嵌入式Linux實時操作系統(tǒng)及應(yīng)用編程代碼與答案

附錄A習(xí)題參考答案

嵌入式Linux實時操作系統(tǒng)及應(yīng)用編程

第1章

1.嵌入式系統(tǒng)是指操作系統(tǒng)和功能軟件集成于計算機硬件系統(tǒng)之中。簡單的說就是系統(tǒng)

的應(yīng)用軟件與系統(tǒng)的硬件一體化，類似與BIOS的工作方式。具有軟件代碼小，高度自動化，響

應(yīng)速度快等特點。特別適合于要求實時的和多任務(wù)的體系。根據(jù)IEEE(國際電氣和電子」.程

師協(xié)會)的定義：嵌入式系統(tǒng)是“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設(shè)備的裝置”(原文為

devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants)o

簡單地講就是嵌入到對象體中的專用計算機系統(tǒng)。

嵌入式系統(tǒng)一般有3個主要的組成部分：硬件、實時操作系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件。

?硬件：包括處理器、存儲器(ROM、RAM)、輸入輸出設(shè)備、其他部分輔助系統(tǒng)等。

?實時操作系統(tǒng)(Real-TimeOperatingSystem,RTOS)：用于管理應(yīng)用軟件，并提供一種機制,

使得處理器分時地執(zhí)行各個任務(wù)并完成一定的時限要求。

?應(yīng)用軟件：實現(xiàn)具體業(yè)務(wù)邏輯功能。

2.嵌入式系統(tǒng)的三要素是嵌入、專用、計算機；其中嵌入性指的是嵌入到對象體系中，有對

象環(huán)境要求；專用性是指軟、硬件按對象要求裁減；計算機指實現(xiàn)對象的智能化功能。廣義

地說一個嵌入式系統(tǒng)就是一個具有特定功能或用途的計算機軟硬件集合體,即以應(yīng)用為中心、

以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗

嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。

3.嵌入式實時操作系統(tǒng)(Real-TimeOperatingSystem,RTOS)是指操作系統(tǒng)本身要能在一

個固定時限內(nèi)對程序調(diào)用(或外部事件)做出正確的反應(yīng)，亦即對時序與穩(wěn)定性的要求十分嚴(yán)

格。

Fl前國際較為知名的有：VxWorksNeutrinoRTOS>NucleusPkis^OS/9、VRTX、LynuxOS,

RTLinux、BlueCatRT等。

4.嵌入式系統(tǒng)一般由硬件層、中間層、軟件層和功能層組成。其作用分別如下：

（1）硬件層：由嵌入式微處理器、外圍電路和外設(shè)組成。外圍電路有：電源電路、復(fù)位

電路、調(diào)試接口和存儲器電路，就構(gòu)成一個嵌入式核心控制模塊。

操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都可以固化在ROM或者Flash中。為方便使用，有的模塊在此基礎(chǔ)

上增加了LCD.鍵盤、USB接口，以及其他一些功能的擴展電路。

（2）中間層：硬件層與軟件層之間為中間層，也稱為BSP（BoardSupportPackage,板

級支持包）。

作用：將系統(tǒng)軟件與底層硬件部分隔離，使得系統(tǒng)的底層設(shè)備驅(qū)動程序與硬件無關(guān)：

功能：一般應(yīng)具有相關(guān)硬件的初始化、數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作和硬件設(shè)備的配置等功能。BSP

是主板硬件環(huán)境和操作系統(tǒng)的中間接口，是軟件平臺中具有硬件依賴性的那一部分，主要目

的是為了支持操作系統(tǒng)，使之能夠更好地運行于硬件主板上。

（3）軟件層：主要是操作系統(tǒng)，有的還包括文件系統(tǒng)、圖形用戶接口和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。操作

系統(tǒng)是一個標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)核，將中斷、I/O、定時器等資源都封裝起來，以方便用戶使用。

（4）功能層：由基于操作系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用程序組成，用來完成對被控對象的控制功能。功

能層是面向被控對象和用戶的，為了方便用戶操作，往往需要具有友好的人機界面。

5.非占先式,調(diào)度法也稱作合作型多任務(wù)（cooperativemultitasking）,各個任務(wù)彼此合作共享

一個CPU。中斷服務(wù)可以使一個高優(yōu)先級的任務(wù)由掛起狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài)。但中斷服務(wù)以后

控制權(quán)還是回到原來被中斷了的那個任務(wù)，直到該任務(wù)主動放棄CPU的使用權(quán)時，那個高優(yōu)

先級的任務(wù)才能獲得CPU的使用權(quán)。當(dāng)系統(tǒng)響應(yīng)時間很重要時，要使用占先式（preemptive）

內(nèi)核。最高優(yōu)先級的任務(wù)一旦就緒，總能得到CPU的控制權(quán)。當(dāng)一個運行行的任務(wù)使一個比

它優(yōu)先級高的任務(wù)進入了就緒態(tài)，當(dāng)前任務(wù)的CPU使用權(quán)就被剝奪了，或者說被掛起了，那

個高優(yōu)先級的任務(wù)立刻得到了CPU的控制權(quán)。

6.在實時系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)在指定的時間內(nèi)未能實現(xiàn)某個確定的任務(wù)，會導(dǎo)致系統(tǒng)的全面失

敗，這樣的系統(tǒng)被稱為強實時系統(tǒng)或硬實時系統(tǒng)。強實時系統(tǒng)響應(yīng)時間一般在亳秒或微秒級。

在弱實時系統(tǒng)中，雖然響應(yīng)時間同樣重要，但是超時卻不會發(fā)生致命的錯誤。其系統(tǒng)響應(yīng)時間

在亳秒至秒的數(shù)量級上，其實時性的要求比強實時系統(tǒng)要差一些。

7.嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計步驟及各部分的主要工作如下。

（1）需求分析階段，羅列出用戶的需求；

（2）體系結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，描述系統(tǒng)的功能如何實現(xiàn)；

（3）詳細設(shè)計階段，進行硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的分類劃分，以決定哪些功能用硬件實現(xiàn)，哪些

用軟件實現(xiàn)；

（4）系統(tǒng)集成，把系統(tǒng)的軟件、硬件和執(zhí)行裝置集成在一起，進行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并改進在設(shè)計過

程中的錯誤；

（5）系統(tǒng)測試，對設(shè)計好的系統(tǒng)進行測試，看其是否滿足給定的要求。

8.Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)勢主要有以下幾點：

（1）可應(yīng)用于多種硬件平臺。Linux已經(jīng)被移植到多種硬件平臺，這對于經(jīng)費，時間

受限制的研究與開發(fā)項目是很有吸引力的。原型可以在標(biāo)準(zhǔn)平臺上開發(fā)后移植到具體的硬件

上，加快了軟件與硬件的開發(fā)過程。Linux采用一個統(tǒng)一的框架對硬件進行管理，從一個硬件

平臺到另一個硬件平臺的攻動與上層應(yīng)用無關(guān)。

（2）Linux的高度模塊化使添加部件非常容易。本身內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)支持，而目前嵌入式系統(tǒng)

對網(wǎng)絡(luò)支持要求越來越高，

（3）Linux是一個和Unix相似、以內(nèi)核為基礎(chǔ)的、具有完全的內(nèi)存訪問控制，支持大量

硬件（包括X86,Alpha、ARM和Motorola等現(xiàn)有的大部分芯片）等特性的一種通用操作系統(tǒng)。

（4）Linux可以隨意地配置，不需要任何的許可證或商家的合作關(guān)系。其程序源碼全部

公開，任何人可以修改并在GUN通用公共許可證（GNUGeneralPublicLicense）下發(fā)行。這樣,

開發(fā)人員可以對操作系統(tǒng)進行定制，適應(yīng)其特殊需要。

（5）Linux帶有Unix用戶熟悉的完善的開發(fā)工具，幾乎所有的Unix系統(tǒng)的應(yīng)用軟件都已移

植到了Linux」：。其強大的語言編譯器GCC,C++等也可以很容易得到，不但成熟完善，而且

使用方便。

9.（參考答案）Linux執(zhí)號進程調(diào)度一般是在以下情況發(fā)生的：

（1）正在執(zhí)行的進程運行完畢；

（2）正在執(zhí)行的進程調(diào)用阻塞原語將自己阻塞起來進入等待狀態(tài)；

（3）正在執(zhí)行的進程調(diào)用了P原語操作，從而因資源不足而被阻塞；或調(diào)用了V原語操作激

活了等待資源的進程隊列；

（4）執(zhí)行中的進程提出UO請求后被阻塞；

（5）系統(tǒng)分配的時間片已經(jīng)用完；

以上都是CPU為不可剝奪方式下的引起進程調(diào)度的原區(qū)。在CPU方式是可剝奪時，還有下面

的原因：

（6）就緒隊列中的某個進程的優(yōu)先級變得高于當(dāng)前運行進程的優(yōu)先級，從而也將引起

進程調(diào)度。

嵌入式Linux實時操作系統(tǒng)及應(yīng)用編程

第2章

一.填空題：

1.改變目錄位置至用戶的工作目錄

2.改變目錄位置至相對路徑user的目錄下

3.查看當(dāng)前目錄下的文件

4.查看文件.bash_profile的內(nèi)容

5.分頁查看inittab文件內(nèi)容

6.將目錄/tmp下的文件filel復(fù)制到當(dāng)前目錄下，文件名為file2

7、將文件filel移到目錄dirl下，文件名仍為filel

8、建立一新目錄dir1

9、刪除目錄dirl,但dirl下必須沒有文件存在，否則無法刪除

10、刪除文件名中有五個字符且前四個字符為file的所有文件

11.文件config的內(nèi)容依次顯示到屏幕卜

12.以分頁方式查看文件名filel的內(nèi)容

13.以分頁方式查看文件名filel的內(nèi)容

14.顯示目錄dirl的總?cè)萘?/p>

15.對于目錄dir1,設(shè)定成任何使用者皆有讀取及執(zhí)行的權(quán)利，但只有所有者可做修改

16、對于文件fi1e1,設(shè)定只有所有者可以讀、寫和執(zhí)行的權(quán)利。

17、將文件file4鏈接至文件fi1e3o

18、尋找文件fi1e1中包含字符串a(chǎn)bc所在行的文本內(nèi)容。

19、自根目錄下尋找文件filel的路徑。

20、比較目錄dir1與dir2內(nèi)各文件的不同之處。

二、單項選擇題

1.A2.B3.D4.C5.B

6.C7.A8.C9.D10.B

11.A12.D13.D14.B15.B

16.B17.A18.DI9.B20.B

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第3章

一.填空題：

1.next

2.命令模式

3.預(yù)處理、編譯、匯編和連接

4.stepnext

5.末行模式

6.預(yù)處理鏈接

7.匯編

8.wtest,txt

二、綜合題

1.參考答案：

prl:prog,osubr.o

gcc-oprlprog,osubr.o

prog,o:prog,cprog,h

gcc-c-oproR.oprog,c

subr.o:subr.csubr.h

gcc-c-osubr.osubr.c

2.(1)

hello:main,olist,osymbol,otable,o

gcc-oprogmain.olist,osymbol,otable,o

main,o:main,ctable,hsymbol,hlist,h

gcc-c-omain,omain,c

list,o:list,clist,h

gcc-c-olist.olist.c

symbol,o:symbol.csymbol,h

gcc-c-osymbol,osymbol,c

table,o:table,ctable,hsymbol,hlist,h

gcc-c-otable,otable,c

clean:

rmhello*.o

(2)mount-tnfs-onoclock192.168.0.10:/home/armtest/hello/mnt

3.

hello,c:

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<string.h>

#include"hello,h”

intmain(intargc,char*argv[])

(

printf(^HelloWorld!\n，");

message();

return0;

)

hello.h:

voidmessage(void);

message,c:

#include<stdio.h>

voidmessage(void){

prinlf("Thisisamessage!\nz，);

)

三.選擇題

1.C2.A3.B4.B5.B6.C

7.C8.D9.D10.A11.A

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第4章

選擇題

LA2.C3.D4.1)5.C

6.B7,C8.A9.D10.D

11.D12.D13.D14.B15.D

16.B17.A18.C19.C20.C

二.簡答題

LLinux內(nèi)核的編譯菜單有好幾個版本，運行：

（1）makeconfig:進入命令行，可以一行一行的配置，但使用不十分方便。

（2）makemenuconfig：大多數(shù)開發(fā)人員使用的Linux內(nèi)核編譯菜單，使用方便。

（3）iiuikcxcunGg:在2.4.X以及以前版本中xcunfig菜單是基丁TCL/TK的圖形庫的。

2.在完成內(nèi)核的裁減之后，內(nèi)核的編譯就只要執(zhí)行以下幾條命令：

makeclean編譯內(nèi)核之前先把環(huán)境給清理干凈。有時你也可以用makercalclcan或make

mrproper來徹底清除相關(guān)依賴，保證沒有不正確的.。文件存在。

makedep編譯相關(guān)依賴文件

makezlmage創(chuàng)建內(nèi)核鏡像文件

makemodules創(chuàng)建內(nèi)核模塊，若不創(chuàng)建內(nèi)核模塊，這步可以不要。

makeinstall把相關(guān)文件拷貝到默認的目錄。在給嵌入式設(shè)備編譯時這步可以不耍,因為

具體的內(nèi)核安裝還需要你手進行。

3.此命令是裝載壓縮映像工件zlmage到flash存儲器中，地址是kemel分區(qū)，并采用xmodem傳輸

協(xié)議。

4.此命令是設(shè)置網(wǎng)卡1的地址,掩碼為255.255.255Q不寫netmask參數(shù)則默認為

。

5.此命令將nfs服務(wù)的共享目錄sharedir加載到/mnt/nfs。

6、此命令是裝載根文件系統(tǒng)root.cramfs到flash存儲器中，地址是根文件系統(tǒng)分區(qū)，并

采用xmodem傳輸協(xié)議。

7、這個命令的操作同時進行了分區(qū)和格式化,0?128K存放vivi,128K?192K存放VIVI

控制臺指令，192K-1216K存放kernel,1216K-4288K存放root,其余部分存放應(yīng)用程序。

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第5章

一.選擇題

1.B2.C3.C4.C5.D6.C

二.綜合應(yīng)用題

1.

Tomismyfriend

Jackismyfriend

Harryismyfriend

2.

(1)程序注釋

#!/bin/sh定義實用的shell

#

n/etc/rc.d/rc.httpd注釋行，凡是以星號開始的行均為注釋行。

#

#Start/stop/restarttheApachewebserver.

#

#TomakeApachestartautomaticallyatboot,makethis

#fileexecutable:chmod755/etc/rc.d/rc.httpd

#

casew$rin枇ase結(jié)構(gòu)開始，判斷“位置參數(shù)”決定執(zhí)行的操作。本程序攜帶一個“位置

參數(shù)”，即$1

,start,)#若位置參數(shù)為start

/usr/sbin/apachec11start;;#啟動httpd進程

'stop')#若位置參數(shù)為stop

/usr/sbin/apachect1stop;;#關(guān)閉httpd進程

'restart*)#若位置參數(shù)為stop

/usr/sbin/apachect1restart;;#重:新啟動httpd進程

*)#若位置參數(shù)不是start、stop或restart時

echo"usage$0startstop|restart;;#顯示命令提示信息：程序的調(diào)用方法

esacrtcase結(jié)構(gòu)結(jié)束

(2)程序的功能是啟動，停止或重新啟動httpd進程

(3)程序的調(diào)用方式有三種：啟動，停止和重新啟動。

3.

#!/bin/sh

FILENAME：

echo**Inputfilename:"

readFILENAME

if[-c-FILENAME"]

then

cp$FILENAME/dev

fi

4.

#/bin/bash

typesetfirstsecond

read-p"Inputthefirstnumber:*first

read-p"Inputthesecondnumber:second

result=$[$first+$second]

echo"resultis:Sresult*

exit0

5.

#!/bin/sh

i=l

while[i-le50]

do

if[-d/userdata];then

mkdir-p/userdata/user$i

chmod754/userdata/user$i

echo"user$i”

let=i+1〃(或i=$(($i+l))

else

mkdir/userdata

mkdir-p/userdata/user$i

chmod754/userdata/user$i

echo'user$i”

let"i=i+1"(或i=$(($i+l))

fi

done

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第6章

一.簡答題

1.使用虛擬地址尋址整個系統(tǒng)的主存和輔存的方式在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中被稱為虛擬內(nèi)存。MMU

便是實現(xiàn)虛擬內(nèi)存的必要條件。嵌入式處理器如果存在MMU,由于在MUU具備內(nèi)存地址映射

和尋址功能，操作系統(tǒng)會使用它完成從虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換，所有的應(yīng)用程序只需

要使用虛擬地址尋址數(shù)據(jù)，

虛擬內(nèi)存的管理方法使系統(tǒng)既可以運行體積比物理內(nèi)存還要大的應(yīng)用程序，也可以實現(xiàn)

“按需調(diào)頁”策略，既滿足了程序的運行速度，又節(jié)約了物理內(nèi)存空間。

2.進程內(nèi)存區(qū)域涉及到5種數(shù)據(jù)段，即：

①代碼段：代碼段是用來存放可執(zhí)行文件的操作指令，也就是說是它是可執(zhí)行程序在內(nèi)存

中的鏡像。

②數(shù)據(jù)段：數(shù)據(jù)段用來存放可執(zhí)行文件中已初始化全局變量，換句話說就是存放程序靜態(tài)

分配的變量和全局變量。

③BSS段：BSS段包含了程序中未初始化的全局變量，在內(nèi)存中BSS段全部置零。

④堆（heap）:堆是用于存放進程運行中被動態(tài)分配的內(nèi)存段，它的大小并不固定，可動

態(tài)擴張或縮減。當(dāng)進程調(diào)用malloc等函數(shù)分配內(nèi)存時;新分配的內(nèi)存就被動態(tài)添加到堆上（堆

被擴張）；當(dāng)利用free等函數(shù)釋放內(nèi)存時，被釋放的內(nèi)存從堆中被剔除（堆被縮減）

⑤棧：棧是用戶存放程序臨時創(chuàng)建的局部變量，也就是說函數(shù)括弧“{}”中定義的變量（但

不包括static聲明的變量，static意味著在數(shù)據(jù)段中存放變量）。除此以外，在函數(shù)被調(diào)用

時，其參數(shù)也會被壓入發(fā)起調(diào)用的進程棧中，并且待到調(diào)用結(jié)束后，函數(shù)的返回值也會被存

放回棧中。

3.在Linux系統(tǒng)中，內(nèi)核在最高級執(zhí)行，也稱為“系統(tǒng)態(tài)”，在這一級任何操作都可以執(zhí)行。

而應(yīng)用程序則執(zhí)行在最低級，即所謂的“用戶態(tài)”。在這一級處理器禁止對硬件的直接訪問

和對內(nèi)存的未授權(quán)訪問。模塊是在所謂的“內(nèi)核空間”中運行的，而應(yīng)用程序則是在“用戶

空間”中運行的。它們分別引用不同的內(nèi)存映射，也就是程序代碼使用不同的“地址空間”。

4.共享內(nèi)存區(qū)域是被多個進程共享的一部分物理內(nèi)存。如果多個進程都把該內(nèi)存區(qū)域映射到

自己的虛擬地址空間，則這些進程就都可以直接訪問該共享內(nèi)存區(qū)域，從而可以通過該區(qū)域

進行通信。共享內(nèi)存是進程間共享數(shù)據(jù)的一種最快的方法，一個進程向共享內(nèi)存區(qū)域?qū)懭肓?/p>

數(shù)據(jù)，共享這個內(nèi)存區(qū)域的所有進程就可以立刻看到其中的內(nèi)容。這塊共享虛擬內(nèi)存的頁面,

出現(xiàn)在每一個共享該頁面的進程的頁表中。但是它不需要在所有進程的虛擬內(nèi)存中都有相同

的虛擬地址。

5.內(nèi)存管理利用虛擬文件系統(tǒng)支持交換，交換進程（sw叩d）定期由調(diào)度程序調(diào)度，這也是內(nèi)存

管理依賴于進程調(diào)度的唯--原因。當(dāng)一個進程存取的內(nèi)存映射被換例時，內(nèi)存管理向文件系統(tǒng)

發(fā)出請求，同時，掛起當(dāng)前正在運行的進程。

二.編程題

1.參考程序：

#include<stdlib.h>

structtest

(

inta[10];

charb[20];

)

intmain()

{

structtest*ptr=calloc(sizeof(structtest),10);

)

2.參考程序：

#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

??include<fcntl.h>

#include<unistd.h>

#include<sys/mman.h>

main()

{

intfd;

void*start;

structstatsb;

fd=open(<Vetc/passwd,>,0RDONLY);/*打開/etc/passwd*/

fstat(fd,&sb);/*取得文件大小*/

start=mmap(NULL,sb.st_size,PROT_READ,M/\P_PRIVATE,fd,0);

if(start==MAP_FAILED)/*判斷是否映射成功*/

return;

printf("%s”，start);

munma(start,sb.st_size);/*解除映射*/

closed(fd);

)

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第7章

一、單項選擇題

1.A2.B3.A4.D5.6.A7.C

二.編程題

1.

(1)

Voidmain(void)

(

intfid;

fid=open(/test.txtw,O_RDWR10_CREAT);

if(fid=-l)

(

Printf("openorcreateerror'n");

exit(0);

)

Close(fid);

)

(2)

objects=main.o

exec=main

all:$(objects)

gcc-o$(exec)$(objects)

main.o:main.c

gcc-cmain,c

c1ean:

rm-r$(exec)$(objects)

2.參考程序：

#include<sys/types.h>

#inclu(le<sys/stat.h>

#include<fcntl.h>

/include<stdlib.h>

#include<unistd.h>

#include<stdio.h>

#defineBUFFER_SIZE1024

intmain(intargc.char**argv)

intfrom_fd,to_fd;

intbytcs_rcad,byles_wriic;

charbuffer[BUFFER_SIZE];

char*ptr;

if(argc!=3){

fprinll'(stderr,"Usage:%sfromfilctofile\n\a",argvlOJ);

exit(l);

)

/*打開源文件*/

if((frotn_fd=open(argv[1],O_RDONLY))==-1){

fprintf(stderr."Open%sEiTor:%s\n".argv|1|,strerror(emio)；;

exit(l);

)

/*創(chuàng)建目的文件*/

if((to_fd=open(argv⑵,O_WRONLY|O_CREAT.S」RUSR|S」WUSR))==-1){

fprintf(stdcrr,"Opcn%sError:%s\n",argv[2],strcrror(eirno));

cxit(l);

)

/*以下代碼是一個經(jīng)典的拷貝文件的代碼*/

whilc(byics_rcad=rcad(from_fd,buffer,BUFFER_SIZE)){

if((bytes_read==-1)&&(errno!=EINTR))break：/*發(fā)生讀錯誤，退出循環(huán)*/

elseif(bylcs_read>O){

pti-buffer:

while(by(es_write=wrile(to_fd,ptr,bytes_read)){

it((bytes_wnte=-l)&<&(errno!=fclNIK))break:/*若寫錯誤,退出循環(huán)*/

/*寫完了所有讀的字節(jié)*/

elseif(bytes_write==bytes_read)break;/*讀寫字節(jié)不等退出循環(huán)*/

elseif(bytes_write>O){/*只寫了一部分，繼續(xù)寫*/

ptr+=b>/tcs_wrilc;

bytes_read-=bytes_write:

)

)

if(bytes_wri:e==-1)break;/*寫的時候發(fā)生的致命借誤*/

)

}

close(from_fd);

close(to_fd);

exit(O);

I

3.參考程序：

#include<stdio.h>

structstudent{

charname[10];

intage;

)；

intmain。

(

FILE*fp;

inii;

structstudentboya[2],boyb[2],*pp.*qq：

if((fp=fopcn("7-6.txt"."w+,,))==NULL)〃打開文件

|

printf("Cannotopenfile,exit

return-1;

I

pp=boya;

qq=boyb;

prinlf("plcaseinputdala:\n");〃輸入學(xué)生信息

for(i=0;i<2;i++,pp++)

scanf("%s%d",pp->naine,&pp->age);

pp=boya;

fwrite(pp,sizeof(struccstudent),2,fp);〃把學(xué)生信息寫入文件

rewind(fp);〃重定位文件

fread(qq,sizeof(structstudent),2,fp);〃從文件中讀取學(xué)生信息

prin(f("namc\l\tagc\n"i;

for(i=0;i<2;i++,qq++)

printf("%s\t\t%d\n",qq->name,qq->age);

fclose(fp);

return0;

4.參考程序如下:

嵌入式Linux實時操作系統(tǒng)及應(yīng)用編程

第8章

一、單項選擇題

1.B

2.A

3.A

4.D

5.C

6.D

7、C

8、I)

9、C

10、B

二.閱讀程序題

1.答案要點：

(1)將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)清0

(2)創(chuàng)建管道

(3)創(chuàng)建子進程

(4)關(guān)閉子進程寫描述符

(5)子進程讀取管道內(nèi)容

(6)關(guān)閉子進程讀描述符

(7)父進程運行控制語句

(8)關(guān)閉父進程的讀描述符

(9)將數(shù)據(jù)寫入緩沖區(qū)

(10)關(guān)閉父進程寫描述符

三.程序設(shè)計

1.參考程序如下：

voidmain(){

kcytuniquekey;/*定義一個IPC關(guān)鍵字*/

intid;

structsembuflock_it;

unionsemunoptions;

inti;

unique_key=ftoka');/*生成關(guān)鍵字，字符'a'是一個隨機種子*/

/*創(chuàng)建一個新的信號量集合*/

id=semget(unique_key,1,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);

printf(?，semaphoreid=%d\n”,id);

options,val=1;/*設(shè)置變量值*/

semctl(id,0,SETVAL,options);/*設(shè)置索引0的信號量*/

/*打印出信號量的值"

i=scmctl(id,0,GETVAL,0);

printf("valueofsemaphoreatindex0is%d\n/，,i);

/*下面重新設(shè)置信號量*/

lock_it.sem_num=設(shè)置哪個信號量*/

lockit.scmop=~1;/*定義操作*/

lock_it.sem_flg=IPC_NOWAIT;/*操作方式*/

if(semop(id,&lock_it,1)==-1){

printf(*cannotlocksemaphore.\n");

exit(1);

)

i=semctKid,0,GETVAL,0);

printf("valueofsemaphoreatindex0is%d\n',i);

/*清除信號量*/

semctl(id,0,1PC_RMID,0);

)

2.參考程序：

(1)init.c清單

#include<unistd.h>

#include<signal,h>

#include<sys/param.h>

^include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

voidinit_daemon(void)

intpid;

inti;

if(pid=fork())

exitS);〃是父進程，結(jié)束父進程

elseif(pid<0)

exit(1);〃fork失敗，退出

〃是第一子進程，后臺繼續(xù)執(zhí)行

setsidO;

〃第一子進程成為新的會話組長和進程組長并與控制終端分離

if(pid=fork0)

exit(0);〃是第一子進程，結(jié)束第一子進程

elseif(pid<0)

exit(1);〃fork失敗，退出

〃是第二子進程，繼續(xù)

〃第二子進程不再是會話組長

for(i=0;i<N0FILE;++i)〃關(guān)閉打開的文件描述符

close(i);

chdir("/tmp");〃改變工作目錄到/tmp

umask(0);//重設(shè)文件創(chuàng)建掩模

return;

)

(2)test,c清單

#include<stdio.h>

#include<time,h>

voidinit_daemon(void);〃守護進程初始化函數(shù)

main()

(

FILE*fp;

time_tt;

initdaemon。；〃初始化為Daemon

while(l)〃每隔一分鐘向test,log報告運行狀態(tài)

(

sleep(60);//睡眠一分鐘

if((fp=fopen("test,log","a"))>=0)

(

t=time(0);

reat%s\nv,asetime(localtime(&t)));

fclose(fp);

}

}

)

以上程序在RedHaiUnux6.0下編譯通過。步驟如下：

編譯：gcc-g-otestinit.ctest,c

查看進程：ps-ef

程的各種特性滿足上面的要求。

3.參考程序：

ttdefineINPUT0

^defineOUTPUT1

voidmain(){

intfile?descriptors[2];

/*定義子進程號*/

pid_tpid;

charbuf[256];

intreturnedcount;

/*創(chuàng)建無名管道*/

pipe(filedcscriptors);

/*創(chuàng)建子進程*/

if((pid=forkO)==-1){

printf(''Errorinfork\n");

exit(1);

)

/*執(zhí)行子進程*/

if(pid==0){

printf(^inthespawned(child)process…\n");

/*子進程向父進程寫數(shù)據(jù)，關(guān)閉管道的讀端*/

close(file_descriptors[INPUT]);

write(filedescriptors[OUTPUT],“testdata”,strlen(^testdata"));

exit(0);

)else{

/*執(zhí)行父進程*/

printfC*inthespawning(parent)process...\n*);

/*父進程從管道讀取子進程寫的數(shù)據(jù)，關(guān)閉管道的寫端*/

close(file_descriptors[OUTPUT]);

returncdcount=read(filedescriptors[INPUT],buf,sizeof(buf));

printf(，z%dbytesofdatareceivedfromspawnedprocess:%s\n”,

returnedcount.buf);

)

)

在Linux系統(tǒng)下，有名管道可由兩種方式創(chuàng)建：命令行方式mknod系統(tǒng)調(diào)用和函數(shù)mkfifo。

下面的兩種途徑都在當(dāng)前目錄下生成了一個名為myfifo的有名管道：

方式一：mkfifo("myfifo","rw");

方式二：mknodmyfifop

生成了有名管道后，就可以使用一般的文件I/O函數(shù)如open、closerread,write等來對它

進行操作。下面即是一個同單的例子，假設(shè)我們已經(jīng)創(chuàng)建了一個名為myfifo的有名管道。

/*進程一：讀有名管道*/

^include

ttinclude

voidniain(){

FILE*in_file;

intcount=1;

charbuf[80];

infile=fopen(mypipe,r);

if(infile==NULL){

printf("Errorinfdopen.\n?，);

exit(1);

}

while((count=fread(buf,1,80,infile))>0)

printf("receivedfrompipe:%s\n”,buf);

fclose(infile);

)

/*進程二：寫有名管道*/

#include

^include

voidmain(){

FILE*out.file;

intcount=1;

charbuf[80];

out_file=fopen(，zmypipe*,"w");

if(out_file--NULL){

printf(z，Erroropeningpipe.");

exit(1);

)

sprintf(buf,z，thisistestdataforthenamedpipeexample'd');

fwrite(buf,1,80,out_file);

fclose(outfile);

)

嵌入式Linux實時操作系統(tǒng)及應(yīng)用編程

第9章

一、簡答題

1.參考答案：

Mutex互斥量，用于操作某個臨界資源時對該資源上鎖，以實現(xiàn)互斥地對獨占資源的使用。（3

分）

Scmophorc信號燈，信號燈內(nèi)有一計數(shù)器，可以用于對多個同類資源的分配。當(dāng)資源用完時,

申請資源的線程會在信號量上睡眠，有線程釋放資源時，再將該線程喚醒繼續(xù)運行。（3分）

Condition條件變量，條件變量用于等待信號。當(dāng)?個線程需要等待某個信號時，就可到條件變

量上等待，當(dāng)信號具備時，系統(tǒng)會喚醒該線程繼續(xù)運行。（4分）

2.參考答案：

本地：共享內(nèi)存+信號量，適合于大展數(shù)據(jù)傳輸。Linux支持系統(tǒng)V和POSIX的共享內(nèi)存和

信號量。（5分）

遠程:Sockcl+應(yīng)用協(xié)議。適合于跨網(wǎng)絡(luò)的（大量）數(shù)據(jù)傳輸。Linux支持BSD的socket。應(yīng)用

層協(xié)議需要自行設(shè)計。（5分）

3.答案要點：程序是編譯后形成的可執(zhí)行代碼，是靜止的。進程是程序的?次執(zhí)行，是活動

的。線程是進程的可執(zhí)行單元，同一進程的不同線程共享進程的資源和地址空間。

4.兩種實現(xiàn)方法，一種是繼承Thread,另外一種是實現(xiàn)接口Runnable。

同步的實現(xiàn)方法有兩種，分別是synchronized,wait與notify。用synchronized可以對一段代碼、

一個對象及一個方法進行加鎖。用wait與notify可以使穴■象處于等待及喚醒方式導(dǎo)致同步，因

為每個對象都直接或間接的繼承了Object類。

5.參考答案：（每小點1分）

Linux執(zhí)行進程調(diào)度一般是在以卜情況發(fā)生的：

（1）正在執(zhí)行的進程運行完畢；

（2）正在執(zhí)行的進程調(diào)用阻塞原語將自己阻塞起來進入等待狀態(tài)：

(3)正在執(zhí)行的進程調(diào)用了P原語操作，從而因資源不足而被阻塞；或調(diào)用了V原語快作激

活了等待資源的進程隊列；

(4)執(zhí)行中的進程提出UO請求后被阻塞；

(5)系統(tǒng)分配的時間片已經(jīng)用完；

以上都是CPU為不可剝奪方式下的引起進程調(diào)度的原因。在CPU方式是可剝奪時，還有下面

的原因：

(6)就緒隊列中的某個進程的優(yōu)先級變得高于當(dāng)前運行進程的優(yōu)先級，從而也將引起進程調(diào)

度。

二.編程題

參考程序：

/*數(shù)據(jù)寫入緩沖區(qū)*/

voidput(structprodcons*b,intdata)

{pthrcad_mutcx_lock(&b->lock);/*獲得互斥鎖*/

while((b->wrilepos+1)%BUFFER_SIZE==b->readpos){

printf(uwaitfornotfull\n");

pthread_cond_\vait(&b->notfull,&b->lock);

/*等待b->notfull,不滿則跳出阻塞力

}

b->buffer[b->writepos]=data;/*寫入數(shù)據(jù)*/

b->writepos++;

if(b->vvritepos>=BUFFER_SIZE)b->writepos=0;

pthread_cond_signal(&b->notempty);/*設(shè)置狀態(tài)變量

pthread_mutex_unlock(&b->lock);/*釋放互斥鎖*/

}

/*從緩沖區(qū)中讀出數(shù)據(jù)*/

intgel(struc(prodcons*b)

(

intdata;

pthread_mutex_lock(&b->lock);/*獲得互斥鎖*/

while(b->writcpos==b->rcadpos){

printf("waitfornotempty\nn);

pthrcad_cond_\vait(&b->notempty,&b->lock);

/*等待不空則跳出阻塞*/

}

data=b->buffer[b->readpos];/*讀出數(shù)據(jù)*/

b->readpos++;

if(b->rcadpos>=BUFFER_SIZE)b->readpos=0;

pthread_cond_signal(&b->notfull);/*設(shè)置狀態(tài)變量*/

pthread_inutex_unlock(&b->lock);/*釋放互斥鎖*/

returndata;

}

/*生產(chǎn)者進程*/

void*producedvoid*data)

intn;

for(n=0;n<1000;n++){

printf("put—>%d\n,'?n);

pul(&buffer,n);

put(&buffer,OVER);

printf("producerstopped!\nH);

returnNULL;

/*消費者進程*/

void*consuiner(void*data)

{intd;

while(1){

d=gct(&buffcr);

if(d==OVER)break;

printf("%d->get\nd);

piintf("consumcrstoppcd!\n");

returnNULL;

/*主函數(shù)*/

intmain(void)

{pthread_tth_a,th_b;

void*rctval;

init(&buffer);

pthrcad_crcatc(&th_a,NULL,producer,0);

pthread_create(&th_b,NULL,consumer,0);

/*等待生產(chǎn)者和消費者結(jié)束*/

pthreadjoin(th_a,&retval);

pthreadjoin(th_b,&retval);

return0;

第10章

一、單項選擇題

LB2.B3.C4.A5.B6.C7、C8、B9、A10、B

二.編程題

1.參考程序：

#includo<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<errno.h>

#include<string.h>

^include<sys/types.h>

"include<netinet/in.h>

^include<sys/socket.h>

#include<sys/wait.h>

Jtinclude<unistd.h>

#include<arpa/inet.h>

intmain(intargc,char**argv)

(

intsockfd;

structsockaddrinmyaddr;

unsignedintmyport,1isnum;

if(argv[l])

myport=atoi(argvfl]);

else

myport=7838;

if(argv[2])

lisnum=atoi(argv[2]);

else

lisnum=2;

if((sockfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){

perror("socket");

exit(1);

)

elseprintfCsockelcreated\nw);

bzero(&my_addr,sizeof(myaddr));

myaddr.sin_family=PFINET;

myaddr.sinport=htons(mypoi't);

if(argv[3])my_addr.sin_addr.s_ciddr=inet_addr(argv[3]);

elsemyaddr.sinaddr.s_addr=INADDRANY;

if(bind(sockfd,(structsockaddr*)&myaddr,sizeof(structsockaddr))==-1)

{

perror("bind");

exit(1);

)

elseprintf("binded'n");

if(listen(sockfd,lisnum)==-1){

perror("listen");

exit(1);

)

elseprintf("beginlisten\n，/);

sleep(100);

close(sockfd);

return0;

}

編譯程序用下列命令:

gcc-Wa11simple-listen,c

運行程序用如下命令：

./a.out78382

這將在你自己主機的所有IP地址是等待客戶端連接。比如你的網(wǎng)卡lo的IP地址127.0.0.1,

又比如你的網(wǎng)卡ethO的IP地址192.168.0.100

如果要指定只在某個地址是開啟監(jiān)聽服務(wù)，可以用下面的命令：

./a.out78382127.0.0.1

這樣，客戶端只能通過127.0.0.1的7838端口連接你的程序。

你可以開啟?個終端輸入telnet127.0.0.17838米測試是否能連接成功。

同時可以用netstat-angrep7838命令來查看網(wǎng)絡(luò)是否連接正常

2.參考程序:

"include<stdio.h>

#includc<stdlib.h>

include<errno.h>

#include<string.h>

#include<sys/types.h>

#include<netinet/in.h>

#includc<sys/sockot.h>

#include<sys/wait.h>

#includo<unistd.h>

#include<arpa/inet.h>

/************關(guān)于本文檔********************************************

"filename:simple-accept.c

?purpose:演示最基本的網(wǎng)絡(luò)編程步驟，開啟服務(wù)端的監(jiān)聽，并接收每個客戶端的連接請求

?wroteby:zhoulifa(zhoulifa@163.com)周立發(fā)(http:〃zhoulifa.bokcc.com)

Linux愛好者Linux知識傳播者SOHO族開發(fā)者最擅長C語言

?datetime:2007-01-2412:41

*Note:任何人可以任意復(fù)制代碼并運用這些文檔，當(dāng)然包括你的商業(yè)用途

*但請遵循GPL

*Hop。:希望越來越多的人貢獻自己的力量，為科學(xué)技術(shù)發(fā)展出力

*科技站在巨人的肩膀上進步更快！感謝有開源前輩的貢獻！

intmain(intargc,char**argv)

intsockfd,new_fd;

socklentlen;

structsockaddr_inmy_addr,their_addr;

unsignedintmyport,lisnum;

if(argv[1])

myport=atoi(argv[l]);

else

myport=7838;

if(argv[2])

1isnum=atoi(argv⑵)；

else

lisnum=2;

if((sockfd=socket(PF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1){

perror("socket");

exit(1);

)

elseprintf("socketcreated\n/，);

bzei'o(&my_ciddr,sizeof(my_addr));

myaddr.sinfamily=PFINET;

my_addr.sin_port=htons(myport);

if(argv[3])myaddr.sinaddr.s_addr=inetaddr(argv[3]);

elsemyaddr.sinaddr.saddr=INADDRANY;

if(bind(sockfd,(structsockaddr*)&my_addr,sizeof(structsockaddr))==-1)

{

perror("bind");

exit(1);

)

elseprintf("binded'n");

if(listen(sockfd,lisnum)==-1){

perror("listen");

exit(1);

)

elseprintf(''begin1isten\n，/);

while(l){

len=sizeof(structsockaddr);

if((newfd=accept(sockfd,(structsockaddr*)&their_addr,&lcn))==-1)

(

pcrror("accept");

exit(errno);

)

elseprintf("server:gotconnectionfrom%s,port%d,

socket%d\n，/,inetntoa(theiraddr.sinaddr),

ntohs(theiraddr.sinport),newfd);

)

close(sockfd);

return0;

}

編譯程序用下列命令：

gcc-Wallsimple-acccpt.c

運行程序用如下命令：

./a.out78381127.0.0.1

另外開多幾個客戶端程療連接上來，

程序輸出結(jié)果如下：

server:gotconnectionfrom127.0.0.1,port15949,socket4

server:gotconnectionfrom127.0.0.1,port15950,socket5

server:gotconnectionfrom127.0.0.1,port15951,socket6

server:gotconnectionfrom127.0.0.1,port15952,socket7

3.參考程序：

服務(wù)器：

??include<sys/types.h>

#include<sys/socket.h>

#include<string.h>

#include<netinet/in.h>

^include<st