由線程的調度策略來決定喚醒哪一個。如果沒有一個關于條件變量的線程被阻塞，則該函數無效。 釋放條件變量函數，只有在沒有線程被阻塞在該條件變量上時，才能釋放這個條件變量。 上述4個函數成功執(zhí)行后，返回值均為0。 條件變量的使用，見例10.3。 10.2.3 生產者、消費者編程舉例(S3C2410A) 生產者、消費者程序編程考慮 假定有一個數據緩沖區(qū)，大小為8個單元，整數類型。生產者（程序）要往緩沖區(qū)填充數據，比如填充數據0199，并且

33、每填充一個數據同時將該數據送終端顯示。而消費者（程序）要從緩沖區(qū)讀出數據，同時送終端顯示。為了填充數據，設置一個寫指針；為了讀出數據，設置一個讀指針。每寫入緩沖區(qū)一次數據，修改寫指針；從緩沖區(qū)每讀出一次數據，修改讀指針。 數據緩沖區(qū)設置為環(huán)狀，即指針從0開始，最大到7，7以后再回到0。生產者將緩沖區(qū)填滿后，要等消費者從緩沖區(qū)讀出數據后，使緩沖區(qū)處于非滿（not full）狀態(tài)，生產者才能填充下一個數據；同樣，消費者如果將緩沖區(qū)全部數據讀出后，要等生產者往緩沖區(qū)填充數據后，使緩沖區(qū)處于非空（not empty）狀態(tài)，消費者才能讀取下一個數據。生產者和消費者線程通過使用互斥量和條件變量，交替進行。

34、 生產者producer對應的標識符在th_a中，消費者consumer對應的標識符在th_b中。 互斥量為b-lock，非滿條件變量為b-notfull，非空條件變量為b-notempty。 生產者調用填充函數put()填充數據，消費者調用get()函數讀出數據。 生產者、消費者程序代碼及執(zhí)行結果 以下程序代碼，讀者閱讀時從主程序main()處開始。 【例10.3】生產者、消費者程序代碼。(p354)n上述代碼編譯后，執(zhí)行結果（部分）如下： /host/exp/basic/02_pthread./pthread put-0 put-1 put-2 put-3 put-4 put-5 put-

35、6 wait for not full 0-get put-7 1-get put-8 2-get . put-198 192-get put-199 193-get producer stopped! 194-get 195-get 196-get 197-get 198-get 199-get consumer stopped! /host/exp/basic/02_pthread 生產者、消費者程序代碼和程序執(zhí)行結果討論 本程序中，生產者、消費者線程分別調用put()、get()函數，實現填充和讀出數據功能，由于兩個函數共用一個緩沖區(qū)，所以每個函數中都要對互斥量加鎖、解鎖。 生產者、消費

36、者程序代碼中printf()函數，使用了串行口，將輸出內容送到主機Linux下的minicom對應的窗口。在嚴格意義上講，兩個線程共用一個串行口設備，也應該對其使用互斥量加鎖和解鎖。 上述生產者、消費者程序代碼，已經在兩種開發(fā)環(huán)境下測試通過，一種是PC機只運行Linux；另一種是PC機運行Windows XP，然后啟動虛擬機，在虛擬機中運行Linux。雖然程序是在目標板上執(zhí)行的，但開發(fā)環(huán)境不一樣，輸出結果也不一樣。例如，當程序中的填充數據從0199改為0999時，在Windows、虛擬機Linux環(huán)境下，minicom窗口的顯示內容會發(fā)生錯誤；而只運行Linux的環(huán)境不會發(fā)生錯誤。經過測試、分

37、析認為，目標板執(zhí)行的程序在兩種環(huán)境下是相同的、沒有錯誤的。錯誤可能產生在目標板-Windows-虛擬機-Linux的傳輸過程中。因此建議在產品開發(fā)階段，開發(fā)環(huán)境中主機應該單獨運行Linux。10.3 串行端口及 標準輸入/輸出/錯誤編程舉例10.3.1Linux標準輸入/輸出/錯誤系統(tǒng)調用編程舉例 系統(tǒng)調用、庫函數和設備驅動程序 Linux中系統(tǒng)調用、庫函數和設備驅動程序之間的關系，如圖10.1所示。圖10.1 系統(tǒng)調用、庫函數和設備驅動程序之間的關系 由圖10.1可見，用戶程序可以直接使用系統(tǒng)調用；也可以通過庫函數（如標準I/O庫函數對應的頭文件是stdio.h），由庫函數去調用系統(tǒng)調用。由

38、系統(tǒng)調用去調用設備驅動程序，驅動硬件設備工作。 系統(tǒng)調用也是一些函數，它們由Linux直接提供，是通向操作系統(tǒng)本身的接口。 Linux系統(tǒng)把不同的設備，抽象成不同的文件；對設備的操作，抽象成對文件的open、read、write、close和ioctl等操作。 Linux標準輸入/輸出/錯誤系統(tǒng)調用 Linux標準輸入/輸出/錯誤這一術語的含義，是指標準輸入設備/標準輸出設備/標準錯誤輸出設備。在一個用戶程序運行時，系統(tǒng)已經打開了這3個設備，并且返回了相應的文件描述符。 Linux環(huán)境中，每個運行的程序被稱為進程（process），每個進程有一些與之相關聯的文件描述符。文件描述符是一些小數值的

39、整數，通常由用戶打開（open）一個文件或設備時產生的返回值得到。 當一個用戶程序開始運行時，它一般可以使用3個已經打開設備返回的文件描述符，這3個描述符不是由用戶程序中打開（open）操作返回的，而是由系統(tǒng)產生的。這3個文件描述符是： 0表示標準輸入，例如read(0,&c,1)；表示從標準輸入讀入一個字符保存在c中； 1表示標準輸出，例如write(1,&c,1)；表示輸出c中的一個字符到標準輸出； 2表示標準錯誤，例如write(2,&c,1)；表示輸出c中的一個字符到標準錯誤。 當一個程序運行結束時，也不用通過這3個文件描述符去關閉（close）對應的文件或設備

40、。 標準輸入/輸出/錯誤與串行端口及仿真終端 嵌入式開發(fā)系統(tǒng)目標板上運行的程序，通常把標準輸入/輸出/錯誤對應的文件，與目標板上第一個串行端口，即/dev/tts/0設備關聯起來。對標準輸入/輸出/錯誤的操作，就是對該串行端口的讀、寫操作。 由于目標板第一個串行端口通過電纜與主機串行端口連接，主機Linux系統(tǒng)啟動minicom仿真終端程序后，目標板運行的程序中的標準輸入系統(tǒng)調用，讀入的是主機鍵盤輸入內容，而標準輸出和標準錯誤系統(tǒng)調用將輸出的信息，通過串口送到主機仿真終端窗口。 使用標準輸入/輸出/錯誤系統(tǒng)調用時，不需要對串行端口重新設置波特率、幀格式、有無調制解調器等參數，默認使用目標板Li

41、nux內核已經設定的值。 10.3.2 Linux標準輸入/輸出/錯誤系統(tǒng)調用 編程舉例(S3C2410A) 【例10.4】以下程序是使用標準輸入/輸出/錯誤系統(tǒng)調用的一個示例。 在目標板運行這個程序后，用戶在主機minicom終端輸入一個小寫字母并回車，程序會自動輸出全部小寫字母，然后輸出回車；繼續(xù)輸出全部小寫字母，輸出回車；直到用戶按下Ctrl+c，程序終止；如果用戶最初輸入的不是小寫字母，則程序直接退出。 程序代碼如下：#include /*#include */#define FALSE 0#define TRUE 1/*-*/int main()char c;int STOP=FAL

42、SE;write(2,test std err output is ok.n,27);/*標準錯誤系統(tǒng)調用*/write(1,start std input test.n,22); /*標準輸出系統(tǒng)調用*/write(1,input 1 char from a-z,out a-z string,and reapet.n,49);write (1,if input first char is other char,end.n,39);while (1) read(0,&c,1); /*標準輸入系統(tǒng)調用*/ if (c z ) STOP=TRUE; break; write(1,the c

43、har is from read() function,std input:n ,44); write(1,&c,1); write(1,n std output,send data to terminal:n,36); c=a; while (STOP=FALSE) write(1,&c,1); c+; usleep(100000); if (c=z+1) c=n;write(1,&c,1);c=a; write(1,exit from program.n,19);exit(0); n目標板程序執(zhí)行過程中，在主機仿真終端輸出如下信息： test std err out

44、put is ok. start std input test. input 1 char from a-z out a-z string,and reapet. if input first char is other char,end. a std output,send data to terminal: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz abc 10.3.3 Linux標準輸入/輸出/錯誤系統(tǒng)調用 編程舉例（OMAP3530） 【例10.5】 以下程序是使用標準輸入/輸出/錯誤系統(tǒng)調用的一個示例。 在目標板運行這個程序后，用戶在主機minicom終端輸入一個小寫字母

45、并回車，程序會自動輸出全部小寫字母，然后輸出回車；繼續(xù)輸出全部小寫字母，輸出回車；直到用戶按下Ctrl+c鍵，程序終止；如果用戶最初輸入的不是小寫字母，則程序直接退出。 程序代碼與例10.4完全相同，此處不再列出。 目標板程序執(zhí)行過程中，在主機仿真終端輸出信息與例10.4完全相同，此處不再列出。 說明：第5行a是從主機minicom終端鍵盤輸入的字符，后面要跟回車。這個字符的顯示，是由主機仿真終端程序minicom輸出的，不是用戶程序輸出的。 程序中止用Ctrl+c鍵。 目標板每次加電或RESET后，都要輸入mount命令和參數，重新掛接NFS目錄。 Makefile文件代碼如下： CC =

46、/usr/local/arm/arm-2007q3/bin/arm-none-linux-gnueabi-gcc all: $(CC) -o term term.c clean: -rm -f *.o term 假定上述程序代碼、Makefile文件已經輸入，保存在主機Linux的/home/nfs1/03_tty0目錄，源程序名為term.c。rootlocalhost nfs1# cd /home/nfs1/03_tty0rootlocalhost 03_tty0# ls -l總計 20-rwxr-xr-x 1 root root 118 11-20 08:56 Makefiledrwxr

47、-xr-x 2 root root 4096 10-18 16:01 old-rwxr-xr-x 1 root root 5838 11-20 09:06 term-rwxr-xr-x 1 root root 1082 11-20 09:04 term.c10.3.4串行端口設備與文件關聯及系統(tǒng)調用串行端口設備與文件關聯及系統(tǒng)調用 Linux環(huán)境中，文件具有非常重要的意義，文件為操作系統(tǒng)服務，對設備的操作提供了一個簡單而一致的接口。 在Linux中，一切都是文件。 用戶程序完全可以像使用文件那樣使用盤文件、目錄、串行端口、打印機及其他設備。例10.6中，用戶程序將一個串行端口映射為一個文件，然

48、后使用系統(tǒng)調用，對這個文件進行操作，內核通過調用對應的設備驅動程序，對串行端口硬件進行操作。 用于訪問設備驅動程序的系統(tǒng)調用有： open：打開文件或設備 read：對打開的文件或設備執(zhí)行讀操作 write：對打開的文件或設備執(zhí)行寫操作 close：關閉文件或設備 ioctl：把控制信息傳遞給設備驅動程序 open系統(tǒng)調用，創(chuàng)建了一條到達文件或設備的訪問路徑，如果調用成功，返回一個系統(tǒng)文件描述符，其他幾個系統(tǒng)調用，能夠使用這個描述符對指定的文件或設備進行操作。 open系統(tǒng)調用中常用參數的含義如下所示： O_RDONLY，規(guī)定以讀方式打開； O_WRONLY，規(guī)定以寫方式打開； O_RDWR，

49、規(guī)定以讀、寫方式打開。 read系統(tǒng)調用，從文件描述符相關聯的文件里，讀入指定字節(jié)個數的數據，存入指定的數據區(qū)。調用成功，返回實際讀入的字節(jié)個數，允許實際讀入字節(jié)個數小于指定字節(jié)個數。如果返回為0，表示未讀入數據，已到了文件尾；如果返回-1，表示出錯。從目標板串口連接的終端鍵盤讀入數據時，輸入數據后按下回車鍵，數據才能由終端程序送到用戶程序的read函數。 write系統(tǒng)調用，是把寫緩沖區(qū)的指定字節(jié)個數的數據，寫入與文件描述符關聯的文件中。它的返回值是實際寫入的字節(jié)數。如果返回0，表示未寫入任何數據；如果返回-1，表示調用中出現了錯誤。 close系統(tǒng)調用，用于終止文件描述符與對應文件或設備之

50、間的關聯。close調用成功時返回0，錯誤時返回-1。 10.3.5 串行端口設備與文件關聯及 系統(tǒng)調用舉例(S3C2410A) 在例10.6代碼中，前半部分是將串行端口/dev/ttyS0與文件關聯，使用系統(tǒng)調用對文件進行讀寫操作。這些操作實際上是通過目標板指定的串口，對串口連接的主機Linux下minicom仿真終端，進行讀寫操作。例10.6代碼中后半部分，是Linux標準輸入/輸出/錯誤系統(tǒng)調用，其讀寫操作同樣是對目標板連接的主機Linux下minicom仿真終端進行讀寫操作。 【例10.6】 以下程序中，fp是系統(tǒng)文件描述符；nread是實際讀寫字節(jié)個數；buffer是讀寫緩沖區(qū)。程序

51、先打開/dev/ttyS0文件（串行端口），然后對其讀、寫，最后關閉。后半部分程序中函數的含義同例10.4。 程序代碼如下：#include #include #include #include #include #define COM1 /dev/ttyS2/*-*/int main()char buffer80;int nread;int fp;fp=open(COM1,O_RDWR);if (fp=-1) write(2,/dev/ttyS2 open err,exit.n,26); exit (0); write(1,n plese input char string,from /de

52、v/ttyS2:n,43);nread=read(fp,buffer,80);if (nread=-1) write(2,/dev/ttyS2 read err,exit.n,26); exit (0); write(1,n- from /dev/ttyS2 read string, out to /dev/tty2:-n,63);if (write(fp,buffer,nread)!=nread) write(2,/dev/ttyS2 write err,exit.n,27); exit(0); else write(fp,from /dev/ttyS2 read char string,h

53、as output.ok.n,48);close(fp);write(1,n please input char string from std in:n,40);nread=read(0,buffer,80);if (nread=-1) write(2,std in read err,exit.n,22); exit(0); write(1,n- from std in read string, out to std out:-n,56);if (write(1,buffer,nread)!=nread) write(2,std out write err,exitn,23);exit (0

54、); else write(1,from std in read char string,has output.nn,42);exit(0); 如果程序不能正確執(zhí)行，并顯示以下信息： /dev/ttyS0:No such file or directory 表示找不到/dev/ttyS0設備，需要建立以下軟鏈接，然后再執(zhí)行程序。 /mnt/yaffs cd /dev /dev ln sf /dev/tts/0 ttyS0 如果對目標板文件已經進行了軟鏈接操作，那么在目標板RESET后，要重新鏈接，因為軟鏈接產生的信息沒有被長期保存。 程序執(zhí)行結果舉例如下： please input char

55、string,from /dev/ttyS0: abcd（回車） - from /dev/ttyS0 read string,out to /dev/ttyS0: - abcd from /dev/ttyS0 read char string,has output.ok. please input char string from std in: efgh（回車） - from std in read string,out to std out: - efgh from std in read char string,has output. 10.3.6 串行端口設備與文件關聯及 系統(tǒng)調用舉例

56、(OMAP3530) 在例10.7代碼中，前半部分是將串行端口/dev/ttyS2與文件關聯，使用系統(tǒng)調用對文件進行讀寫操作。這些操作實際上是通過目標板指定的串口，對串口連接的主機Linux下minicom仿真終端，進行讀寫操作。 例10.7代碼中后半部分，是Linux標準輸入/輸出/錯誤系統(tǒng)調用，其讀寫操作同樣是對目標板連接的主機Linux下minicom仿真終端進行讀寫操作。 例10.7代碼串行端口參數沒有重新設置，仍使用系統(tǒng)默認的波特率、幀格式，不使用調制解調器。 【例10.7】以下程序中，fp是系統(tǒng)文件描述符；nread是實際讀寫字節(jié)個數；buffer是讀寫緩沖區(qū)。程序先打開/dev/

57、ttyS0文件（串行端口），然后對其讀、寫，最后關閉。后半部分程序中函數的含義同例10.4。 程序代碼如下：#include #include #include #include #include #define COM1 /dev/ttyS2/*-*/int main()char buffer80;int nread;int fp;fp=open(COM1,O_RDWR);if (fp=-1) write(2,/dev/ttyS2 open err,exit.n,26); exit (0); write(1,n plese input char string,from /dev/ttyS2:

58、n,43);nread=read(fp,buffer,80);if (nread=-1) write(2,/dev/ttyS2 read err,exit.n,26); exit (0); write(1,n- from /dev/ttyS2 read string, out to /dev/tty2:-n,63);if (write(fp,buffer,nread)!=nread) write(2,/dev/ttyS2 write err,exit.n,27); exit(0); else write(fp,from /dev/ttyS2 read char string,has outpu

59、t.ok.n,48);close(fp);write(1,n please input char string from std in:n,40);nread=read(0,buffer,80);if (nread=-1) write(2,std in read err,exit.n,22); exit(0); write(1,n- from std in read string, out to std out:-n,56);if (write(1,buffer,nread)!=nread) write(2,std out write err,exitn,23);exit (0); else

60、write(1,from std in read char string,has output.nn,42);exit(0);執(zhí)行程序及輸出結果舉例如下：rootTechv_OMAP35xx:/var/volatile/tmp/03_tty1# ./term plese input char string,from /dev/ttyS2:abcd- from /dev/ttyS2 read string, out to /dev/tty2:-abcdfrom /dev/ttyS2 read char string,has output.ok. please input char string from std in:qwer- from std in read string, out to std out:-qwerfrom std