linux c应用程序开发教程

第1章　Linux快速入门　1 1.1　嵌入式Linux基础　1 1.1.1　Linux发展概述　1 1.1.2　Linux作为嵌入式操作系统的优势　2 1.1.3　Linux发行版本　3 1.1.4　如何学习Linux　4 1.2　Linux安装　5 1.2.1　基础概念　5 1.2.2　硬件需求　7 1.2.3　安装准备　7 1.2.4　安装过程　8 1.3　Linux文件及文件系统　11 1.3.1　文件类型及文件属性　11 1.3.2　文件系统类型介绍　13 1.3.3　Linux目录结构　14 1.4　实验内容——安装Linux操作系统　17 本章小结　17 思考与练习　18 第2章　Linux基础命令　19 2.1　Linux常用操作命令　19 2.1.1　用户系统相关命令　20 2.1.2　文件目录相关命令　27 2.1.3　压缩打包相关命令　38 2.1.4　比较合并文件相关命令　40 2.1.5　网络相关命令　45 2.2　Linux启动过程详解　50 2.2.1　概述　51 2.2.2　内核引导阶段　51 2.2.3　init阶段　52 2.3　Linux系统服务　54 2.3.1　独立运行的服务　55 2.3.2　xinetd设定的服务　56 2.3.3　设定服务命令常用方法　56 2.4　实验内容　57 2.4.1　在Linux下解压常见软件　57 2.4.2　定制Linux系统服务　58 本章小结　60 思考与练习　60 第3章　Linux下的C编程基础　61 3.1　Linux下C语言编程概述　61 3.1.1　C语言简单回顾　61 3.1.2　Linux下C语言编程环境概述　62 3.2　进入Vi　63 3.2.1　Vi的模式　63 3.2.2　Vi的基本流程　63 3.2.3　Vi的各模式功能键　65 3.3　初探Emacs　66 3.3.1　Emacs的基本操作　67 3.3.2　Emacs的编译概述　70 3.4　Gcc编译器　71 3.4.1　Gcc编译流程解析　71 3.4.2　Gcc编译选项分析　74 3.5　Gdb调试器　77 3.5.1　Gdb使用流程　78 3.5.2　Gdb基本命令　81 3.6　Make工程管理器　86 3.6.1　Makefile基本结构　86 3.6.2　Makefile变量　87 3.6.3　Makefile规则　90 3.6.4　Make管理器的使用　91 3.7　使用autotools　92 3.7.1　autotools使用流程　92 3.7.2　使用autotools所生成的Makefile　96 3.8　实验内容　98 3.8.1　Vi使用练习　98 3.8.2　用Gdb调试有问题的程序　99 3.8.3　编写包含多文件的Makefile　101 3.8.4　使用autotools生成包含多文件的Makefile　103 本章小结　105 思考与练习　105 第4章　嵌入式系统基础　106 4.1　嵌入式系统概述　106 4.1.1　嵌入式系统简介　106 4.1.2　嵌入式系统发展历史　107 4.1.3　嵌入式系统的特点　108 4.1.4　嵌入式系统的体系结构　108 4.1.5　几种主流嵌入式操作系统分析　109 4.2　ARM处理器硬件开发平台　111 4.2.1　ARM处理器简介　111 4.2.2　ARM体系结构简介　113 4.2.3　ARM9体系结构　113 4.2.4　S3C2410处理器详解　116 4.3　嵌入式软件开发流程　121 4.3.1　嵌入式系统开发概述　121 4.3.2　嵌入式软件开发概述　122 4.4　实验内容——使用JTAG烧写NAND Flash　128 本章小结　131 思考与练习　132 第5章　嵌入式Linux开发环境的搭建　133 5.1　嵌入式开发环境的搭建　133 5.1.1　嵌入式交叉编译环境的搭建　133 5.1.2　超级终端和Minicom配置及使用　135 5.1.3　下载映像到开发板　142 5.1.4　编译嵌入式Linux内核　145 5.1.5　Linux内核目录结构　149 5.1.6　制作文件系统　149 5.2　U-Boot移植　153 5.2.1　Bootloader介绍　153 5.2.2　U-Boot概述　155 5.2.3　U-Boot源码导读　156 5.2.4　U-Boot移植主要步骤　163 5.2.5　U-Boot常见命令　164 5.3　实验内容——移植Linux内核　164 本章小结　165 思考与练习　165 第6章　文件I/O编程　166 6.1　Linux系统调用及用户编程接口(API)　166 6.1.1　系统调用　166 6.1.2　用户编程接口(API)　167 6.1.3　系统命令　167 6.2　Linux中文件及文件描述符概述　168 6.3　不带缓存的文件I/O操作　168 6.3.1　open和close　168 6.3.2　read、write和lseek　170 6.3.3　fcntl　173 6.3.4　select　178 6.4　嵌入式Linux串口应用开发　183 6.4.1　串口概述　183 6.4.2　串口设置详解　184 6.4.3　串口使用详解　191 6.5　标准I/O开发　194 6.5.1　打开和关闭文件　194 6.5.2　文件读写　197 6.5.3　输入输出　198 6.6　实验内容　201 6.6.1　文件读写及上锁　201 6.6.2　多路复用式串口读写　204 本章小结　207 思考与练习　207 第7章　进程控制开发　208 7.1　Linux下进程概述　208 7.1.1　进程相关基本概念　208 7.1.2　Linux下的进程结构　210 7.1.3　Linux下进程的模式和类型　210 7.1.4　Linux下的进程管理　211 7.2　Linux进程控制编程　212 7.3　Linux守护进程　224 7.3.1　守护进程概述　224 7.3.2　编写守护进程　224 7.3.3　守护进程的出错处理　229 7.4　实验内容　232 7.4.1　编写多进程程序　232 7.4.2　编写守护进程　235 本章小结　238 思考与练习　239 第8章　进程间通信　240 8.1　Linux下进程间通信概述　240 8.2　管道通信　241 8.2.1　管道概述　241 8.2.2　管道创建与关闭　242 8.2.3　管道读写　244 8.2.4　标准流管道　246 8.2.5　FIFO　249 8.3　信号通信　253 8.3.1　信号概述　253 8.3.2　信号发送与捕捉　255 8.3.3　信号的处理　258 8.4　共享内存　264 8.4.1　共享内存概述　264 8.4.2　共享内存实现　265 8.5　消息队列　267 8.5.1　消息队列概述　267 8.5.2　消息队列实现　268 8.6　实验内容　272 8.6.1　管道通信实验　272 8.6.2　共享内存实验　275 本章小结　277 思考与练习　278 第9章　多线程编程　279 9.1　Linux下线程概述　279 9.1.1　线程概述　279 9.1.2　线程分类　280 9.1.3　Linux线程技术的发展　280 9.2　Linux线程实现　281 9.2.1　线程基本操作　281 9.2.2　线程访问控制　288 9.3　实验内容——“生产者消费者”实验　298 本章小结　302 思考与练习　303 第10章　嵌入式Linux网络编程　304 10.1　TCP/IP协议概述　304 10.1.1　OSI参考模型及TCP/IP参考模型　304 10.1.2　TCP/IP协议族　305 10.1.3　TCP和UDP　306 10.2　网络基础编程　308 10.2.1　socket概述　308 10.2.2　地址及顺序处理　309 10.2.3　socket基础编程　314 10.3　网络高级编程　322 10.4　ping源码分析　326 10.4.1　ping简介　326 10.4.2　ping源码分析　327 10.5　实验内容——NTP协议实现　345 本章小结　352 思考与练习　352 第11章　嵌入式Linux设备驱动开发　353 11.1　设备驱动概述　353 11.1.1　设备驱动简介及驱动模块　353 11.1.2　设备文件分类　354 11.1.3　设备号　355 11.1.4　驱动层次结构　355 11.1.5　设备驱动程序与外界的接口　355 11.1.6　设备驱动程序的特点　356 11.2　字符设备驱动编写　356 11.3　LCD驱动编写实例　363 11.3.1　LCD工作原理　363 11.3.2　LCD驱动实例　365 11.4　块设备驱动编写　374 11.4.1　块设备驱动程序描述符　374 11.4.2　块设备驱动编写流程　375 11.5　中断编程　381 11.6　键盘驱动实现　382 11.6.1　键盘工作原理　382 11.6.2　键盘驱动综述　383 11.6.3　键盘驱动流程　384 11.7　实验内容——skull驱动　394 本章小结　398 思考与练习　399 第12章　Qt图形编程　400 12.1　嵌入式GUI简介　400 12.1.1　Qt/Embedded　401 12.1.2　MiniGUI　401 12.1.3　Microwindows、Tiny X等　402 12.2　Qt/Embedded开发入门　402 12.2.1　Qt/Embedded介绍　402 12.2.2　Qt/Embedded信号和插槽机制　405 12.2.3　搭建Qt/Embedded开发环境　409 12.2.4　Qt/Embedded窗口部件　410 12.2.5　Qt/Embedded图形界面编程　414 12.2.6　Qt/Embedded对话框设计　416 12.3　实验内容——使用Qt编写“Hello，World”程序　420 本章小结　428 2.1.1　用户系统相关命令　20 2.1.2　文件目录相关命令　27 2.1.3　压缩打包相关命令　38 2.1.4　比较合并文件相关命令　40 2.1.5　网络相关命令　45 2.2　Linux启动过程详解　50 2.2.1　概述　51 2.2.2　内核引导阶段　51 2.2.3　init阶段　52 2.3　Linux系统服务　54 2.3.1　独立运行的服务　55 2.3.2　xinetd设定的服务　56 2.3.3　设定服务命令常用方法　56 2.4　实验内容　57 2.4.1　在Linux下解压常见软件　57 2.4.2　定制Linux系统服务　58 本章小结　60 思考与练习　60 第3章　Linux下的C编程基础　61 3.1　Linux下C语言编程概述　61 3.1.1　C语言简单回顾　61 3.1.2　Linux下C语言编程环境概述　62 3.2　进入Vi　63 3.2.1　Vi的模式　63 3.2.2　Vi的基本流程　63 3.2.3　Vi的各模式功能键　65 3.3　初探Emacs　66 3.3.1　Emacs的基本操作　67 3.3.2　Emacs的编译概述　70 3.4　Gcc编译器　71 3.4.1　Gcc编译流程解析　71 3.4.2　Gcc编译选项分析　74 3.5　Gdb调试器　77 3.5.1　Gdb使用流程　78 3.5.2　Gdb基本命令　81 3.6　Make工程管理器　86 3.6.1　Makefile基本结构　86 3.6.2　Makefile变量　87 3.6.3　Makefile规则　90 3.6.4　Make管理器的使用　91 3.7　使用autotools　92 3.7.1　autotools使用流程　92 3.7.2　使用autotools所生成的Makefile　96 3.8　实验内容　98 3.8.1　Vi使用练习　98 3.8.2　用Gdb调试有问题的程序　99 3.8.3　编写包含多文件的Makefile　101 3.8.4　使用autotools生成包含多文件的Makefile　103 本章小结　105 思考与练习　105 第4章　嵌入式系统基础　106 4.1　嵌入式系统概述　106 4.1.1　嵌入式系统简介　106 4.1.2　嵌入式系统发展历史　107 4.1.3　嵌入式系统的特点　108 4.1.4　嵌入式系统的体系结构　108 4.1.5　几种主流嵌入式操作系统分析　109 4.2　ARM处理器硬件开发平台　111 4.2.1　ARM处理器简介　111 4.2.2　ARM体系结构简介　113 4.2.3　ARM9体系结构　113 4.2.4　S3C2410处理器详解　116 4.3　嵌入式软件开发流程　121 4.3.1　嵌入式系统开发概述　121 4.3.2　嵌入式软件开发概述　122 4.4　实验内容——使用JTAG烧写NAND Flash　128 本章小结　131 思考与练习　132 第5章　嵌入式Linux开发环境的搭建　133 5.1　嵌入式开发环境的搭建　133 5.1.1　嵌入式交叉编译环境的搭建　133 5.1.2　超级终端和Minicom配置及使用　135 5.1.3　下载映像到开发板　142 5.1.4　编译嵌入式Linux内核　145 5.1.5　Linux内核目录结构　149 5.1.6　制作文件系统　149 5.2　U-Boot移植　153 5.2.1　Bootloader介绍　153 5.2.2　U-Boot概述　155 5.2.3　U-Boot源码导读　156 5.2.4　U-Boot移植主要步骤　163 5.2.5　U-Boot常见命令　164 5.3　实验内容——移植Linux内核　164 本章小结　165 思考与练习　165 第6章　文件I/O编程　166 6.1　Linux系统调用及用户编程接口(API)　166 6.1.1　系统调用　166 6.1.2　用户编程接口(API)　167 6.1.3　系统命令　167 6.2　Linux中文件及文件描述符概述　168 6.3　不带缓存的文件I/O操作　168 6.3.1　open和close　168 6.3.2　read、write和lseek　170 6.3.3　fcntl　173 6.3.4　select　178 6.4　嵌入式Linux串口应用开发　183 6.4.1　串口概述　183 6.4.2　串口设置详解　184 6.4.3　串口使用详解　191 6.5　标准I/O开发　194 6.5.1　打开和关闭文件　194 6.5.2　文件读写　197 6.5.3　输入输出　198 6.6　实验内容　201 6.6.1　文件读写及上锁　201 6.6.2　多路复用式串口读写　204 本章小结　207 思考与练习　207 第7章　进程控制开发　208 7.1　Linux下进程概述　208 7.1.1　进程相关基本概念　208 7.1.2　Linux下的进程结构　210 7.1.3　Linux下进程的模式和类型　210 7.1.4　Linux下的进程管理　211 7.2　Linux进程控制编程　212 7.3　Linux守护进程　224 7.3.1　守护进程概述　224 7.3.2　编写守护进程　224 7.3.3　守护进程的出错处理　229 7.4　实验内容　232 7.4.1　编写多进程程序　232 7.4.2　编写守护进程　235 本章小结　238 思考与练习　239 第8章　进程间通信　240 8.1　Linux下进程间通信概述　240 8.2　管道通信　241 8.2.1　管道概述　241 8.2.2　管道创建与关闭　242 8.2.3　管道读写　244 8.2.4　标准流管道　246 8.2.5　FIFO　249 8.3　信号通信　253 8.3.1　信号概述　253 8.3.2　信号发送与捕捉　255 8.3.3　信号的处理　258 8.4　共享内存　264 8.4.1　共享内存概述　264 8.4.2　共享内存实现　265 8.5　消息队列　267 8.5.1　消息队列概述　267 8.5.2　消息队列实现　268 8.6　实验内容　272 8.6.1　管道通信实验　272 8.6.2　共享内存实验　275 本章小结　277 思考与练习　278 第9章　多线程编程　279 9.1　Linux下线程概述　279 9.1.1　线程概述　279 9.1.2　线程分类　280 9.1.3　Linux线程技术的发展　280 9.2　Linux线程实现　281 9.2.1　线程基本操作　281 9.2.2　线程访问控制　288 9.3　实验内容——“生产者消费者”实验　298 本章小结　302 思考与练习　303 第10章　嵌入式Linux网络编程　304 10.1　TCP/IP协议概述　304 10.1.1　OSI参考模型及TCP/IP参考模型　304 10.1.2　TCP/IP协议族　305 10.1.3　TCP和UDP　306 10.2　网络基础编程　308 10.2.1　socket概述　308 10.2.2　地址及顺序处理　309 10.2.3　socket基础编程　314 10.3　网络高级编程　322 10.4　ping源码分析　326 10.4.1　ping简介　326 10.4.2　ping源码分析　327 10.5　实验内容——NTP协议实现　345 本章小结　352 思考与练习　352 第11章　嵌入式Linux设备驱动开发　353 11.1　设备驱动概述　353 11.1.1　设备驱动简介及驱动模块　353 11.1.2　设备文件分类　354 11.1.3　设备号　355 11.1.4　驱动层次结构　355 11.1.5　设备驱动程序与外界的接口　355 11.1.6　设备驱动程序的特点　356 11.2　字符设备驱动编写　356 11.3　LCD驱动编写实例　363 11.3.1　LCD工作原理　363 11.3.2　LCD驱动实例　365 11.4　块设备驱动编写　374 11.4.1　块设备驱动程序描述符　374 11.4.2　块设备驱动编写流程　375 11.5　中断编程　381 11.6　键盘驱动实现　382 11.6.1　键盘工作原理　382 11.6.2　键盘驱动综述　383 11.6.3　键盘驱动流程　384 11.7　实验内容——skull驱动　394 本章小结　398 思考与练习　399 第12章　Qt图形编程　400 12.1　嵌入式GUI简介　400 12.1.1　Qt/Embedded　401 12.1.2　MiniGUI　401 12.1.3　Microwindows、Tiny X等　402 12.2　Qt/Embedded开发入门　402 12.2.1　Qt/Embedded介绍　402 12.2.2　Qt/Embedded信号和插槽机制　405 12.2.3　搭建Qt/Embedded开发环境　409 12.2.4　Qt/Embedded窗口部件　410 12.2.5　Qt/Embedded图形界面编程　414 12.2.6　Qt/Embedded对话框设计　416 12.3　实验内容——使用Qt编写“Hello，World”程序　420 本章小结　428