嵌入式系统开发.docx
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嵌入式系统开发
目录
多进程程序设计2
1.摘要2
2.设计目的2
3.设计要求2
4.设计原理3
5.功能设计3
5.1任务进程的建立3
5.2子进程创建子进程4
5.3管道通信的实现5
5.4进程C的LS-L指令9
6.心得体会10
7.参考文献10
附录：
程序代码11
多进程程序设计
1.摘要
众所周知，目前市场火爆的是嵌入式控制系统，单片机属于嵌入式控制系统的控制器，单片机执行的任务单一，分时复用是其应用宗旨。
而嵌入式系统是多个任务之间的执行，这里的任务就是指进程的启动，它意味着在操作系统进程表中注册过一个新项目，为这个新进程分配独有的数据去、指令区，在指令区中装载属于它的程序代码等等。
创建新进程后，原进程的执行流继续执行，新进程的执行流继续执行，新进程产生了一个新的执行流开始执行，执行流一分为二。
这要与进程更改操作区分，进程更改只不过是让执行流跳转到外部指令区中执行，等到外部指令完成后，执行流再跳回到原指令区。
2.设计目的
本课程设计通过设计多进程程序，掌握创建多进程的方法，掌握通过有名管道实现进程之间的通信，掌握进程中运行现有程序的方法。
3.设计要求
1）创建子进程1及子进程2。
2）子进程1创建子进程A、B，子进程1等待子进程A、B退出后退出。
3）子进程A、B之间通过有名管道FIFO1进行通信，实现生产者-消费者功能。
4）子进程2创建子进程C、D，子进程C运行“ls–l”命令，子进程D通过有名管道FIFO1作为消费者与进程A通信。
4.设计原理
图1
5.功能设计
5.1任务进程的建立
在LINUX系统下，只有一个语句可以启动新进程，那就是fork函数的调用，类似于WINDOWS系统下API函数的调用。
Fork函数一旦被某个进程的执行流执行，会创建一个新的进程，此进程是挂名在原进程之下，被称为父进程，新生成的的进程被称为子进程。
唯一不同的是，fork（）语句返回给父进程的值是子进程编号，而返回给子进程的值是0。
样例参考代码如下：
Intmain（）
{
Pid_tchild1,child2,child;
child1=fork（）;
child2=fork（）;
if（child1==-1）
{
printf（“child1forkerror\n”）;
exit
（1）;
}
elseif（child1==0）
{
printf（“Iamchild1\n”）;
}
}
样例参考代码的验证：
图2
5.2子进程创建子进程
通过上面子进程的创建，下面创建子进程1的子进程A、B的创建，创建原理大致相同，
在实现成功建立子进程1的情况下，再创建子进程A、B的创建。
部分样例参考代码如下：
elseif（child1==0）
{
printf（"constructthefirstchild\n"）;
A=fork（）;
B=fork（）;
if（A<0）
{
printf（"forktheAerror\n"）;
exit（0）;
}
elseif（A==0）
{
printf（"forktheAsucess.\n"）;
exit（0）;
}
exit（0）;
if（B<0）
{
printf（"forktheBerror\n"）;
exit（0）;
}
elseif（B==0）
{
printf（"forktheBsuccess.\n"）;
exit（0）;
}
exit（0）;
}
printf（"quiltthechild1,it’sover\n"）;
exit（0）;
}
5.3管道通信的实现
首先我们应该明白我们为什么要使用管道通信，了解了为什么才能明白管道通信的作用，以及以后要不要使用管道通信，和怎么使用管道通信的问题。
下面我来阐述下我对此问题的理解。
管道通信主要应用于要在不相关的进程间数据交换，这样我们使用FIFO队列文件管理就可以实现进程间的数据交换，区别于单片机的地方也在于此，单片机暂停当前任务去执行别的任务只有靠中断完成。
FIFO文件通常也称为命名管道（namedpipe）。
命名管道是一种特殊类型的文件，它在文件系统中以文件名的形式存在。
5.3.1创建命名管道
方式1：
mknodfilenamep
方式2：
调用mkfifo函数
int mkfifo（const char *pathname, mode_t mode）;
int mknod（const char *pathname, mode_t mode | S_FIFO, （dev_t）0）;
创建结果：
图3
5.3.2生产者和消费者通信
所谓的生产者和消费者二者的关系举个例子是这样的，生产者将货物搬上销售架，消费者是买走货物。
这里面有三个物体生产者和消费者还有一个购物平台，对应到计算机的世界里生产者是数据提供的一方，而消费者是使用数据的一方，中间变量购物平台是计算机里的寄存器。
生产者样例参考代码：
#define FIFO_NAME "/tmp/my_fifo1"
#define BUFFER_SIZE PIPE_BUF
#define TEN_MSG （1024 * 1024 * 10）
int main（）
{
int pipe_fd;
int res;
int open_mode = O_WRONLY;
int bytes_sent = 0;
char buffer[BUFFER_SIZE + 1]; //缓存
printf（"Productor Program beginning...\n"）; //初始化程序
if（access（FIFO_NAME, F_OK） == -1）//检查FIFO文件是否存在
{
res = mkfifo（FIFO_NAME, 0777）;
if（res !
= 0）
{
fprintf（stderr, "Could not create fifo %s\n", FIFO_NAME）;
exit（EXIT_FAILURE）;
}
}
printf（"Process %d opening FIFO O_WRONLY\n", getpid（））;
pipe_fd = open（FIFO_NAME, open_mode）; //检查完毕，打开FIFO文件
printf（"Process %d result %d\n", getpid（）, pipe_fd）;
if（pipe_fd !
= -1）
{
while（bytes_sent < TEN_MSG）{
res = write（pipe_fd, buffer, BUFFER_SIZE）; //向FIFO写入数据
if（res == -1）
{
fprintf（stderr, "Write error on pipe\n"）;
exit（EXIT_FAILURE）;
}
bytes_sent += res;
}
（void）close（pipe_fd）;
}
Else
{
exit（EXIT_FAILURE）;
}
printf（"Process %d finished\n", getpid（））;
exit（EXIT_SUCCESS）;
}
代码运行：
图4
消费者样例代码程序
#define FIFO_NAME "/tmp/my_fifo"
#define BUFFER_SIZE PIPE_BUF
int main（）
{
int pipe_fd;
int res;
int open_mode = O_RDONLY;
char buffer[BUFFER_SIZE + 1];
int bytes = 0;
printf（"COnsumer Program beginning..."）;
memset（buffer,'\0', sizeof（buffer））;
printf（"Process %d opeining FIFO O_RDONLY\n", getpid（））;
pipe_fd = open（FIFO_NAME, open_mode）;
printf（"Process %d result %d\n", getpid（）, pipe_fd）;
if （pipe_fd !
= -1）
{
Do
{
res = read（pipe_fd, buffer, BUFFER_SIZE）;
bytes += res;
}while（res > 0）;
close（pipe_fd）;
}
else
{
exit（EXIT_FAILURE）;
}
printf（"Process %d finished, %d bytes read\n", getpid（）, bytes）;
exit（EXIT_SUCCESS）;
}
代码运行结果：
图5
5.4进程C的LS-L指令
部分代码如下：
elseif（C==0）
{
printf（"forktheCsucess.\n"）;
printf（"Iamchild1andIexcute’ls-l’\n"）;
if（execlp（“ls”,”ls”,”-l”,NULL）<0）
{
printf（“child1exclperror\n”）;
}
exit（0）;
}
运行图示：
图6
6.心得体会
通过本次设计，让我对LINUX系统用了一点了解，同时过程当中遇到过很多问题，通过与室友和同学讨论，最终还是取得了一定的收获，团队合作才能共赢，集思广益才能发挥出团队的创造力。
对于嵌入式系统，我也只是入门级别的，以后如果从事嵌入式系统的设计和开发是远远不够的，还有很长的一段路要走。
正所谓师傅领进门，修行在个人，显然我没达到古人求知的境界，修行不够，自我能力尚待提高，不过我有信心能弄明白所学的，如果我有幸从事嵌入式。
最后在这里我要向我们的老师表达崇高的敬意，在您的帮助下，我有了一定的收获，也意识到了自己身处的位置，继续学习，永远不忘老师的教诲
7.参考文献
1.刘丽.LINUX子进程创建方法[J].计算机科学,2014,10（15）:
2-3
2.张勇、杨帅.基于LINUX进程间通信方法[J/OL].
3.刘明.LINUX[J].计算机科学,2011,10（03）:
01-06
4.王晶.进程间通信[J].计算机科学,2009,10（02）:
01-02
5.王月.LINUX子进程创建[J].中国学术期刊,2008,13（15）:
02-06
附录：
程序代码
创建进程代码如下：
#include
#include
#include
intmain（int）
{
pid_tchild1,child2,A,B;
if（（child1=fork（））<0）
{
printf（"forkchild1error\n"）;
exit（0）;
}
elseif（child1==0）
{
printf（"constructthefirstchild\n"）;
A=fork（）;
B=fork（）;
if（A<0）
{
printf（"forktheAerror\n"）;
exit（0）;
}
elseif（A==0）
{
printf（"forktheAsucess.\n"）;
exit（0）;
}
exit（0）;
if（B<0）
{
printf（"forktheBerror\n"）;
exit（0）;
}
elseif（B==0）
{
printf（"forktheBsuccess.\n"）;
exit（0）;
}
exit（0）;
}
printf（"quiltthechild1,it’sover\n"）;
exit（0）;
if（（child2=fork（））<0）
{
printf（"forkthechild2error\n"）;
exit（0）;
}
elseif（child2==0）
{
printf（"constructthesecondchild\n"）;
C=fork（）;
D=fork（）;
if（C<0）
{
printf（"forktheCerror\n"）;
exit（0）;
}
elseif（C==0）
{
printf（"forktheCsucess.\n"）;
printf（"Iamchild1andIexcute’ls-l’\n"）;
if（execlp（“ls”,”ls”,”-l”,NULL）<0）
{
Printf（“Child1exclperror\n”）;
}
exit（0）;
}
exit（0）;
if（D<0）
{
printf（"forktheDerror\n"）;
exit（0）;
}
elseif（D==0）
{
printf（"forktheDsuccess.\n"）;
exit（0）;
}
exit（0）;
}
printf（"quiltthechild2,it’sover\n"）;
exit（0）;
}
A生产者程序：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define FIFO_NAME "/tmp/my_fifo"
#define BUFFER_SIZE PIPE_BUF
#define TEN_MSG （1024 * 1024 * 10）
int main（）
{
int pipe_fd;
int res;
int open_mode = O_WRONLY;
int bytes_sent = 0;
char buffer[BUFFER_SIZE + 1];
printf（"Productor Program beginning...\n"）;
//检查FIFO文件是否存在
if（access（FIFO_NAME, F_OK） == -1）{
res = mkfifo（FIFO_NAME, 0777）;
if（res !
= 0）{
fprintf（stderr, "Could not create fifo %s\n", FIFO_NAME）;
exit（EXIT_FAILURE）;
}
}
printf（"Process %d opening FIFO O_WRONLY\n", getpid（））;
//打开FIFO文件
pipe_fd = open（FIFO_NAME, open_mode）;
printf（"Process %d result %d\n", getpid（）, pipe_fd）;
if（pipe_fd !
= -1）{
while（bytes_sent < TEN_MSG）{
res = write（pipe_fd, buffer, BUFFER_SIZE）; //向FIFO写入数据
if（res == -1）{
fprintf（stderr, "Write error on pipe\n"）;
exit（EXIT_FAILURE）;
}
bytes_sent += res;
}
（void）close（pipe_fd）;
}
else{
exit（EXIT_FAILURE）;
}
printf（"Process %d finished\n", getpid（））;
exit（EXIT_SUCCESS）;
}
B消费者代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#define FIFO_NAME "/tmp/my_fifo"
#define BUFFER_SIZE PIPE_BUF
int main（）
{
int pipe_fd;
int res;
int open_mode = O_RDONLY;
char buffer[BUFFER_SIZE + 1];
int bytes = 0;
printf（"COnsumer Program beginning..."）;
memset（buffer,'\0', sizeof（buffer））;
printf（"Process %d opeining FIFO O_RDONLY\n", getpid（））;
pipe_fd = open（FIFO_NAME, open_mode）;
printf（"Process %d result %d\n", getpid（）, pipe_fd）;
if （pipe_fd !
= -1）
{
do{
res = read（pipe_fd, buffer, BUFFER_SIZE）;
bytes += res;
}while（res > 0）;
close（pipe_fd）;
}
else
{
exit（EXIT_FAILURE）;
}
printf（"Process %d finished, %d bytes read\n", getpid（）, bytes）;
exit（EXIT_SUCCESS）;
}
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