1、华清远见教育集团第一章嵌入式第一章嵌入式Linux CLinux C语言开发工具语言开发工具华清远见教育集团本章的要求u了解C语言产生的历史背景u熟悉嵌入式Linux下C语言的开发环境u熟练使用嵌入式Linux下的编辑器viu熟悉嵌入式Linux下的编译器GCCu熟悉嵌入式Linux下的调试器GDBu熟悉嵌入式Linux下的工程管理器makeu了解eclipse集成开发环境 华清远见教育集团1.1 嵌入式LINUX下C语言概述华清远见教育集团CC语言C语言最早是由贝尔实验室的Dennis Ritchie为了UNIX的辅助开发而编写的，它是在B语言的基础上开发出来的。尽管语言不是专门针对UNIX
2、操作系统或机器编写的，但它与UNIX系统的关系十分紧密。由于它的硬件无关性和可移植性，使C语言逐渐成为世界上使用最广泛计算机语言。为了进一步规范C语言的硬件无关性，1987年，美国国家标准协会（ANSI）根据C语言问世以来各种版本对C语言的发展和扩充，制定了新的标准，称为ANSI C。ANSI C语言比原来的标准C语言有了很大的发展。目前流行的C语言编译系统都是以它为基础的。华清远见教育集团CC语言的特点C语言的成功并不是偶然的，它强大的功能和它的可移植性让它能在各种硬件平台上游刃自如。总体而言，C语言有如下特点。 C C语言是语言是“中级语言中级语言”。它把高级语言的基本结构和语句与低级语言
3、的实用性结合起来。C语言可以像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元。 C C语言是结构化的语言语言是结构化的语言。C语言采用代码及数据分隔，使程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰，便于使用、维护以及调试。C语言是以函数形式提供给用户的，这些函数可方便地调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程序完全结构化。 C C语言功能齐全语言功能齐全。C语言具有各种各样的数据类型，并引入了指针概念，可使程序效率更高。另外，C语言也具有强大的图形功能，支持多种显示器和驱动器，而且计算功能、逻辑判断功能也比较强大，可以实现决策目
4、的。 C C语言可移植性强语言可移植性强。C语言适合多种操作系统，如DOS、Windows、Linux，也适合多种体系结构，因此尤其适合在嵌入式领域的开发。 华清远见教育集团1.2 嵌入式LINUX编辑器VI的使用华清远见教育集团编辑器Linux中最常用的编辑器有vi（vim）和emacs 华清远见教育集团vi vi：命令- -输入- -底行模式命令模式底行模式输入模式华清远见教育集团vi vi用法 - - 编辑新增新增 (append)(append)- 从 光 标 所 在 位 置 後 面 开 始 新 增 资 料， 光 标 後 的 资 料 随 新 增 资 料 向 後 移 动。- 从 光 标
5、所 在 列 最 後 面 的 地 方 开 始 新 增 资 料。 插插 入入 (insert) (insert) - 从 光 标 所 在 位 置 前 面 开 始 插 入 资 料， 光 标 後 的 资 料 随 新 增 资 料 向 後 移 动。- 从 光 标列 的 第 一 个 非 空 白 字 符 前 面 开 始 插 入 资 料。 开开 始始 (open)(open)- 在 光 标 所 在 列 下 新 增 一 列 并 进 入 输 入 模 式。- 在 光 标 所 在 列 上 方 新 增 一 列 并 进 入 输 入 模 式。 华清远见教育集团vi vi用法 - - 修改和删除 删除光标所在字符。 删除光标所
6、在的列。修改光标所在字符，r後接著要修正的字符进入取代状态，新增资料会覆改原先资料， 直到按ESC回到指令模式下为止。 删除光标所在字符，并进入输入模式。 删除光标所在的列，并进入输入模式。华清远见教育集团vi vi用法 - - 退出不保存退出不保存强制性退出保存编辑存入文件filename 中强制性存入文件filename 中()保存并退出（shift+zz）华清远见教育集团vi vi用法 - - 光标移动移动到当前单词的开始移动到当前单词的结尾向前移动一个单词向前移动一个字符向上移动一行向下移动一行向后移动一个字符华清远见教育集团vi vi用法 - - 替换操作替换光标所在的字符替换字符序
7、列替换一个单词同替换光标所在的前一字符替换自光标位置至行尾的所有字符同替换当前行华清远见教育集团vi vi用法 - - 复制与粘贴将光标所在单词拷入剪贴板将光标至行尾的字符拷入剪贴板同将当前行拷入剪贴板将剪贴板中的内容粘贴在光标后将剪贴板中的内容粘贴在光标前华清远见教育集团1.3 嵌入式LINUX编译器GCC的使用华清远见教育集团gccgcc编译器 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
8、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。 华清远见教育集团gccgcc编译过程华清远见教育集团gccgcc所支持后缀名解释 华清远见教育集团gcc - gcc - 预处理阶段在该阶段，对包含的头文件（#include）和宏定义（#define、#ifdef等）进行处理 。可以使用gcc的选项“-E” 让gcc在预处理结束后停止编译过程。 rootlocalhost gcc# gcc gcc E hello.c E hello.c o hello.io hello.i/* hello.i
9、 */typedef int (*_gconv_trans_fct) (struct _gconv_step *, struct _gconv_step_data *, void *, _const unsigned char *, _const unsigned char *, _const unsigned char *, unsigned char *, size_t *);# 2 hello.c 2int main()printf(Hello! This is our embedded world!n);return 0;华清远见教育集团gcc -gcc -编译阶段（1 1）接下来进行
10、的是编译阶段，在这个阶段中，gcc首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等，以确定代码的实际要做的工作，在检查无误后，gcc把代码翻译成汇编语言。用户可以使用“-S”选项来进行查看，该选项只进行编译而不进行汇编，生成汇编代码。rootlocalhost gcc# gcc gcc S hello.i S hello.i o hello.so hello.s华清远见教育集团gcc -gcc -编译阶段（2 2）/* hello.s */ .filehello.c .section.rodata .align 4.LC0: .stringHello! This is our embedded wor
11、ld! .text.globl main .type main, functionmain: pushl %ebp movl %esp, %ebp subl $8, %esp andl $-16, %esp movl $0, %eax addl $15, %eax addl $15, %eax shrl $4, %eax sall $4, %eax subl %eax, %esp subl $12, %esp pushl $.LC0 call puts addl $16, %esp movl $0, %eax leave ret .sizemain, .-main .identGCC: (GN
12、U) 4.0.0 200X0Y19 (Red Hat 4.0.0-8) .section.note.GNU-stack,progbits华清远见教育集团gcc - gcc - 常用选项rootlocalhost gcc gcc hello1.c I /root/workplace/gcc/ -o hello1华清远见教育集团gcc -gcc -库选项 函数库分为静态库和动态库两种，静态库是一系列的目标文件（.o文件）的归档文件（文件名格式为libname.a），如果在编译某个程序时链接静态库，则链接器将会搜索静态库，从中提取出它所需要的目标文件并直接拷贝到该程序的可执行二进制文件(ELF格式文
13、件)之中；动态库（文件名格式为libname.so.主版本号.次版本号.发行号）在程序编译时并不会被链接到目标代码中，而是在程序运行时才被载入。 华清远见教育集团LinuxLinux函数库的创建与使用（1 1）/* unsgn_pow.c：库程序：库程序 */unsigned long long unsgn_pow(unsigned int x, unsigned int y) unsigned long long res = 1; if (y = 0) res = 1; else if (y = 1) res = x; else res = x * unsgn_pow(x, y - 1);
14、return res;/* pow_test.c */#include #include int main(int argc, char *argv) unsigned int x, y; unsigned long long res; if (argc 3) | (sscanf(argv1, %u, &x) != 1) | (sscanf(argv2, %u, &y) != 1) printf(Usage: pow base exponentn); exit(1); res = unsgn_pow(x, y); printf(%u %u = %un, x, y, res); exit(0);
15、华清远见教育集团静态库$ gcc -c unsgn_pow.c$ gcc -c unsgn_pow.c $ ar rcsv libpow.a unsgn_pow.o$ ar rcsv libpow.a unsgn_pow.oa - unsgn_pow.oa - unsgn_pow.o$ gcc -o pow_test pow_test.c -L. gcc -o pow_test pow_test.c -L. lpowlpow$ ./pow_test 2 10$ ./pow_test 2 102 10 = 10242 10 = 1024 华清远见教育集团动态库$ gcc -fPIC -Wall
16、-c unsgn_pow.c$ gcc -fPIC -Wall -c unsgn_pow.c$ gcc -shared -o libpow.so unsgn_pow.o$ gcc -shared -o libpow.so unsgn_pow.o$ gcc -o pow_test pow_test.c -L. $ gcc -o pow_test pow_test.c -L. lpowlpow 在运行可执行程序之前，需要注册动态库的路径名。其方法有几种：修改/etc/ld.so.conf文件，或者修改LD_LIBRARY_PATH环境变量，或者将库文件直接拷贝到/lib或者/usr/lib目录下（
17、这两个目录为系统的默认的库路径名）。$ cp libpow.so /lib$ cp libpow.so /lib$ ./pow_test 2 10$ ./pow_test 2 102 10 = 10242 10 = 1024 华清远见教育集团静态库与动态库的比较动态库只有在使用它的程序执行时才被链接使用，而不是将需要的部分直接编译入可执行文件中，并且一个动态库可以被多个程序使用故可称为共享库，而静态库将会整合到程序中，因此在程序执行时不用加载静态库。 从而可知，链接到静态库会使你的程序臃肿，并且难以升级，但是可能会比较容易部署。而链接到动态库会使你的程序轻便，并且易于升级，但是会难以部署。 华
18、清远见教育集团gcc - gcc - 警告选项（1 1）$ gcc ansi warning.c ansi warning.c o warningo warningwarning.c: 在函数“main”中：warning.c:7 警告：在无返回值的函数中，“return”带返回值warning.c:4 警告：“main”的返回类型不是“int” 华清远见教育集团gcc - gcc - 警告选项（2 2）$ gcc pedantic warning.c pedantic warning.c o warningo warningwarning.c: 在函数“main”中：warning.c:5
19、警告：ISO C90不支持“long long”warning.c:7 警告：在无返回值的函数中，“return”带返回值warning.c:4 警告：“main”的返回类型不是“int” $ gcc Wall warning.c Wall warning.c o warningo warningwarning.c:4 警告：“main”的返回类型不是“int”warning.c: 在函数“main”中：warning.c:7 警告：在无返回值的函数中，“return”带返回值warning.c:5 警告：未使用的变量“tmp” 华清远见教育集团gcc - gcc - 优化选项gcc可以对代码
20、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。不同的优化级别对应不同的优化处理工作。如使用优化选项“-O”主要进行线程跳转（Thread Jump）和延迟退栈（Deferred Stack Pops）两种优化。使用优化选项“-O2”除了完成所有“-O1”级别的优化之外，同时还要进行一些额外的调整工作，如处理器指令调度等。选项“-O3”则还包括循环展开和其他一些与处理器特性相关的优化工作。可能适合使用优化选项的场合：程序发行不太适合使用优化选项的场合：程序开发华清远见教育集团gcc - gcc - 体系结构相关选项华清远见教育集团1.4 嵌入式LINUX
21、调试器GDB的使用华清远见教育集团gdbgdb使用方法（1 1）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。 $ gcc -g test.c -o test$ gdb testGNU gdb Red Hat Linux (6.3.0.0-1.21rh)Copyright 2004 Free Software Foundation, Inc.GDB is free software, covered by the GNU General Public License, and you a
22、rewelcome to change it and/or distribute copies of it under certain conditions.Type show copying to see the conditions.There is absolutely no warranty for GDB. Type show warranty for details.This GDB was configured as i386-redhat-linux-gnu.Using host libthread_db library /lib/libthread_db.so.1.(gdb)
23、华清远见教育集团gdbgdb使用方法（2 2）(gdb) b 6Breakpoint 1 at 0 x804846d: file test.c, line 6. (gdb) l1 #include 2 int sum(int m);3 int main()4 5 int i,n = 0;6 sum(50);7 for(i = 1; i = 50; i+)8 9 n += i;10 (gdb) l11 printf(The sum of 150 is %d n, n );12 13 14 int sum(int m)15 16 int i, n = 0;17 for(i = 1; i = m;
24、i+)18 19n += i;20 21 printf(The sum of 1m is = %dn, n);20 (gdb) b 19(gdb) cBreakpoin 2, sum(m=50) at test.c:1919printf(“The sum of 1-m is %dn”, n);(gdb) bt#0sum(m=50) at test.c:19#10 x080483e8 in main() at test.c:6(gdb) info bNum Type Disp Enb Address What1 breakpoint keep y 0 x0804846d in main at t
25、est.c:6(gdb) rStarting program: /root/workplace/gdb/testReading symbols from shared object read from target memory.done.Loaded system supplied DSO at 0 x5fb000Breakpoint 1, main () at test.c:66 sum(50);华清远见教育集团gdbgdb使用方法（3 3）(gdb) p n$1 = 0(gdb) p i$2 = 134518440(gdb) nThe sum of 1-m is 12757 for (i
26、 = 1; i = 50; i+) (gdb) ssum (m=50) at test.c:1616 int i, n = 0;(gdb) cContinuing.The sum of 1-50 is :1275Program exited with code 031. (gdb) helpList of classes of commands:aliases - Aliases of other commandsbreakpoints - Making program stop at certain pointsdata - Examining datafiles - Specifying
27、and examining filesinternals - Maintenance commandsType help followed by a class name for a list of commands in that class.Type help followed by command name for full documentation.Command name abbreviations are allowed if unambiguous.(gdb) help callCall a function in the program.The argument is the
28、 function name and arguments, in the notation of thecurrent working language. The result is printed and saved in the valuehistory, if it is not void.华清远见教育集团gdbgdb工作环境相关命令 华清远见教育集团gdbgdb设置断点与恢复命令 华清远见教育集团gdbgdb中源码查看相关相关命令 华清远见教育集团gdbgdb中查看运行数据的相关命令 华清远见教育集团1.5 MAKE工程管理器华清远见教育集团makemake工程管理器工程管理器，顾名思
29、义，是指管理较多的文件 Make工程管理器也就是个“自动编译管理器”，这里的“自动”是指它能构根据文件时间戳自动发现更新过的文件而减少编译的工作量，同时，它通过读入Makefile文件文件的内容来执行大量的编译工作 华清远见教育集团makefilemakefile基本结构（1 1）makefile是make读入的惟一配置文件，因此本节的内容实际就是讲述makefile的编写规则。在一个makefile中通常包含如下内容： 需要由make工具创建的目标体（target），通常是目标文件或可执行文件； 要创建的目标体所依赖的文件（dependency_file）；创建每个目标体时需要运行的命令（c
30、ommand），这一行必须以制表符（tab键）开头。华清远见教育集团makefilemakefile基本结构（2 2）makefile格式例子使用makefiletarget: dependency_filescommand /* 该行必须以tab键开头*/hello.o: hello.c hello.h gcc c hello.c o hello.o$ make hello.ogcc c hello.c o hello.o$ lshello.c hello.h hello.o makefile 华清远见教育集团创建和使用makefilemakefile变量用来代替一个文本字符串 变量定义的两
31、种方式递归展开方式VAR=var简单方式 VAR：=var变量使用$(VAR)OBJS = kang.o yul.oCC = gccCFLAGS = -Wall -O -gdavid : $(OBJS) $(CC) $(OBJS) -o davidkang.o : kang.c kang.h $(CC) $(CFLAGS) -c kang.c -o kang.oyul.o : yul.c yul.h $(CC) $(CFLAGS) -c yul.c -o yul.o华清远见教育集团makefilemakefile变量变量种类用户自定义变量预定义变量自动变量环境变量 OBJS = kang.o
32、yul.oCC = gccCFLAGS = -Wall -O -gdavid : $(OBJS) $(CC) $ -o $kang.o : kang.c kang.h $(CC) $(CFLAGS) -c $ -o $yul.o : yul.c yul.h $(CC) $(CFLAGS) -c $ -o $华清远见教育集团makefilemakefile中常用的预定义变量华清远见教育集团makefilemakefile中常见的自动变量 和环境变量 make在启动时会自动读取系统当前已经定义了的环境变量，并且会创建与之具有相同名称和数值的变量 如果用户在makefile中定义了相同名称的变量，那
33、么用户自定义变量将会覆盖同名的环境变量 华清远见教育集团makefilemakefile规则 makefile的规则是make进行处理的依据，它包括了目标体、依赖文件及其之间的命令语句。普通规则隐含规则模式规则华清远见教育集团隐式规则隐含规则能够告诉make怎样使用传统的规则完成任务，这样，当用户使用它们时就不必详细指定编译的具体细节，而只需把目标文件列出即可 例子OBJS = kang.o yul.oCC = gccCFLAGS = -Wall -O -gdavid : $(OBJS) $(CC) $ -o $华清远见教育集团模式规则模式规则是用来定义相同处理规则的多个文件的。它不同于隐式规
34、则，隐式规则仅仅能够用make默认的变量来进行操作，而模式规则还能引入用户自定义变量，为多个文件建立相同的规则，从而简化了makefile的编写模式规则的格式类似于普通规则，这个规则中的相关文件前必须用“%”标明OBJS = kang.o yul.oCC = gccCFLAGS = -Wall -O -gdavid : $(OBJS) $(CC) $ -o $%.o : %.c $(CC) $(CFLAGS) -c $ -o $华清远见教育集团makemake的命令行选项 华清远见教育集团1.6 ECLIPSE集成开发环境华清远见教育集团Eclipse 简介(1)(1)uEclipse是著名的
35、跨平台的集成开发环境（IDE），最初 是由IBM公司开发的替代商业软件Visual Age For Java的 下一代IDE开发环境，2001年11月贡献给开源社区，现 在它由非营利软件供应商联盟Eclipse基金会（Eclipse Foundation）管理。u2005年7月，稳定版3.1.0发布。目前最新的稳定版本为 3.5 www.eclipse.org华清远见教育集团Eclipse 简介(2)(2)uEclipse本身只是一个框架平台，最初主要用于Java语言 的开发。但是众多插件的支持使得Eclipse可以支持其他 语言的开发，如C/C+、C#、Perl、Cobol等等。许多软 件开
36、发商以Eclipse为框架开发了己的IDE。 uEclipse用Java实现，运行时需要JRE（Java Runtime Envrionment）的支持 www.eclipse.org华清远见教育集团Eclipse 术语u工作台（workbench） - - 提供了一个或多个透视图。 u透视图（perspective） - 透视图是工作台中的一组视图和编辑器。每个透视图可具有一组不同的视图，它定义了视图在工作台中的布局。 u视图（view） - - 视图是工作台内的可视组件，通常用来浏览分层信息。 u编辑器（editor） - - 编辑器也是工作台内的可视组件，通常用来编辑或浏览资源。 华清远
37、见教育集团工作台（workbench）华清远见教育集团视图（view）华清远见教育集团编辑器（editor）华清远见教育集团Eclipse 使用（1 1）运行eclipse 华清远见教育集团Eclipse 使用（2 2）创建C工程 华清远见教育集团Eclipse 使用（3 3）创建C工程 华清远见教育集团Eclipse 使用（4 4）创建C工程 华清远见教育集团Eclipse 使用（5 5）添加源文件 华清远见教育集团Eclipse 使用（6 6）添加源文件 华清远见教育集团Eclipse 使用（7 7）编辑代码 华清远见教育集团Eclipse 使用（8 8）编译程序 华清远见教育集团Ecli
38、pse 使用（9 9）运行程序 华清远见教育集团Eclipse 使用（1010）右键单击编辑框最左边区域，设置断点 华清远见教育集团Eclipse 使用（1111）调试程序 华清远见教育集团Eclipse 使用（1212）调试程序 华清远见教育集团Eclipse 使用（1313）交叉编译 华清远见教育集团Eclipse 使用（1414）交叉编译 华清远见教育集团Eclipse 使用（1515）交叉编译 华清远见教育集团Eclipse 使用（1616）交叉编译 华清远见教育集团Eclipse 使用（1717）交叉调试 华清远见教育集团Eclipse 使用（1818）交叉调试 华清远见教育集团Ec
39、lipse 使用（1919）交叉调试 华清远见教育集团Eclipse 使用（2020）交叉调试 华清远见教育集团Eclipse 使用（2121）交叉调试 华清远见教育集团Eclipse 使用（2222）交叉调试 华清远见教育集团实验华清远见教育集团实验 - vi- vi使用练习1实验目的通过指定指令的vi操作练习，使读者能够熟练使用vi中的常见操作，并且熟悉vi的3种模式，如果读者能够熟练掌握实验内容中所要求的内容，则表明对vi的操作已经很熟练了。2实验内容 详见教材华清远见教育集团实验 - -用gdbgdb调试程序的bug bug 1实验目的 通过调试一个有问题的程序，使读者进一步熟练使用vi操作，而且熟练掌握gcc编译命令及gdb的调试命令，通过对有问题程序的跟踪调试，进一步提高发现问题和解决问题的能力。这是一个很小的程序，只有35行，希望读者认真调试。2实验内容详见教材华清远见教育集团思考与练习在Linux下综合使用vi、gcc编译器和gdb调试器开发汉诺塔游戏程序。 A B C 汉诺塔
