顾名思义,消息队列就是一些消息的列表。用户可以从消息队列中添加消息和读取消息等。从这点上看,消息队列具有一定的FIFO特性,但是它可以实现消息的随机查询,比FIFO具有更大的优势。同时,这些消息又是存在于内核中的,由“队列ID”来标识。
通过编写有名管道多路通信实验,读者可进一步掌握管道的创建、读写等操作,同时,也复习使用select()函数实现管道的通信。
本章详细讲解了Linux中进程间通信的几种机制,包括管道通信、信号通信、消息队列、信号量以及共享内存机制等,并且讲解了进程间通信的演进。
前面已经提到,进程是系统中程序执行和资源分配的基本单位。每个进程都拥有自己的数据段、代码段和堆栈段,这就造成了进程在进行切换等操作时都需要有比较复杂的上下文切换等动作。为了进一步减少处理机的空转时间,支持多处理器以及减少上下文切换开销,进程在演化中出现了另一个概念——线程。
“生产者消费者”问题是一个著名的同时性编程问题的集合。通过学习经典的“生产者消费者”问题的实验,读者可以进一步熟悉Linux中的多线程编程,并且掌握用信号量处理线程间的同步和互斥问题。
读者一定都听说过著名的OSI协议参考模型,它是基于国际标准化组织(ISO)的建议发展起来的,从上到下共分为7层:应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层及物理层。这个7层的协议模型虽然规定得非常细致和完善,但在实际中却得不到广泛的应用,其重要的原因之一就在于它过于复杂。
本章首先介绍了线程的基本概念、线程的分类和特性以及线程的发展历程。
在Linux中的网络编程是通过socket接口来进行的。人们常说的socket是一种特殊的I/O接口,它也是一种文件描述符。socket是一种常用的进程之间通信机制,通过它不仅能实现本地机器上的进程之间的通信,而且通过网络能够在不同机器上的进程之间进行通信。
在实际情况中,人们往往遇到多个客户端连接服务器端的情况。由于之前介绍的如connet()、recv()和send()等都是阻塞性函数,如果资源没有准备好,则调用该函数的进程将进入睡眠状态,这样就无法处理I/O多路复用的情况了。本节给出了两种解决I/O多路复用的解决方法,这两个函数都是之前学过的fcntl()和select()。
通过实现NTP协议的练习,进一步掌握Linux网络编程,并且提高协议的分析与实现能力,为参与完成综合性项目打下良好的基础。
本章首先概括地讲解了OSI分层结构以及TCP/IP协议各层的主要功能,介绍了常见的TCP/IP协议族,并且重点讲解了网络编程中需要用到的TCP和UDP协议,为嵌入式Linux的网络编程打下良好的基础。
操作系统是通过各种驱动程序来驾驭硬件设备的,它为用户屏蔽了各种各样的设备,驱动硬件是操作系统最基本的功能,并且提供统一的操作方式。设备驱动程序是内核的一部分,硬件驱动程序是操作系统最基本的组成部分,在Linux内核源程序中也占有60%以上。因此,熟悉驱动的编写是很重要的。
设备驱动程序可以使用模块的方式动态加载到内核中去。加载模块的方式与以往的应用程序开发有很大的不同。以往在开发应用程序时都有一个main()函数作为程序的入口点,而在驱动开发时却没有main()函数,模块在调用insmod命令时被加载,此时的入口点是init_module()函数,通常在该函数中完成设备的注册。
Qt/Embedded以原始Qt为基础,并做了许多出色的调整以适用于嵌入式环境。Qt/Embedded通过Qt API与Linux I/O设施直接交互,成为嵌入式Linux端口。同Qt/X11相比,Qt/Embedded很省内存,因为它不需要一个X服务器或是Xlib库,它在底层抛弃了X lib,采用framebuffer)作为底层图形接口
FS2410开发板的S3C2410处理器具有117个多功能通用I/O(GPIO)端口管脚,包括GPIO 8个端口组,分别为GPA(23个输出端口)、GPB(11个输入/输出端口)、GPC(16个输入/输出端口)、GPD(16个输入/输出端口)、GPE(16个输入/输出端口)、GPF(8个输入/输出端口)、GPH(11个输入/输出端口)。
前面所讲述的驱动程序中都没有涉及中断处理,而实际上,有很多Linux的驱动都是通过中断的方式来进行内核和硬件的交互。中断机制提供了硬件和软件之间异步传递信息的方式。硬件设备在发生某个事件时通过中断通知软件进行处理。中断实现了硬件设备按需获得处理器关注的机制,与查询方式相比可以大大节省CPU资源的开销。
LED和蜂鸣器是最简单的GPIO的应用,都不需要任何外部输入或控制。按键同样使用GPIO接口,但按键本身需要外部的输入,即在驱动程序中要处理外部中断。按键硬件驱动原理图如图11-7所示。
该实验是编写最简单的字符驱动程序,这里的设备也就是一段内存,实现简单的读写功能,并列出常用格式的Makefile以及驱动的加载和卸载脚本。读者可以熟悉字符设备驱动的整个编写流程。
本章主要介绍了嵌入式Linux设备驱动程序的开发。首先介绍了设备驱动程序的概念及Linux对设备驱动的处理,这里要明确驱动程序在Linux中的定位。
目前的桌面机操作系统大多有着美观、操作方便、功能齐全的GUI(图形用户界面),例如KDE或者GNOME。GUI(图形用户界面)是指计算机与其使用者之间的对话接口,可以说,GUI是当今计算机技术的重大成就。它的存在为使用者提供了友好便利的界面,并大大地方便了非专业用户的使用,使得人们从繁琐的命令中解脱出来,可以通过窗口、菜单方便地进行操作。