嵌入式軟件開發(fā)技術(shù)：第2章 嵌入式文件IO編程

嵌入式編程技術(shù)

課程總體情況成績(jī)：期末考試80%，平時(shí)10（考勤+作業(yè)），實(shí)驗(yàn)10%學(xué)時(shí)安排：教師授課32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)32學(xué)時(shí)教材：《從實(shí)踐中學(xué)嵌入式Linux應(yīng)用程序開發(fā)》重點(diǎn)內(nèi)容：嵌入式文件I/O編程、多任務(wù)編程、進(jìn)程間通信、多線程編程、網(wǎng)絡(luò)編程、設(shè)備驅(qū)動(dòng)編程。補(bǔ)充內(nèi)容：QT編程（GUI）、BOA移植及編程學(xué)習(xí)方法：理解+實(shí)踐3

第2章嵌入式文件I/O編程在Linux系統(tǒng)中，大部分設(shè)備都會(huì)抽象成一個(gè)文件，這樣對(duì)它們的操作就像對(duì)文件的操作一樣。在嵌入式應(yīng)用開發(fā)中，文件I/O編程是最常用也是最基本的內(nèi)容。

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第2章嵌入式文件I/O編程系統(tǒng)調(diào)用及用戶編程接口系統(tǒng)調(diào)用、用戶編程接口、系統(tǒng)命令的概念Linux文件I/O系統(tǒng)概述虛擬文件系統(tǒng)VFS、Linux中文件及文件描述符底層文件I/O操作基本文件操作、文件鎖、多路復(fù)用嵌入式Linux串口應(yīng)用編程標(biāo)準(zhǔn)I/O編程文件讀寫及上鎖綜合實(shí)例5

2.1.1系統(tǒng)調(diào)用

2.1Linux系統(tǒng)調(diào)用及用戶編程接口系統(tǒng)調(diào)用是指操作系統(tǒng)提供給用戶程序調(diào)用的一組“特殊”接口，用戶程序可以通過這組“特殊”接口獲得操作系統(tǒng)內(nèi)核提供的服務(wù)。例如用戶可以通過進(jìn)程控制相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用來創(chuàng)建進(jìn)程、實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間的通信等。在Linux中，為了更好地保護(hù)內(nèi)核空間，將程序的運(yùn)行空間分為內(nèi)核空間和用戶空間（也稱為內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)），用戶進(jìn)程在通常情況下不允許訪問內(nèi)核數(shù)據(jù)，也無法使用內(nèi)核函數(shù)，只能在用戶空間操作用戶數(shù)據(jù)，調(diào)用用戶空間的函數(shù)。6

2.1.1系統(tǒng)調(diào)用

2.1Linux系統(tǒng)調(diào)用及用戶編程接口Linux系統(tǒng)調(diào)用非常精簡(jiǎn)，它繼承了Unix系統(tǒng)調(diào)用中最基本的部分。這些系統(tǒng)調(diào)用按照功能邏輯大致可以分為進(jìn)程控制、進(jìn)程間通信、文件系統(tǒng)控制、存儲(chǔ)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、套接字控制、用戶管理等幾類。7

2.1.2用戶編程接口

2.1Linux系統(tǒng)調(diào)用及用戶編程接口系統(tǒng)調(diào)用并不直接與程序員進(jìn)行交互，實(shí)際使用中程序員調(diào)用的通常是用戶編程接口（API）。例如：創(chuàng)建進(jìn)程的API函數(shù)fork()對(duì)應(yīng)于內(nèi)核空間的sys_fork()系統(tǒng)調(diào)用。一些API函數(shù)需要幾個(gè)系統(tǒng)調(diào)用來共同完成函數(shù)的功能,也有一些API函數(shù)不需要調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用。8

2.1.2用戶編程接口

2.1Linux系統(tǒng)調(diào)用及用戶編程接口在Linux中，用戶編程接口（API）遵循了在Unix中最流行的應(yīng)用編程界面標(biāo)準(zhǔn)——POSIX（PortableOperatingSystemInterface）標(biāo)準(zhǔn)。POSIX標(biāo)準(zhǔn)是由IEEE和ISO/IEC共同開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。該標(biāo)準(zhǔn)基于當(dāng)時(shí)現(xiàn)有的Unix實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，描述了操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用編程接口（實(shí)際上就是API），用于保證應(yīng)用程序可以在源代碼一級(jí)上在多種操作系統(tǒng)上移植運(yùn)行。這些系統(tǒng)調(diào)用編程接口主要是通過C庫（libc）實(shí)現(xiàn)的。9

2.1.3系統(tǒng)命令

2.1Linux系統(tǒng)調(diào)用及用戶編程接口系統(tǒng)命令相對(duì)API更高了一層，它實(shí)際上一個(gè)可執(zhí)行程序，它的內(nèi)部引用了用戶編程接口（API）來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，它們之間的關(guān)系如圖：10

2.2.1虛擬文件系統(tǒng)

Linux系統(tǒng)成功的關(guān)鍵因素之一就是具有與其他操作系統(tǒng)和諧共存的能力。Linux的文件系統(tǒng)由兩層結(jié)構(gòu)構(gòu)建。第一層是虛擬文件系統(tǒng)（VFS），第二層是各種不同的具體的文件系統(tǒng)。

2.2Linux文件I/O系統(tǒng)概述11

2.2.1虛擬文件系統(tǒng)

2.2Linux文件I/O系統(tǒng)概述

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2.2.2Linux中文件及文件描述符

Linux目前支持7種文件類型：普通文件、目錄文件、鏈接文件、塊設(shè)備文件、字符設(shè)備文件、管道文件、套接字文件。

對(duì)于Linux而言，所有對(duì)設(shè)備和文件的操作都是使用文件描述符來進(jìn)行的。文件描述符是一個(gè)非負(fù)的整數(shù)，它是一個(gè)索引值，并指向在內(nèi)核中每個(gè)進(jìn)程打開文件的記錄表。當(dāng)打開一個(gè)現(xiàn)存文件或創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，內(nèi)核就向進(jìn)程返回一個(gè)文件描述符；當(dāng)需要讀寫文件時(shí)，也需要把文件描述符作為參數(shù)傳遞給相應(yīng)的函數(shù)。

2.2Linux文件I/O系統(tǒng)概述13

2.2.2Linux中文件及文件描述符

基于文件描述符的I/O操作是Linux中最常用的操作之一。例如一個(gè)進(jìn)程啟動(dòng)時(shí)，都會(huì)打開3個(gè)文件：標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)出錯(cuò)處理。2.2Linux文件I/O系統(tǒng)概述文件描述符宏標(biāo)準(zhǔn)輸入0STDIN_FILENO標(biāo)準(zhǔn)輸出1STDOUT_FILENO標(biāo)準(zhǔn)出錯(cuò)2STDERR_FILENO14

文件I/O操作的系統(tǒng)調(diào)用主要有5個(gè)函數(shù)：open()、read()、write()、lseek()和close()。這些函數(shù)的特點(diǎn)是不帶緩存，直接對(duì)文件（包括設(shè)備）進(jìn)行讀寫操作。這些函數(shù)是Posix的組成部分，但不是ANSIC的組成部分。2.3底層文件I/O操作15

2.3.1基本文件操作open函數(shù)是用于打開或創(chuàng)建文件，在打開或創(chuàng)建文件時(shí)可以指定文件的屬性及用戶的權(quán)限等各種參數(shù)。所需頭文件：

#include<sys/types.h> #include<sys/stat.h>

#include<fcntl.h>原型：

intopen(constchar*pathname,intflags,intperms)

2.3底層文件I/O操作16

2.3.1基本文件操作open函數(shù)語法要點(diǎn)

2.3底層文件I/O操作17

2.3.1基本文件操作open函數(shù)語法要點(diǎn)

2.3底層文件I/O操作18

2.3.1基本文件操作close()函數(shù)是用于關(guān)閉一個(gè)被打開的文件。close函數(shù)語法要點(diǎn)：

2.3底層文件I/O操作19

2.3.1基本文件操作read()函數(shù)是用于將從指定的文件描述符中讀出的數(shù)據(jù)放到緩存區(qū)中，并返回實(shí)際讀入的字節(jié)數(shù)。read函數(shù)語法要點(diǎn)：

2.3底層文件I/O操作20

2.3.1基本文件操作write()函數(shù)是用于向打開的文件寫數(shù)據(jù)，寫操作從文件的當(dāng)前指針位置開始。write函數(shù)語法要點(diǎn)：

2.3底層文件I/O操作21

2.3.1基本文件操作lseek()函數(shù)是用于在指定的文件描述符中將文件指針定位到相應(yīng)的位置。lseek函數(shù)語法要點(diǎn)：

2.3底層文件I/O操作22

2.3.1基本文件操作lseek()函數(shù)是用于在指定的文件描述符中將文件指針定位到相應(yīng)的位置。lseek函數(shù)語法要點(diǎn)：

2.3底層文件I/O操作23

2.3.1基本文件操作函數(shù)使用示例：

基本功能：從一個(gè)文件（源文件）中讀取最后10KB的數(shù)據(jù)并復(fù)制到另一個(gè)文件（目標(biāo)文件）。源文件以只讀方式打開，目標(biāo)文件以只寫方式打開。若目標(biāo)文件不存在，可以創(chuàng)建并設(shè)置權(quán)限的初始值為644，即文件的所有者可讀可寫，文件所屬組和其他用戶只能讀。

2.3底層文件I/O操作24

2.3.1基本文件操作#include<unistd.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#include<stdlib.h>#include<stdio.h>#define BUFFER_SIZE 1024 /*每次讀寫緩存大小#define SRC_FILE_NAME "src_file" /*源文件名*/#define DEST_FILE_NAME "dest_file"/*目標(biāo)文件名*/#define OFFSET 10240 /*復(fù)制的數(shù)據(jù)大小*/2.3底層文件I/O操作25

2.3.1基本文件操作intmain(){ intsrc_file,dest_file; unsignedcharbuff[BUFFER_SIZE]; intreal_read_len; /*以只讀方式打開源文件*/ src_file=open(SRC_FILE_NAME,O_RDONLY); /*以只寫方式打開目標(biāo)文件，若此文件不存在則創(chuàng)建該文件，訪問權(quán)限值為644*/ dest_file=open(DEST_FILE_NAME,O_WRONLY|O_CREAT, S_IRUSR|S_IWUSR|S_IRGRP|S_IROTH); if(src_file<0||dest_file<0) { printf("Openfileerror\n"); exit(1); }2.3底層文件I/O操作26

2.3.1基本文件操作 lseek(src_file,-OFFSET,SEEK_END); /*讀取源文件的最后10KB數(shù)據(jù)并寫到目標(biāo)文件中，每次讀寫1KB*/ while((real_read_len=read(src_file,buff,sizeof(buff)))>0) { write(dest_file,buff,real_read_len); } close(dest_file); close(src_file); return0;}2.3底層文件I/O操作27

2.3.2文件鎖在文件已經(jīng)共享的情況下，為避免競(jìng)爭(zhēng)共享資源產(chǎn)生錯(cuò)誤，Linux通常的方法是給文件上鎖。建議性鎖：每個(gè)要求上鎖文件的進(jìn)程都要檢查是否有鎖存在，并尊重已有的鎖。強(qiáng)制性鎖：由內(nèi)核執(zhí)行。當(dāng)一個(gè)文件被上鎖進(jìn)行寫入操作的時(shí)候，內(nèi)核將阻止其他進(jìn)程對(duì)其進(jìn)行讀寫操作。記錄鎖：對(duì)文件的某一記錄上鎖，又分為讀取鎖（共享鎖）和寫入鎖（排斥鎖）。實(shí)現(xiàn)文件上鎖的函數(shù)：lockf()和fcntl()。2.3底層文件I/O操作28

2.3.2文件鎖fcntl()函數(shù)具有很豐富的功能，它可以對(duì)已打開的文件描述符進(jìn)行各種操作，不僅包括管理文件鎖，還包括獲得設(shè)置文件描述符和文件描述符標(biāo)志、文件描述符的復(fù)制等很多功能。

2.3底層文件I/O操作29

2.3.2文件鎖fcntl()函數(shù)語法要點(diǎn)

2.3底層文件I/O操作30

2.3.2文件鎖fcntl()函數(shù)語法要點(diǎn)

2.3底層文件I/O操作31

2.3.2文件鎖fcntl()函數(shù)第三個(gè)參數(shù)lock說明lock為flock類型的結(jié)構(gòu)體，flock的定義為：structflock { shortl_type; off_tl_start; shortl_whence;

off_tl_len; pid_tl_pid;}

2.3底層文件I/O操作32

2.3.2文件鎖fcntl()函數(shù)第三個(gè)參數(shù)lock說明

2.3底層文件I/O操作對(duì)整個(gè)文件加鎖：l_start設(shè)為0，l_whence設(shè)為SEEK_SET，l_len設(shè)為0。33

2.3.2文件鎖fcntl()使用實(shí)例源文件1：lock_set.cintlock_set(intfd,inttype){ structflocklock; lock.l_whence=SEEK_SET; lock.l_start=0; lock.l_len=0; lock.l_type=type; lock.l_pid=-1;

2.3底層文件I/O操作34

2.3.2文件鎖fcntl()使用實(shí)例 /*判斷文件是否可以上鎖*/ fcntl(fd,F_GETLK,&lock); if(lock.l_type!=F_UNLCK) { /*判斷文件不能上鎖的原因*/ if(lock.l_type==F_RDLCK)/*該文件已有讀取鎖*/ { printf("Readlockalreadysetby%d\n",lock.l_pid); } elseif(lock.l_type==F_WRLCK)/*該文件已有寫入鎖*/ { printf("Writelockalreadysetby%d\n",lock.l_pid); } }

2.3底層文件I/O操作35

2.3.2文件鎖fcntl()使用實(shí)例 /*l_type可能已被F_GETLK修改過*/ lock.l_type=type; /*根據(jù)不同的type值進(jìn)行阻塞式上鎖或解鎖*/ if((fcntl(fd,F_SETLKW,&lock))<0) { printf("Lockfailed:type=%d\n",lock.l_type); return1; }

switch(lock.l_type) { caseF_RDLCK: {

printf("Readlocksetby%d\n",getpid()); } break;

2.3底層文件I/O操作36

2.3.2文件鎖fcntl()使用實(shí)例 caseF_WRLCK: { printf("Writelocksetby%d\n",getpid()); } break; caseF_UNLCK: { printf("Releaselockby%d\n",getpid()); return1;

} break; default: break; }/*endofswitch*/ return0;

}

2.3底層文件I/O操作37

2.3.2文件鎖fcntl()使用實(shí)例主程序源文件：write_lock.c#include<unistd.h>#include<sys/file.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include"lock_set.c"intmain(void)

{ intfd; fd=open("hello",O_RDWR|O_CREAT,0644);

2.3底層文件I/O操作38

2.3.2文件鎖fcntl()使用實(shí)例 if(fd<0)

{ printf("Openfileerror\n"); exit(1); } /*給文件上寫入鎖*/ lock_set(fd,F_WRLCK); getchar(); /*給文件解鎖*/ lock_set(fd,F_UNLCK); getchar(); close(fd); return0;}

2.3底層文件I/O操作39

2.3.2文件鎖fcntl()使用實(shí)例2——讀取鎖主程序源文件：fcntl_read.c#include<unistd.h>#include<sys/file.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include"lock_set.c"intmain(void)

{ intfd; fd=open("hello",O_RDWR|O_CREAT,0644);

2.3底層文件I/O操作40

2.3.2文件鎖fcntl()使用實(shí)例 if(fd<0)

{ printf("Openfileerror\n"); exit(1); } /*給文件上寫入鎖*/ lock_set(fd,F_RDLCK); getchar(); /*給文件解鎖*/ lock_set(fd,F_UNLCK); getchar(); close(fd); return0;}

2.3底層文件I/O操作41

2.3.3多路復(fù)用I/O處理模型阻塞I/O模型若所調(diào)用的I/O函數(shù)沒有完成相關(guān)的功能，則會(huì)使進(jìn)程掛起，直到相關(guān)數(shù)據(jù)到達(dá)才會(huì)返回。如：

fcntl(fd,F_SETLKW,&lock);非阻塞模型 當(dāng)請(qǐng)求的I/O操作不能完成時(shí)，則不讓進(jìn)程睡眠，而且立即返回。如open()、read()、write()等操作

2.3底層文件I/O操作42

2.3.3多路復(fù)用I/O處理模型I/O多路轉(zhuǎn)接模型

如果請(qǐng)求的I/O操作阻塞，且它不是真正的阻塞I/O，而是讓其中的一個(gè)函數(shù)等待，在這期間，I/O還能進(jìn)行其他操作。信號(hào)驅(qū)動(dòng)I/O模型 在該模型下，進(jìn)程要定義信號(hào)處理程序，系統(tǒng)可以自動(dòng)捕獲特定信號(hào)的到來，從而啟動(dòng)I/O。 該模型的好處是當(dāng)?shù)却龜?shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，主程序繼續(xù)執(zhí)行，只有收到SIGIO信號(hào)時(shí)才去處理數(shù)據(jù)。2.3底層文件I/O操作43

2.3.3多路復(fù)用I/O處理模型異步I/O模型 在這種模型下，進(jìn)程先讓內(nèi)核啟動(dòng)I/O操作，并在整個(gè)操作完成后通知該進(jìn)程。 與信號(hào)驅(qū)動(dòng)I/O的區(qū)別：信號(hào)驅(qū)動(dòng)I/O由內(nèi)核通知進(jìn)程何時(shí)可以啟動(dòng)I/O，而異步I/O模型是由內(nèi)核通知進(jìn)程I/O操作何時(shí)完成。

2.3底層文件I/O操作44

2.3.3多路復(fù)用

select()和poll()函數(shù)屬于I/O多路轉(zhuǎn)接模型，是處理I/O復(fù)用的一個(gè)高效的方法。

它可以具體設(shè)置程序中每一個(gè)所關(guān)心的文件描述符的條件、希望等待的時(shí)間等，從select()和poll()函數(shù)返回時(shí)，內(nèi)核會(huì)通知用戶準(zhǔn)備好的文件描述符的數(shù)量、已準(zhǔn)備好的條件（或事件）等。通過使用select()和poll()函數(shù)的返回結(jié)果，就可以調(diào)用相應(yīng)的I/O處理函數(shù)了。2.3底層文件I/O操作45

2.3.3多路復(fù)用select()函數(shù)的語法格式：

2.3底層文件I/O操作46

2.3.3多路復(fù)用select()函數(shù)的語法格式：

2.3底層文件I/O操作47

2.3.3多路復(fù)用select()函數(shù)根據(jù)希望進(jìn)行的文件操作對(duì)文件描述符進(jìn)行了分類處理，對(duì)文件描述符的處理涉及4個(gè)宏函數(shù)：FD_ZERO(fd_set*set)： 清除一個(gè)文件描述符集FD_SET(intfd,fd_set*set)： 將一個(gè)文件描述符加入文 件描符集中FD_CLR(intfd,fd_set*set)： 將一個(gè)文件描述符從文件 描述符集中清除FD_ISSET(intfd,fd_set*set)：如果fd是set的一個(gè)元素， 則返回非零值。2.3底層文件I/O操作48

2.3.3多路復(fù)用structtimeout結(jié)構(gòu)體的定義（bits/time.h）：2.3底層文件I/O操作

structtimeval{__time_ttv_sec;/*Seconds.*/__suseconds_ttv_usec;/*Microseconds.*/};49

2.3.3多路復(fù)用——poll()函數(shù)poll函數(shù)語法格式：

2.3底層文件I/O操作50

2.3.3多路復(fù)用——poll()函數(shù)poll函數(shù)語法格式：intpoll(structpollfd*fds,intnumfds,inttimeout)

2.3底層文件I/O操作51

2.3.3多路復(fù)用——poll()函數(shù)poll函數(shù)語法格式：intpoll(structpollfd*fds,intnumfds,inttimeout)timeout:poll阻塞的超時(shí)時(shí)間(ms)，小于等于0表示無限等待。

2.3底層文件I/O操作52

2.3.3多路復(fù)用——實(shí)例 通過調(diào)用poll()函數(shù)來監(jiān)聽三個(gè)終端的輸入（分別重定向到兩個(gè)管道文件的虛擬終端以及主程序所運(yùn)行的虛擬終端）并分別進(jìn)行相應(yīng)的處理。

建立一個(gè)poll()函數(shù)監(jiān)視的讀文件描述符集，其中包含三個(gè)文件描述符，分別為標(biāo)準(zhǔn)輸入文件描述符和兩個(gè)管道文件描述符。通過監(jiān)視主程序的虛擬終端標(biāo)準(zhǔn)輸入來實(shí)現(xiàn)程序的控制（如程序結(jié)束）；以兩個(gè)管道作為數(shù)據(jù)輸入，主程序?qū)膬蓚€(gè)管道讀取的輸入字符串寫入到輸出文件（屏幕）。

2.3底層文件I/O操作53

2.3.3多路復(fù)用——實(shí)例#include<fcntl.h>#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<time.h>#include<errno.h>#include<poll.h>#defineMAX_BUFFER_SIZE 1024 /*緩沖區(qū)大小*/#defineIN_FILES 3 /*多路復(fù)用輸入文件數(shù)目*/#defineTIME_DELAY 60000 /*超時(shí)時(shí)間秒數(shù):60秒*/#defineMAX(a,b) ((a>b)?(a):(b))

2.3底層文件I/O操作小技巧：查看使用某個(gè)函數(shù)時(shí)需要哪些頭文件：man函數(shù)名

錯(cuò)誤信息處理:

全局變量errnovoidperror(constchar*s);char*strerror(interrno);54

2.3.3多路復(fù)用——實(shí)例intmain(void){ structpollfdfds[IN_FILES]; charbuf[MAX_BUFFER_SIZE]; inti,res,real_read,maxfd;

/*首先按一定的權(quán)限打開兩個(gè)源文件*/ fds[0].fd=0; if((fds[1].fd=open("in1",O_RDONLY|O_NONBLOCK))<0) { printf("Openin1error\n"); return1; }

2.3底層文件I/O操作55

2.3.3多路復(fù)用——實(shí)例

if((fds[2].fd=open("in2",O_RDONLY|O_NONBLOCK))<0) { printf("Openin2error\n"); return1; }

/*取出兩個(gè)文件描述符中的較大者*/ for(i=0;i<IN_FILES;i++) { fds[i].events=POLLIN; }

2.3底層文件I/O操作56

2.3.3多路復(fù)用——實(shí)例 while(fds[0].events||fds[1].events||fds[2].events) { if(poll(fds,IN_FILES,0)<0) { printf("PollerrororTimeout\n"); return1; }2.3底層文件I/O操作57

2.3.3多路復(fù)用——實(shí)例for(i=0;i<IN_FILES;i++){ if(fds[i].revents)/*判斷在哪個(gè)文件上發(fā)生了事件*/ { memset(buf,0,MAX_BUFFER_SIZE); real_read=read(fds[i].fd,buf,MAX_BUFFER_SIZE); if(real_read<0) { if(errno!=EAGAIN) { return1;/*系統(tǒng)錯(cuò)誤，結(jié)束運(yùn)行*/ } } elseif(!real_read) { close(fds[i].fd); fds[i].events=0;/*取消對(duì)該文件的監(jiān)聽*/ }

2.3底層文件I/O操作對(duì)不同的輸入做相應(yīng)處理……58

2.3.3多路復(fù)用——實(shí)例else{ if(i==0)/*如果在標(biāo)準(zhǔn)輸入上有數(shù)據(jù)輸入時(shí)*/ { if((buf[0]=='q')||(buf[0]=='Q')){ return1;/*輸入"q"或"Q"則會(huì)退出*/ } } else {/*將讀取的數(shù)據(jù)輸出到終端上*/ buf[real_read]='\0'; printf("%s",buf); } }/*endofifreal_read*/ }/*endofifrevents*/ }/*endoffor*/ }/*endofwhile*/ exit(0);}

2.3底層文件I/O操作59

2.3.3多路復(fù)用——實(shí)例如何驗(yàn)證該多路復(fù)用程序？編譯程序；創(chuàng)建兩個(gè)管道；

mknodin1p mknodin2p啟動(dòng)實(shí)例程序；啟動(dòng)兩個(gè)新的虛擬終端，通過輸出重定向的方法向管道輸出數(shù)據(jù)。

cat>in1cat>in2在控制終端輸入q或Q，退出程序。2.3底層文件I/O操作60

2.4.1串口編程基礎(chǔ)知識(shí)常見的數(shù)據(jù)通信的基本方式可分為并行通信與串行通信兩種。并行通信是指利用多條數(shù)據(jù)傳輸線將一個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)的各比特位同時(shí)傳送。它的特點(diǎn)是傳輸速度快，適用于傳輸距離短且傳輸速度較高的通信。串行通信是指利用一條傳輸線將數(shù)據(jù)以比特位為單位順序傳送。特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，利用簡(jiǎn)單的線纜就可實(shí)現(xiàn)通信，降低成本，適用于傳輸距離長(zhǎng)且傳輸速度較慢的通信。2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程61

2.4.1串口編程基礎(chǔ)知識(shí)串口是計(jì)算機(jī)一種常用的接口，常用的串口有RS-232-C接口。

DB9串口接口：2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程62

2.4.1串口編程基礎(chǔ)知識(shí)在Linux中，設(shè)備文件一般都位于/dev下，其中串口1和串中2對(duì)應(yīng)的設(shè)備名稱為“/dev/ttyS0”和“/dev/ttyS1”，對(duì)串口的讀寫可以使用簡(jiǎn)單的read()和write()函數(shù)來完成，所不同的是需要對(duì)串口的其他參數(shù)進(jìn)行配置。S3C2410X內(nèi)部有2個(gè)獨(dú)立的UART控制器，每個(gè)控制器都可以工作在Interrupt或DMA模式。UART的操作主要可分為以下幾個(gè)部分：數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收、產(chǎn)生中斷、設(shè)置波特率、Loopback模式、紅外模式以及硬軟流控模式。2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程63

2.4.2串口配置串口設(shè)置主要是設(shè)置structtermios結(jié)構(gòu)體的各個(gè)成員#include<termios.h>structtermios{ unsignedshortc_iflag; /*輸入模式標(biāo)志*/ unsignedshortc_oflag; /*輸出模式標(biāo)志*/ unsignedshortc_cflag; /*控制模式標(biāo)志*/ unsignedshortc_lflag; /*本地模式標(biāo)志*/ unsignedcharc_line; /*線路規(guī)程*/ unsignedcharc_cc[NCC]; /*控制特性*/ speed_t c_ispeed; /*輸入速度*/ speed_t c_ospeed; /*輸出速度*/};

2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程64

2.4.2串口配置終端的三種工作模式：規(guī)范模式：所有的輸入基于行進(jìn)行處理。用戶輸入行結(jié)束符之前，系統(tǒng)調(diào)用read()函數(shù)讀不到用戶輸入的任何字符。非規(guī)范模式：所有的輸入是即時(shí)有效的，不需要輸入行結(jié)束符，也不能進(jìn)行行編輯，參數(shù)MIN(c_cc[VMIN])和TIME(c_cc[VTIME])決定read()函數(shù)的調(diào)用方式。原始模式：一種特殊的非規(guī)范模式，此模式下所有輸入數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位進(jìn)行處理，而且終端不可回顯。通過在termios結(jié)構(gòu)的c_lflag中設(shè)置ICANNO標(biāo)志來定義終端是以規(guī)范模式還是以非規(guī)范模式工作；通過調(diào)用cfmakeraw()函數(shù)可以將終端設(shè)置為原始模式。

表2.11-2.152.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程65

2.4.2串口配置2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程66

2.4.2串口配置保存原先串口設(shè)置使用函數(shù)tcgetattr(fd,&old_cfg)。該函數(shù)得到由fd指向的終端的配置參數(shù)，并將它們保存于termios結(jié)構(gòu)變量old_cfg中。該函數(shù)還可以測(cè)試配置是否正確、該串口是否可用等。若調(diào)用成功，函數(shù)返回值為0，若調(diào)用失敗，函數(shù)返回值為1

if(tcgetattr(fd,&old_cfg)!=0){ perror("tcgetattr"); return-1; }2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程67

2.4.2串口配置設(shè)置工作模式調(diào)用cfmakeraw()函數(shù)可以將終端設(shè)置為原始模式，在后面的實(shí)例中，采用原始模式進(jìn)行串口數(shù)據(jù)通信。

cfmakeraw(&new_cfg);2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程68

2.4.2串口配置設(shè)置波特率設(shè)置波特率有專門的函數(shù)，用戶不能直接通過位掩碼來操作。設(shè)置波特率的主要函數(shù)有：cfsetispeed()和cfsetospeed()。cfsetispeed(&new_cfg,B115200);cfsetospeed(&new_cfg,B115200);2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程69

2.4.2串口配置設(shè)置字符大小與設(shè)置波特率不同，設(shè)置字符大小并沒有現(xiàn)成可用的函數(shù)，需要用位掩碼。一般首先去除數(shù)據(jù)位中的位掩碼，再重新按要求設(shè)置

new_cfg.c_cflag&=~CSIZE;/*用數(shù)據(jù)位掩碼清空數(shù)據(jù)位設(shè)置*/

new_cfg.c_cflag|=CS8;2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程70

2.4.2串口配置設(shè)置奇偶校驗(yàn)位設(shè)置奇偶校驗(yàn)位需要用到termios中的兩個(gè)成員：c_cflag和c_iflag。首先要激活c_cflag中的校驗(yàn)位使能標(biāo)志PARENB和是否要進(jìn)行校驗(yàn)，這樣會(huì)對(duì)輸出數(shù)據(jù)產(chǎn)生校驗(yàn)位，而輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)檢查。同時(shí)還要激活c_iflag中的對(duì)于輸入數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)使能（INPCK）。奇校驗(yàn)

new_cfg.c_cflag|=(PARODD|PARENB); new_cfg.c_iflag|=INPCK;偶校驗(yàn)

new_cfg.c_cflag|=PARENB; new_cfg.c_cflag&=~PARODD; new_cfg.c_iflag|=INPCK;2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程71

2.4.2串口配置設(shè)置停止位設(shè)置停止位是通過激活c_cflag中的CSTOPB而實(shí)現(xiàn)的。若停止位為一個(gè)，則清除CSTOPB，若停止位為兩個(gè)，則激活CSTOPB。

new_cfg.c_cflag&=~CSTOPB;//將停止位設(shè)置為一個(gè)比特

new_cfg.c_cflag|=CSTOPB; //將停止位設(shè)置為兩個(gè)比特2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程72

2.4.2串口配置設(shè)置最少字符和等待時(shí)間在對(duì)接收字符和等待時(shí)間沒有特別要求的情況下，可以將其設(shè)置為0，則在任何情況下read()函數(shù)立即返回，此時(shí)串口操作會(huì)設(shè)置為非阻塞方式。

new_cfg.c_cc[VTIME]=0; new_cfg.c_cc[VMIN]=0;2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程73

2.4.2串口配置清除串口緩沖串口在重新設(shè)置之前，需要對(duì)當(dāng)前的串口設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，這時(shí)就可調(diào)用在<termios.h>中聲明的tcdrain()、tcflow()、tcflush()等函數(shù)來處理目前串口緩沖中的數(shù)據(jù)。

inttcdrain(intfd);/*使程序阻塞，直到輸出緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢*/

inttcflow(intfd,intaction);/*用于暫?；蛑匦麻_始輸出*/

inttcflush(intfd,intqueue_selector);/*用于清空輸入/輸出緩沖區(qū)*/2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程74

2.4.2串口配置清除串口緩沖

tcflush()函數(shù)，對(duì)于在緩沖區(qū)中的尚未傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，或者收到的但是尚未讀取的數(shù)據(jù)，其處理方法取決于queue_selector的值，它可能的取值有以下幾種。 TCIFLUSH：對(duì)接收到而未被讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行清空處理。 TCOFLUSH：對(duì)尚未傳送成功的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行清空處理。 TCIOFLUSH：包括前兩種功能，即對(duì)尚未處理的輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行清空處理。示例：tcflush(fd,TCIFLUSH);

2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程75

2.4.2串口配置激活配置在完成全部串口配置之后，要激活剛才的配置并使配置生效。這里用到的函數(shù)是tcsetattr()，它的函數(shù)原型是：tcsetattr(intfd,intoptional_actions,conststructtermios*termios_p); 其中參數(shù)termios_p是termios類型的新配置變量。 參數(shù)optional_actions可能的取值有以下三種： TCSANOW：配置的修改立即生效。 TCSADRAIN：配置的修改在所有寫入fd的輸出都傳輸完畢之后生效。 TCSAFLUSH：所有已接受但未讀入的輸入都將在修改生效之前被丟棄。

2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程76

2.4.2串口配置串口配置示例intset_com_config(intfd,intbaud_rate, intdata_bits,charparity,intstop_bits){ structtermiosnew_cfg,old_cfg; intspeed; if(tcgetattr(fd,&old_cfg)!=0) { perror("tcgetattr"); return-1; }

new_cfg=old_cfg;

cfmakeraw(&new_cfg);/*配置為原始模式*/

2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程77

2.4.2串口配置串口配置示例 switch(baud_rate) { case2400: { speed=B2400; } ……

default: case115200: { speed=B115200; } break; }

cfsetispeed(&new_cfg,speed); cfsetospeed(&new_cfg,speed);2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程78

2.4.2串口配置串口配置示例

new_cfg.c_cflag&=~CSIZE; switch(data_bits)/*設(shè)置數(shù)據(jù)位*/ { case7: {

new_cfg.c_cflag|=CS7; } break; default: case8: {

new_cfg.c_cflag|=CS8; } break; }2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程79

2.4.2串口配置串口配置示例 switch(parity)/*設(shè)置奇偶校驗(yàn)位*/ { default: case'n': case'N': {

new_cfg.c_cflag&=~PARENB; new_cfg.c_iflag&=~INPCK;

} break; case'o': case'O': {

new_cfg.c_cflag|=(PARODD|PARENB); new_cfg.c_iflag|=INPCK;

} break;2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程80

2.4.2串口配置串口配置示例 case'e': case'E': { new_cfg.c_cflag|=PARENB; new_cfg.c_cflag&=~PARODD; new_cfg.c_iflag|=INPCK; } break; }2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程81

2.4.2串口配置串口配置示例 switch(stop_bits)/*設(shè)置停止位*/ { default: case1: {

new_cfg.c_cflag&=~CSTOPB; } break; case2: {

new_cfg.c_cflag|=CSTOPB; } }2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程82

2.4.2串口配置串口配置示例 /*設(shè)置等待時(shí)間和最小接收字符*/

new_cfg.c_cc[VTIME]=0; new_cfg.c_cc[VMIN]=1; tcflush(fd,TCIFLUSH);/*處理未接收字符*/ if((tcsetattr(fd,TCSANOW,&new_cfg))!=0)/*激活新配置*/ { perror("tcsetattr"); return-1; } return0;}2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程83

2.4.3串口使用打開串口使用open函數(shù)打開串口fd=open(“/dev/ttyS0”,O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY);O_NOCTTY:使打開的文件不成為這個(gè)進(jìn)程的控制終端O_NDELAY:設(shè)置為非阻塞方式。通知Linux系統(tǒng)，這個(gè)程序不關(guān)心DCD信號(hào)線所處的狀態(tài)（端口的另一端是否激活或者停止）。接下來可恢復(fù)串口為阻塞狀態(tài)，用于等待串口數(shù)據(jù)的讀入：fcntl(fd,F_SETFL,0);2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程84

2.4.3串口使用打開串口intopen_port(intcom_port){ intfd;#if(COM_TYPE==GNR_COM)/*使用普通串口*/ char*dev[]={"/dev/ttyS0","/dev/ttyS1","/dev/ttyS2"};#else/*使用USB轉(zhuǎn)串口*/ char*dev[]={"/dev/ttyUSB0","/dev/ttyUSB1","/dev/ttyUSB2"};#endif if((com_port<0)||(com_port>MAX_COM_NUM)) { return-1; }

2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程85

2.4.3串口使用打開串口

/*打開串口*/ fd=open(dev[com_port-1],O_RDWR|O_NOCTTY|O_NDELAY); if(fd<0) { perror("openserialport"); return(-1); }

if(fcntl(fd,F_SETFL,0)<0)/*恢復(fù)串口為阻塞狀態(tài)*/ { perror("fcntlF_SETFL\n"); }

returnfd;}2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程86

2.4.3串口使用讀寫串口使用read()、write()函數(shù)進(jìn)行串口的讀寫操作write(fd,buff,strlen(buff));read(fd,buff,BUFFER_SIZE);實(shí)例：寫串口的程序在宿主機(jī)上運(yùn)行，讀串口的程序在目標(biāo)板上運(yùn)行，用戶在宿主機(jī)上輸入信息，通過寫/讀程序發(fā)送到目標(biāo)板上。

2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程87

2.4.3串口使用寫串口程序

/*com_writer.c*/#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<errno.h>#include<termios.h>#include<fcntl.h>#defineHOST_COM_PORT1#defineBUFFER_SIZE1024#defineMAX_COM_NUM4#include“uart_api.h”

/*串口設(shè)置和打開函數(shù)*/2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程88

2.4.3串口使用寫串口程序

intmain(void){ intfd; charbuff[BUFFER_SIZE]; if((fd=open_port(HOST_COM_PORT))<0)/*打開串口*/ { perror("open_port"); return1; } if(set_com_config(fd,115200,8,'N',1)<0)/*配置串口*/ { perror("set_com_config"); return1; }2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程89

2.4.3串口使用寫串口程序

do { printf("Inputsomewords(enter'quit'toexit):");

memset(buff,0,BUFFER_SIZE); if(fgets(buff,BUFFER_SIZE,stdin)==NULL) { perror("fgets"); break; } write(fd,buff,strlen(buff)); }while(strncmp(buff,"quit",4)); close(fd); return0;}2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程90

2.4.3串口使用讀串口程序

/*com_reader.c*/#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<errno.h>#include<termios.h>#include<fcntl.h>#defineTARGET_COM_PORT1#defineBUFFER_SIZE1024#defineMAX_COM_NUM4#include"uart_api.h"2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程91

2.4.3串口使用讀串口程序

intmain(void){ intfd; charbuff[BUFFER_SIZE];

if((fd=open_port(TARGET_COM_PORT))<0)/*打開串口*/ { perror("open_port"); return1; } if(set_com_config(fd,115200,8,'N',1)<0)/*配置串口*/ { perror("set_com_config"); return1; }2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程92

2.4.3串口使用讀串口程序

do {

memset(buff,0,BUFFER_SIZE); if(read(fd,buff,BUFFER_SIZE)>0) { printf("Thereceivedwordsare:%s",buff); } }while(strncmp(buff,"quit",4)); close(fd); return0;}2.4嵌入式Linux串口應(yīng)用編程93

使用底層I/OAPI函數(shù)進(jìn)行文件操作時(shí)，Linux必須從用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)，執(zhí)行相應(yīng)的請(qǐng)求，然后再返回到用戶態(tài)。為提高程序的效率，應(yīng)盡量減少系統(tǒng)調(diào)用的次數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)I/O又稱為高級(jí)磁盤I/O，在文件I/O的基礎(chǔ)上進(jìn)行了封裝，目的是盡可能減少使用read()、write()等系統(tǒng)調(diào)用的數(shù)量。2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程94

標(biāo)準(zhǔn)I/O提供了3種類型的緩沖存儲(chǔ)：全緩沖：當(dāng)填滿標(biāo)準(zhǔn)I/O緩存后才進(jìn)行實(shí)際的I/O操作。對(duì)駐留在磁盤上的文件訪問通常是由標(biāo)準(zhǔn)I/O實(shí)施全緩沖的；行緩沖：當(dāng)在輸入和輸出中遇到行結(jié)束符時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)I/O庫執(zhí)行I/O操作。例如標(biāo)準(zhǔn)輸入和標(biāo)準(zhǔn)輸出。不帶緩沖：不對(duì)字符進(jìn)行緩沖。如果標(biāo)準(zhǔn)I/O函數(shù)寫若干字符到不帶緩沖的流中，則相當(dāng)于用write系統(tǒng)調(diào)用將這些字符寫到打開的文件上。2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程文件指針標(biāo)準(zhǔn)I/O為每個(gè)被使用的文件在內(nèi)存中開辟一個(gè)區(qū)域，用來存放文件的相關(guān)信息。這些信息被保存在一個(gè)由系統(tǒng)定義的結(jié)構(gòu)體類型FILE中。在標(biāo)準(zhǔn)I/O中，流(stream)用FILE*來描述，所有的操作都是圍繞流來進(jìn)行的。FILE的具體定義如下：in<stdio.h>typedefstruct_IO_FILEFILE2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程文件指針

in<libio.h>struct_IO_FILE{int_flags;……int_fileno;……}

FILE中的成員_fileno保存的就是流所對(duì)應(yīng)的文件描述符。標(biāo)準(zhǔn)I/O庫中預(yù)定義了3個(gè)流：標(biāo)準(zhǔn)輸入(stdin)、標(biāo)準(zhǔn)輸出(stdout)和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤(stderr)。97

2.5.1基本操作1.打開文件

打開文件有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，分別為：fopen()、fdopen()和freopen()。它們可以以不同的模式打開，但都返回一個(gè)指向FILE的指針，該指針指向?qū)?yīng)的I/O流。此后，對(duì)文件的讀寫都是通過這個(gè)FILE指針來進(jìn)行。fopen()可以指定打開文件的路徑和模式；fdopen()可以指定打開的文件描述符和模式；freopen()可以指定打開的文件、模式以及特定的I/O 流。2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程98

2.5.1基本操作1.打開文件

fopen函數(shù)：Openafileandcreateanewstreamforit.

2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程99

2.5.1基本操作1.打開文件

mode類似于open()函數(shù)中的flag，可以定義打開文件的訪問權(quán)限等，下面為mode的各種取值：其中“b”表示打開的文件為二進(jìn)制文件，而非純文本文件。

2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程100

2.5.1基本操作1.打開文件

fdopen()可以指定打開的文件描述符和模式。Createanewstreamthatreferstoanexistingsystemfiledescriptor.

mode取值同fopen

2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程101

2.5.1基本操作1.打開文件

freopen()除可指定打開的文件、模式外，還可指定特定的I/O流。

Openafile,replacinganexistingstreamwithit.

mode取值同fopen

2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程102

2.5.1基本操作2.關(guān)閉文件 關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)流文件的函數(shù)為fclose()，該函數(shù)將緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)全部寫入到文件中，并釋放系統(tǒng)所提供的文件資源。

fclose()函數(shù)格式：2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程2.5.2讀寫操作1.按字符讀/寫文件一次讀取或?qū)懭胍粋€(gè)字符，如果流是帶緩存的，由I/O函數(shù)來處理緩存。（1）函數(shù)說明在文件打開之后，可對(duì)文件流進(jìn)行讀寫等操作。其中讀文件的函數(shù)為fgetc/getc/getchar，寫文件的函數(shù)為fputc/putc/putchar。（2）函數(shù)格式頭文件#include<stdio.h>2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程2.5.2讀寫操作1.按字符讀/寫文件函數(shù)原型intfgetc(FILE*stream); /*從指定的文件流中讀取一個(gè)字符*/intgetc(FILE*stream);/*從指定的文件流中讀取一個(gè)字符*/intgetchar(void);/*從標(biāo)準(zhǔn)輸入讀取一個(gè)字符*/intfputc(intc,FILE*stream);/*往指定的文件流寫入一個(gè)字符*/intputc(intc,FILE*stream);/*往指定的文件流寫入一個(gè)字符*/intputchar(intc);/*往標(biāo)準(zhǔn)輸出寫入一個(gè)字符*/

函數(shù)返回值成功：讀取成功時(shí)返回讀取的字符/寫入成功時(shí)返回0失敗：EOF2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程2.按行讀/寫文件

一次讀取或?qū)懭胍恍?，通常以換行符作為一行的結(jié)束。（1）函數(shù)說明讀文件的函數(shù)為fgets，寫文件的函數(shù)為fputs/puts。（2）函數(shù)格式頭文件#include<stdio.h>

函數(shù)原型char*fgets(char*s,intn,FILE*stream);/*從流stream中最多讀取n-1個(gè)字符存放到緩沖區(qū)s*/intfputs(constchar*s,FILE*stream);/*將字符串s輸出到流stream*/intputs(constchar*s);/*將字符串s輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出*/2.5.2讀寫操作2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程2.按行讀/寫文件函數(shù)返回值fgets(成功：緩沖區(qū)的地址，即s的值/失?。篘ULL)fputs(成功：1/失?。篍OF)puts(成功：字符串的長(zhǎng)度加1/失敗：EOF)（3）函數(shù)調(diào)用實(shí)例charbuf[20];fgets(buf,20,stdin);//從標(biāo)準(zhǔn)輸入最多讀取19個(gè)字符存放到緩沖區(qū)buf里fputs(“Hellotheworld“,stdout);//將字符串Hellotheworld寫到標(biāo)準(zhǔn)輸出puts(“Hellotheworld“);//將字符串Hellotheworld寫到標(biāo)準(zhǔn)輸出后再輸出換行符2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程3.按指定格式讀/寫文件

以指定的格式一次從文件中讀取或?qū)懭肴舾蓚€(gè)對(duì)象，通常用來處理二進(jìn)制文件。（1）函數(shù)說明讀文件的函數(shù)為fread，寫文件的函數(shù)為fwrite。（2）函數(shù)格式頭文件#include<stdio.h>2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程3.按指定格式讀/寫文件

函數(shù)原型size_tfread/fwrite(void*ptr,/*存放讀取/寫入記錄的緩沖區(qū)*/

size_tsize,/*讀取/寫入的記錄大小*/

size_tnmemb,/*讀取/寫入的記錄數(shù)*/

FILE*stream);/*要讀取/寫入的文件流*/

函數(shù)返回值成功：返回實(shí)際讀取/寫入的記錄數(shù)目失?。篍OF2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程3.按指定格式讀/寫文件（3）函數(shù)調(diào)用實(shí)例FILE*stream;intarray[]={1,2,3,4,5,6,7,8};/*首先使用fopen以只寫方式打開文件，之后再調(diào)用fwrite寫入文件*/stream=fopen("data","w");if(stream==NULL)exit(-1);fwrite(array,sizeof(int),sizeof(array)/sizeof(int),stream);fclose(stream);

2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程4.刷新流（1）函數(shù)說明強(qiáng)制刷新一個(gè)流，使該流所有未寫的緩沖區(qū)數(shù)據(jù)寫入到實(shí)際的流中（2）函數(shù)格式頭文件#include<stdio.h>

函數(shù)原型intfflush(FILE*stream);

函數(shù)返回值成功：0失敗：-12.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程4.刷新流（3）函數(shù)調(diào)用實(shí)例printf(“stdoutisline-buffered“);/*因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)輸出是行緩沖，所以沒有遇到’\n’之前輸出的內(nèi)容先保存在標(biāo)準(zhǔn)輸出緩沖區(qū)里*/sleep(2);//進(jìn)程睡眠2秒鐘fflush(stdout);//刷新標(biāo)準(zhǔn)輸出流，緩沖區(qū)的內(nèi)容被送到標(biāo)準(zhǔn)輸出2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程5.文件定位

（1）函數(shù)說明文件中有個(gè)位置指針，指向當(dāng)前讀寫的位置。fseek/rewind可以改變文件的位置指針，ftell返回流式文件的當(dāng)前位置。（2）函數(shù)格式頭文件#include<stdio.h>

函數(shù)原型voidrewind(FILE*stream);//使位置指針重新指向文件的開始intfseek(FILE*stream,

longoffset,//位移量,以起始點(diǎn)為基準(zhǔn)移動(dòng)的字節(jié)數(shù)

intwhence);//起始點(diǎn)，SEEK_SET/SEEK_CUR/SEEK_ENDlongftell(FILE*stream);2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程5.文件定位

函數(shù)返回值fseek(成功：0 失敗：-1)ftell(成功：文件當(dāng)前位置 失?。?1L)（3）函數(shù)調(diào)用實(shí)例FILE*fp=fopen(“data“,“r+“);//以讀寫方式打開文件inti=10;

if(fp==NULL)exit(-1);fseek(fp,0L,SEEK_END);//將文件指針定位到文件末尾fwrite(&i,4,1,fp);//寫入新的內(nèi)容fclose(fp);114

6.格式化輸入/輸出

2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程115

6.格式化輸入/輸出

2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O編程116

系統(tǒng)調(diào)用、用戶（應(yīng)用）編程接口（API）和系統(tǒng)命令的聯(lián)系和區(qū)別。虛擬文件系統(tǒng)（VFS）及文件描述符。底層文件I/O操作（open,close,read,write,lseek等函數(shù)）文件鎖（fcntl函數(shù)）多路復(fù)用（I/O處理的5種模型，poll函數(shù)的使用）嵌入式Linux串口編程（structtermios數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，tcgetattr,tcsetattr,fcntl,isatty函數(shù)）標(biāo)準(zhǔn)I/O（打開/關(guān)閉文件、字符I/O、行I/O、格式化I/O）小結(jié)117

文件的讀寫與上鎖實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^編寫文件讀寫及上鎖的程序，進(jìn)一步熟悉Linux中文件I/O相關(guān)的應(yīng)用開發(fā)，并且熟練掌握open()、read()、write()、fcntl()等函數(shù)的使用。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在Linux中FIFO是一種進(jìn)程之間的管道通信機(jī)制。Linux支持完整的FIFO通信機(jī)制，本實(shí)驗(yàn)通過使用文件操作，仿真FIFO（先進(jìn)先出）結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)者-消費(fèi)者運(yùn)行模型。2.6實(shí)驗(yàn)內(nèi)容118

文件的讀寫與上鎖本實(shí)驗(yàn)中需要打開兩個(gè)虛擬終端，分別運(yùn)行生產(chǎn)者程序（producer）和消費(fèi)者程序（customer）。此時(shí)兩個(gè)進(jìn)程同時(shí)對(duì)同一個(gè)文件進(jìn)行讀寫操作。因?yàn)檫@個(gè)文件是臨界資源，所以可以使用文件鎖機(jī)制來保證兩個(gè)進(jìn)程對(duì)文件的訪問都是原子操作。先啟動(dòng)生產(chǎn)者進(jìn)程，它負(fù)責(zé)創(chuàng)建仿真FIFO結(jié)構(gòu)的文件（其實(shí)是一個(gè)普通文件）并投入生產(chǎn)，就是按照給定的時(shí)間間隔，向FIFO文件寫入自動(dòng)生成的字符（在程序中用宏定義選擇使用數(shù)字還是使用英文字符）,生產(chǎn)周期以及要生產(chǎn)的資源數(shù)通過參數(shù)傳遞給進(jìn)程（默認(rèn)生產(chǎn)周期為1秒，要生產(chǎn)的資源總數(shù)為10個(gè)字符，顯然默認(rèn)生產(chǎn)總時(shí)間為10秒鐘）。后啟動(dòng)的消費(fèi)者進(jìn)程按照給定的數(shù)目進(jìn)行消費(fèi)，首先從文件中讀取相應(yīng)數(shù)目的字符并在屏幕上顯示，然后從文件中刪除剛才消費(fèi)過的數(shù)據(jù)。為了仿真FIFO結(jié)構(gòu)，此時(shí)需要使用兩次拷貝來實(shí)現(xiàn)文件內(nèi)容的偏移。每次消費(fèi)的資源數(shù)通過參數(shù)傳遞給進(jìn)程，默認(rèn)值為10個(gè)字符。2.6實(shí)驗(yàn)內(nèi)容119

文件的讀寫與上鎖——生產(chǎn)者源程序/*producer.c*/#include<stdio.h>#include<unistd.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<fcntl.h>#include“l(fā)ock_set.c"2.6實(shí)驗(yàn)內(nèi)容120

文件的讀寫與上鎖——生產(chǎn)者源程序constchar*fifo_file="./myfifo"; /*仿真FIFO文件名*/charbuff[MAXLEN]; /*緩沖區(qū)*/2.6實(shí)驗(yàn)內(nèi)容121

文件的讀寫與上鎖——生產(chǎn)者源程序constchar*fifo_file="./myfifo"; /*仿真FIFO文件名*/charbuff[MAXLEN]; /*緩沖區(qū)*/intproduct(void){ intfd; staticunsignedintcounter=0;

/*打開仿真FIFO文件*/ fd=open(fifo_file,O_CREAT|O_RDWR|O_APPEND,0644)2.6實(shí)驗(yàn)內(nèi)容122

文件的讀寫與上鎖——生產(chǎn)者源程