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事件驱动编程实现嵌入式系统-利用-Linux (事件驱动编程的概念)

admin3个月前 (04-29)数码25

引言

Linux 是一款以高灵活性和可扩展性著称的开源操作系统内核。它广泛应用于各种平台,包括嵌入式系统。在嵌入式系统中,利用 Linux 进行事件驱动编程可以实现高效、可靠和实时的系统响应。

理解事件驱动编程

事件驱动编程是一种软件开发方法,其中系统的行为由外部事件触发,而不是通过程序的顺序流控制。在事件驱动编程中,主要有以下几个核心概念:
  • 事件 (Event):外部触发的信号或输入,可以是硬件事件(如按键、传感器触发)、软件事件(如定时器、网络数据到达)等。
  • 事件处理器 (EventHandler):对特定事件进行响应和处理的函数或模块。
  • 事件循环 (EventLoop):负责监听事件并调用相应的事件处理器的循环。它决定了程序的执行流程和对事件的响应方式。
  • 回调函数 (Callback):在事件处理器中注册的函数,当特定事件发生时自动被调用。
事件驱动编程的核心思想是通过注册事件处理器和回调函数来实现对事件的响应,以及在事件循环中等待事件发生并进行处理。

Linux 中的事件驱动编程

在 Linux 中,事件驱动编程可以通过多种机制实现,例如信号、定时器、I/O 多路复用和设备驱动等。

常见的事件驱动编程技术

  1. 信号 (Signal):Linux 通过信号机制来处理各种异步事件,包括外部硬件中断、进程间通信等。通过使用 `signal()` 函数注册信号处理器,可以在信号发生时执行相应的处理函数。
  2. 定时器 (Timer):利用 Linux 提供的定时器接口,可以创建定时器事件,并在特定时间间隔触发回调函数。定时器可以用于实现周期性任务或超时检测等功能。
  3. I/O 多路复用 (I/OMultiplexing):通过 `select()`, `poll()` 或 `epoll()` 等系统调用,可以同时监听多个文件描述符上的事件,并在有事件发生时进行通知。这种方法适用于处理大量文件描述符的场景,比如网络服务器。
  4. 设备驱动 (Device Driver):在嵌入式系统中,可以通过编写设备驱动程序来实现对硬件事件的响应。设备驱动程序负责与硬件交互,并将硬件事件转换为 Linux 可处理的事件,然后调用相应的事件处理器进行处理。

案例分析:嵌入式系统的事件驱动编程

下面以一个简单的智能家居系统为例,介绍如何利用 Linux 事件驱动编程进行嵌入式系统的开发。假设我们的智能家居系统中有多个传感器(如温度传感器、湿度传感器)和执行器(如 LED 灯、电风扇)。我们希望通过事件驱动的方式实现以下功能:
  1. 当温度超过某个阈值时,触发温度报警事件。
  2. 当湿度过高时,触发抽湿事件。
  3. 当用户通过手机发送控制命令时,执行相应的操作。

实现步骤

实现该系统的关键步骤如下:
  1. 注册事件处理器:根据不同的传感器或执行器,编写相应的事件处理器函数,并将其注册到事件循环中。例如,当温度传感器检测到温度超过阈值时,触发温度报警事件并调用相应的事件处理器函数。
  2. 监听事件:在事件循环中使用合适的事件监听机制(如定时器、I/O 多路复用)来监听传感器和外部输入事件。当事件发生时,事件循环将自动调用对应的事件处理器函数。
  3. 执行操作:根据事件处理器函数的实现,执行相应的操作。例如,当温度报警事件发生时,可以发送警报通知用户;当抽湿事件发生时,控制电风扇的开启和关闭。
通过合理设计事件处理器和事件循环,我们可以实现智能家居系统的高效响应和灵活控制。

结语

Linux 事件驱动编程在嵌入式系统中具有重要的应用价值。通过注册事件处理器和回调函数,以及合适的事件监听机制,可以实现高效、可靠和实时的系统响应。事件驱动编程为嵌入式系统提供了一种灵活的开发模式,能够满足各种实际应用场景的需求。 在实际开发中,我们还可以结合其他技术和工具,如线程同步机制、消息队列等,进一步优化系统性能和可靠性。

linuxarm驱动开发linuxarm驱动

linux内核目录driver/usb/serial/option.c驱动请教?

arch下面是体系架构,以及平台相关文件:

比如,把arch/arm/config里面的s3c2410_defconfig,拷贝到内核根目录,命名为

再修改根目录Makefile,选择arm交叉编译工具,执行makemenuconfig就可以配置

你定义的内核,选择自己的驱动。

USB、TTY、LCD、网卡等驱动在不同的目录,建议先了解和熟悉linux目录树结构,

以及各自对应的功能。

比如/net目录是网络驱动,但是/driver/net/下面是网络相关的具体设备驱动。

假设你有两个网卡,一个是DM9000,一个是CS8900,在/driver/net/下面,对应两个目录,但是这两个设备驱动,都属于网卡驱动,在/net下面。

建议结合书本和代码,来一步一步学习。比如LDD等经典书籍。

安卓内核能不能移植至ARM9开发板?

先学PC上的linux编程,内核编程,驱动编程。然后嵌入式移植到ARM9。

linux驱动开发和单片机驱动的区别?

驱动开发和单片机驱动开发的区别塞以下几点?ARM-Linux应用开发和单片机lonux:

这里先要做一个说明,对于ARM的应用开发主要有两种方式:一种是直接在ARM芯片上进行应用开发,不采用操作系统,也称为裸机编程,这种开发方式主要应用于一些低端的ARM芯片上,其开发过程非常类似单片机,这里不多叙述。

还有一种是在ARM芯片上运行操作系统,对于硬件的操作需要编写相应的驱动程序,应用开发则是基于操作系统的,这种方式的嵌入式应用开发与单片机开发差异较大。ARM-Linux应用开发和单片机的开发主要有以下几点不同:

(1)应用开发环境的硬件设备不同单片机:开发板,仿真器(调试器),USB线;ARM-Linux:开发板,网线,串口线,SD卡;对于ARM-Linux开发,通常是没有硬件的调试器的,尤其是在应用开发的过程中,很少使用硬件的调试器,程序的调试主要是通过串口进行调试的;但是需要说明的是,对于ARM芯片也是有硬件仿真器的,但通常用于裸机开发。

利用

(2)程序下载方式不同单片机:仿真器(调试器)下载,或者是串口下载;

ARM-Linux:串口下载、tftp网络下载、或者直接读写SD、MMC卡等存储设备,实现程序下载;这个与开发环境的硬件设备是有直接关系的,由于没有硬件仿真器,故ARM-Linux开发时通常不采用仿真器下载;这样看似不方便,其实给ARM-Linux的应用开发提供了更多的下载方式。

(3)芯片的硬件资源不同单片机:通常是一个完整的计算机系统,包含片内RAM,片内FLASH,以及UART、I2C、AD、DA等各种外设;

ARM:通常只有CPU,需要外部电路提供RAM以供ARM正常运行,外部电路提供FLASH、SD卡等存储系统映像,并通过外部电路实现各种外设功能。由于ARM芯片的处理能力很强,通过外部电路可以实现各种复杂的功能,其功能远远强于单片机。

(4)固件的存储位置不同单片机:通常具备片内flash存储器,固件程序通常存储在该区域,若固件较大则需要通过外部电路设计外部flash用于存储固件。

ARM-Linux:由于其没有片内的flash,并且需要运行操作系统,整个系统映像通常较大,故ARM-Linux开发的操作系统映像和应用通常存储在外部的MMC、SD卡上,或者采用SATA设备等。

(5)启动方式不同单片机:其结构简单,内部集成flash,通常是芯片厂商在程序上电时加入固定的跳转指令,直接跳转到程序入口(通常在flash上);开发的应用程序通过编译器编译,采用专用下载工具直接下载到相应的地址空间;所以系统上电后直接运行到相应的程序入口,实现系统的启动。

ARM-Linux:由于采用ARM芯片,执行效率高,功能强大,外设相对丰富,是功能强大的计算机系统,并且需要运行操作系统,所以其启动方式和单片机有较大的差别,但是和家用计算机的启动方式基本相同。其启动一般包括BIOS,bootloader,内核启动,应用启动等阶段;

(a)启动BIOS:BIOS是设备厂家(芯片或者是电路板厂家)设置的相应启动信息,在设备上电后,其将读取相应硬件设备信息,进行硬件设备的初始化工作,然后跳转到bootloader所在位置(该位置是一个固定的位置,由BIOS设置)。(根据个人理解,BIOS的启动和单片机启动类似,需要采用相应的硬件调试器进行固件的写入,存储在一定的flash空间,设备上电启动后读取flash空间的指令,从而启动BIOS程序。)

(b)启动bootloader:该部分已经属于嵌入式Linux软件开发的部分,可以通过代码修改定制相应的bootloader程序,bootloader的下载通常是采用直接读写SD卡等方式。即编写定制相应的bootloader,编译生成bootloader映象文件后,利用工具(专用或通用)下载到SD卡的MBR区域(通常是存储区的第一个扇区)。此时需要在BIOS中设置,或者通过电路板的硬件电路设置,选择bootloader的加载位置;若BIOS中设置从SD卡启动,则BIOS初始化结束后,将跳转到SD卡的位置去执行bootloader,从而实现bootloader的启动。Bootloader主要作用是初始化必要的硬件设备,创建内核需要的一些信息并将这些信息通过相关机制传递给内核,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,最终调用操作系统内核,真正起到引导和加载内核的作用。

(d)启动应用:在操作系统内核启动之后,就可以开始启动需要的应用,去完成真正的业务操作了。

做一个嵌入式Linux系统究竟要做哪些工作

1、Linux 基础安装Linux操作系统 Linux文件系统 Linux常用命令 Linux启动过程详解 熟悉Linux服务能够独立安装Linux操作系统 能够熟练使用Linux系统的基本命令 认识Linux系统的常用服务安装Linux操作系统 Linux基本命令实践 设置Linux环境变量 定制Linux的服务 Shell 编程基础使用vi编辑文件 使用Emacs编辑文件 使用其他编辑器2、Shell 编程基础Shell简介 认识后台程序Bash编程熟悉Linux系统下的编辑环境 熟悉Linux下的各种Shell 熟练进行shell编程熟悉vi基本操作 熟悉Emacs的基本操作 比较不同shell的区别 编写一个测试服务器是否连通的shell脚本程序 编写一个查看进程是否存在的shell脚本程序 编写一个带有循环语句的shell脚本程序3、Linux 下的C 编程基础linux C语言环境概述 Gcc使用方法 Gdb调试技术 Autoconf Automake Makefile 代码优化 熟悉Linux系统下的开发环境 熟悉Gcc编译器 熟悉Makefile规则编写Hello,World程序 使用 make命令编译程序 编写带有一个循环的程序 调试一个有问题的程序4、嵌入式系统开发基础嵌入式系统概述交叉编译 配置TFTP服务 配置NFS服务 下载Bootloader和内核 嵌入式Linux应用软件开发流程熟悉嵌入式系统概念以及开发流程 建立嵌入式系统开发环境制作cross_gcc工具链 编译并下载U-boot 编译并下载Linux内核 编译并下载Linux应用程序5、嵌入式系统移植Linux内核代码 平台相关代码分析 ARM平台介绍 平台移植的关键技术 移植Linux内核到 ARM平台 了解移植的概念 能够移植Linux内核移植Linux2.6内核到 ARM9开发板6、嵌入式 Linux 下串口通信串行I/O的基本概念 嵌入式Linux应用软件开发流程 Linux系统的文件和设备 与文件相关的系统调用 配置超级终端和MiniCOM 能够熟悉进行串口通信 熟悉文件I/O 编写串口通信程序 编写多串口通信程序7、嵌入式系统中多进程程序设计Linux系统进程概述 嵌入式系统的进程特点 进程操作 守护进程 相关的系统调用了解Linux系统中进程的概念 能够编写多进程程序编写多进程程序 编写一个守护进程程序 sleep系统调用任务管理、同步与通信 Linux任务概述任务调度 管道 信号 共享内存 任务管理 API 了解Linux系统任务管理机制 熟悉进程间通信的几种方式 熟悉嵌入式Linux中的任务间同步与通信编写一个简单的管道程序实现文件传输 编写一个使用共享内存的程序8、嵌入式系统中多线程程序设计线程的基础知识 多线程编程方法 线程应用中的同步问题了解线程的概念 能够编写简单的多线程程序编写一个多线程程序9、嵌入式 Linux 网络编程网络基础知识 嵌入式Linux中TCP/IP网络结构 socket 编程 常用 API函数 分析Ping命令的实现 基本UDP套接口编程 许可证管理 PPP协议 GPRS 了解嵌入式Linux网络体系结构 能够进行嵌入式Linux环境下的socket 编程 熟悉UDP协议、PPP协议 熟悉GPRS 使用socket 编写代理服务器 使用socket 编写路由器 编写许可证服务器 指出TCP和UDP的优缺点 编写一个web服务器 编写一个运行在 ARM平台的网络播放器10、GUI 程序开发GUI基础 嵌入式系统GUI类型 编译QT 进行QT开发熟悉嵌入式系统常用的GUI 能够进行QT编程使用QT编写“Hello,World”程序 调试一个加入信号/槽的实例 通过重载QWidget 类方法处理事件11、Linux 字符设备驱动程序设备驱动程序基础知识 Linux系统的模块 字符设备驱动分析 fs_operation结构 加载驱动程序了解设备驱动程序的概念 了解Linux字符设备驱动程序结构 能够编写字符设备驱动程序编写Skull驱动 编写键盘驱动 编写I/O驱动 分析一个看门狗驱动程序 对比Linux2.6内核与2.4内核中字符设备驱动的不同Linux 块设备驱动程序块设备驱动程序工作原理 典型的块设备驱动程序分析 块设备的读写请求队列了解Linux块设备驱动程序结构 能够编写简单的块设备驱动程序比较字符设备与块设备的异同 编写MMC卡驱动程序 分析一个文件系统 对比Linux2.6内核与2.4内核中块设备驱动的不同12、文件系统虚拟文件系统 文件系统的建立 ramfs内存文件系统 proc文件系统 devfs 文件系统 MTD技术简介 MTD块设备初始化 MTD块设备的读写操作了解Linux系统的文件系统 了解嵌入式Linux的文件系统 了解MTD技术 能够编写简单的文件系统为 ARM9开发板添加 MTD支持 移植JFFS2文件系统 通过proc文件系统修改操作系统参数 分析romfs 文件系统源代码 创建一个cramfs 文件系统无论选择哪一方向,基本的linux的知识是需要具备的,其他还需要掌握的知识有ARM(最常用的一款嵌入式处理器)和C语言编程,每一方面知识的掌握熟练程度都最终决定了个人进行嵌入式linux开发的综合能力。 更多详情来源:《华清远见嵌入式学院》

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