嵌入式Linux应用开发教程 教学课件 作者 华清远见嵌入式学院 赵苍明 穆煜 第五章 嵌入式文件IO编程.ppt

嵌入式应用程序设计第五章 嵌入式文件I/O编程 5.1 Linux系统调用及用户编程接口 5.2 Linux文件I/O系统概述 5.3 底层文件I/O操作 5.4 嵌入式Linux串口应用编程 5.5 标准I/O编程 5.6 实验内容 5.7 小结 5.8 思考与练习 5.1 Linux系统调用及用户编程接口 5.1.1 系统调用 5.1.2 用户编程接口 5.1.3 系统命令 5.1.1 系统调用 系统调用是指操作系统提供给用户程序调用的一组“特殊”接口，用户程序可以通过这组“特殊”接口获得操作系统内核提供的服务。例如用户可以通过进程控制相关的系统调用来创建进程、实现进程之间的通信等。 在Linux中，为了更好地保护内核空间，将程序的运行空间分为内核空间和用户空间（也就是常称的内核态和用户态），它们分别运行在不同的级别上，逻辑上是相互隔离的。 因此，用户进程在通常情况下不允许访问内核数据，也无法使用内核函数，它们只能在用户空间操作用户数据，调用用户空间的函数。 但是，在有些情况下，用户空间的进程需要获得一定的系统服务（调用内核空间程序），这时操作系统就必须利用系统提供给用户的“特殊接口”——系统调用规定用户进程进入内核空间的具体位置。进行系统调用时，程序运行空间需要从用户空间进入内核空间，处理完后再返回到用户空间。 5.1.2 用户编程接口 在Linux中，用户编程接口（API）遵循了在Unix中最流行的应用编程界面标准——POSIX标准。POSIX标准是由IEEE和ISO/IEC共同开发的标准系统。该标准基于当时现有的Unix实践和经验，描述了操作系统的系统调用编程接口（实际上就是API），用于保证应用程序可以在源代码一级上在多种操作系统上移植运行。这些系统调用编程接口主要是通过C库（libc）实现的。 5.1.3 系统命令 系统命令相对API更高了一层，它实际上一个可执行程序，它的内部引用了用户编程接口（API）来实现相应的功能 ，它们之间的关系如图： 5.2 Linux文件I/O系统概述 5.2.1 虚拟文件系统 5.2.2 通用文件模型 5.2.3 Linux中文件及文件描述符 5.2.1 虚拟文件系统 Linux系统成功的关键因素之一就是具有与其他操作系统和谐共存的能力。Linux的文件系统由两层结构构建。第一层是虚拟文件系统（VFS），第二层是各种不同的具体的文件系统。 VFS在linux系统中的位置如图： 5.2.2 通用文件模型 通用的文件模型（common file model），这个模型的核心是4个对象类型，即超级块对象（superblock object）、索引节点对象（inode object）、文件对象（file object）和目录项对象（dentry object）。 5.2.3 Linux中文件及文件描述符 对于Linux而言，所有对设备和文件的操作都是使用文件描述符来进行的。文件描述符是一个非负的整数，它是一个索引值，并指向在内核中每个进程打开文件的记录表。当打开一个现存文件或创建一个新文件时，内核就向进程返回一个文件描述符；当需要读写文件时，也需要把文件描述符作为参数传递给相应的函数。 一个进程启动时，都会打开3个文件：标准输入、标准输出和标准出错处理 5.3 底层文件I/O操作 5.3.1 基本文件操作 5.3.2 文件锁 5.3.3 多路复用 5.3.1 基本文件操作 open函数是用于打开或创建文件，在打开或创建文件时可以指定文件的属性及用户的权限等各种参数。 所需头文件： #include sys/types.h #include sys/stat.h#include fcntl.h 原型： int open(const char *pathname, int flags, int perms) 5.3.1 基本文件操作 open函数语法要点 5.3.1 基本文件操作 close()函数是用于关闭一个被打开的文件。 close函数语法要点： 5.3.1 基本文件操作 read()函数是用于将从指定的文件描述符中读出的数据放到缓存区中，并返回实际读入的字节数 。 read函数语法要点： 5.3.1 基本文件操作 write()函数是用于向打开的文件写数据，写操作从文件的当前指针位置开始。 write函数语法要点： 5.3.1 基本文件操作 lseek()函数是用于在指定的文件描述符中将文件指针定位到相应的位置。 lseek函数语法要点： 5.3.2 文件锁 文件锁包括建议性锁和强制性锁。建议性锁要求每个上