我主要是做工業(yè)自動(dòng)化方面和物聯(lián)網(wǎng)方面的。了解熟悉工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的，也開(kāi)發(fā)過(guò)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的產(chǎn)品。我的初衷是做工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的，但這個(gè)系統(tǒng)太過(guò)于龐大。所以就先做小的系統(tǒng)，例如構(gòu)建一整套智能家居系統(tǒng)，從硬件到軟件全系列。下面就開(kāi)始這套智能家居系統(tǒng)是如何在物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上構(gòu)建。在這里你可以0開(kāi)始，然后到1質(zhì)變，僅僅需要一起跟我學(xué)物聯(lián)網(wǎng)系列的開(kāi)發(fā)筆記的文章。

第一節(jié)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)筆記——嵌入式開(kāi)發(fā)之Linux系統(tǒng)環(huán)境搭建搭建主要講解了在Windows系統(tǒng)下，用虛擬機(jī)的方法搭建環(huán)境。第二節(jié)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)筆記——嵌入式開(kāi)發(fā)之Linux系統(tǒng)中文件和目錄相關(guān)命令主要講解Linux系統(tǒng)如何創(chuàng)建文件刪除修改等相關(guān)命令。第三節(jié)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)筆記——嵌入式開(kāi)發(fā)之Linux系統(tǒng)Vi編輯器的使用主要講解Vi編輯器的使用。嵌入式開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)C語(yǔ)言打下基礎(chǔ)。本節(jié)介紹《Linux系統(tǒng)中C程序的編譯與調(diào)試》。

1 首先了解一下什么是程序設(shè)計(jì)？

1）計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)

馮·諾依曼結(jié)構(gòu)也稱普林斯頓結(jié)構(gòu)，是一種將程序指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合并在一起的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。程序指令存儲(chǔ)地址和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址指向同一個(gè)存儲(chǔ)器的不同物理位置，因此程序指令和數(shù)據(jù)的寬度相同，如英特爾公司的8086中央處理器的程序指令和數(shù)據(jù)都是16位寬。

計(jì)算機(jī)由以下圖中5個(gè)部分組成；存儲(chǔ)程序的思想是：系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程就是按照一定的順序不斷執(zhí)行存儲(chǔ)器中程序指令的過(guò)程。

馮·諾依曼結(jié)構(gòu)

處理過(guò)程

注：MMU是Memory Management Unit的縮寫(xiě)，中文名是內(nèi)存管理單元，它是中央處理器（CPU）中用來(lái)管理虛擬存儲(chǔ)器、物理存儲(chǔ)器的控制線路，同時(shí)也負(fù)責(zé)虛擬地址映射為物理地址，以及提供硬件機(jī)制的內(nèi)存訪問(wèn)授權(quán)，多用戶多進(jìn)程操作系統(tǒng)。

2）什么是程序

廣義上講，為了實(shí)現(xiàn)某個(gè)特定的目標(biāo)，而預(yù)先設(shè)計(jì)的一組可操作的工作步驟，稱之為程序。程序就是系統(tǒng)可以識(shí)別得一組有序的指令。存儲(chǔ)在磁盤上，被加載到內(nèi)存中執(zhí)行。

3）程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展

A機(jī)器語(yǔ)言

機(jī)器語(yǔ)言（machine language）是一種指令集的體系。這種指令集，稱機(jī)器碼（machine code），是電腦的CPU可直接解讀的數(shù)據(jù)。機(jī)器碼有時(shí)也被稱為原生碼（Native Code），這個(gè)名詞比較強(qiáng)調(diào)某種編程語(yǔ)言或庫(kù)，它與運(yùn)行平臺(tái)相關(guān)的部份。

雖然大多數(shù)的語(yǔ)言可以既可被編譯（Compiled）又可被解譯（interpreted），但大多數(shù)只在一種情況下能夠良好運(yùn)行。在一些編程系統(tǒng)中，程序要經(jīng)過(guò)幾個(gè)階段的編譯，一般而言，后階段的編譯往往更接近機(jī)器語(yǔ)言。這種常用的使用技巧最早在1960年代末用于BCPL，編譯程序先編譯一個(gè)叫做“0代碼”的轉(zhuǎn)換程序（representation），然后再使用虛擬器轉(zhuǎn)換到可以運(yùn)行于機(jī)器上的真實(shí)代碼。這種成功的技巧之后又用于Pascal和P-code，以及Smalltalk和二進(jìn)制碼，雖然在很多時(shí)候，中間過(guò)渡的代碼往往是解譯，而不是編譯的。

B匯編語(yǔ)言

匯編語(yǔ)言（assembly language）是一種用于電子計(jì)算機(jī)、微處理器、微控制器或其他可編程器件的低級(jí)語(yǔ)言，亦稱為符號(hào)語(yǔ)言。在匯編語(yǔ)言中，用助記符（Mnemonics）代替機(jī)器指令的操作碼，用地址符號(hào)（Symbol）或標(biāo)號(hào)（Label）代替指令或操作數(shù)的地址。在不同的設(shè)備中，匯編語(yǔ)言對(duì)應(yīng)著不同的機(jī)器語(yǔ)言指令集，通過(guò)匯編過(guò)程轉(zhuǎn)換成機(jī)器指令。普遍地說(shuō)，特定的匯編語(yǔ)言和特定的機(jī)器語(yǔ)言指令集是一一對(duì)應(yīng)的不同平臺(tái)之間不可直接移植。

許多匯編程序?yàn)槌绦蜷_(kāi)發(fā)、匯編控制、輔助調(diào)試提供了額外的支持機(jī)制。有的匯編語(yǔ)言編程工具經(jīng)常會(huì)提供宏，它們也被稱為宏匯編器。

匯編語(yǔ)言不像其他大多數(shù)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言一樣被廣泛用于程序設(shè)計(jì)。在今天的實(shí)際應(yīng)用中，它通常被應(yīng)用在底層，硬件操作和高要求的程序優(yōu)化的場(chǎng)合。驅(qū)動(dòng)程序、嵌入式操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)運(yùn)行程序都需要匯編語(yǔ)言。

C高級(jí)語(yǔ)言

高級(jí)語(yǔ)言并不是特指的某一種具體的語(yǔ)言，而是包括很多編程語(yǔ)言，如流行的java，c，c++，C#，pascal，python，lisp，prolog，F(xiàn)oxPro，易語(yǔ)言，中文版的C語(yǔ)言習(xí)語(yǔ)言等等，這些語(yǔ)言的語(yǔ)法、命令格式都不相同。

低級(jí)語(yǔ)言分機(jī)器語(yǔ)言（二進(jìn)制語(yǔ)言）和匯編語(yǔ)言（符號(hào)語(yǔ)言），這兩種語(yǔ)言都是面向機(jī)器的語(yǔ)言，和具體機(jī)器的指令系統(tǒng)密切相關(guān)。機(jī)器語(yǔ)言用指令代碼編寫(xiě)程序，而符號(hào)語(yǔ)言用指令助記符來(lái)編寫(xiě)程序。

高級(jí)語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)無(wú)關(guān)，它有更強(qiáng)的表達(dá)能力，可方便地表示數(shù)據(jù)的運(yùn)算和程序的控制結(jié)構(gòu)，能更好的描述各種算法，而且容易學(xué)習(xí)掌握。但高級(jí)語(yǔ)言編譯生成的程序代碼一般比用匯編程序語(yǔ)言設(shè)計(jì)的程序代碼要長(zhǎng)，執(zhí)行的速度也慢。所以匯編語(yǔ)言適合編寫(xiě)一些對(duì)速度和代碼長(zhǎng)度要求高的程序和直接控制硬件的程序。高級(jí)語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和機(jī)器語(yǔ)言都是用于編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序的語(yǔ)言。

高級(jí)語(yǔ)言程序“看不見(jiàn)”機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)，不能用于編寫(xiě)直接訪問(wèn)機(jī)器硬件資源的系統(tǒng)軟件或設(shè)備控制軟件。為此，一些高級(jí)語(yǔ)言提供了與匯編語(yǔ)言之間的調(diào)用接口。用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，可作為高級(jí)語(yǔ)言的一個(gè)外部過(guò)程或函數(shù)，利用堆棧來(lái)傳遞參數(shù)或參數(shù)的地址。

4）程序設(shè)計(jì)步驟

在Linux系統(tǒng)C程序的設(shè)計(jì)步驟如下：

C程序的設(shè)計(jì)步驟

2 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)表示

學(xué)習(xí)編程，從數(shù)據(jù)表示開(kāi)始。表示，存儲(chǔ)等。

送入計(jì)算機(jī)的數(shù)值、字母、符號(hào)等信息必須轉(zhuǎn)換成0，1組合的數(shù)據(jù)形式才能被計(jì)算機(jī)識(shí)別。能夠進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算得到明確數(shù)值概念的信息成為計(jì)算機(jī)數(shù)值數(shù)據(jù)，其余的信息成為非數(shù)值數(shù)據(jù)。

1）數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

包括十進(jìn)制、二進(jìn)制、十六進(jìn)制和八進(jìn)制。

進(jìn)制轉(zhuǎn)換是人們利用符號(hào)來(lái)計(jì)數(shù)的方法。進(jìn)制轉(zhuǎn)換由一組數(shù)碼符號(hào)和兩個(gè)基本因素“基數(shù)”與“位權(quán)”構(gòu)成。 基數(shù)是指，進(jìn)位計(jì)數(shù)制中所采用的數(shù)碼（數(shù)制中用來(lái)表示“量”的符號(hào)）的個(gè)數(shù)。 位權(quán)是指，進(jìn)位制中每一固定位置對(duì)應(yīng)的單位值。

在進(jìn)行進(jìn)制轉(zhuǎn)換時(shí)有一基本原則：轉(zhuǎn)換后表達(dá)的“量”的多少不能發(fā)生改變。二進(jìn)制中的111個(gè)蘋(píng)果和十進(jìn)制中的7個(gè)蘋(píng)果是一樣多的。

十進(jìn)制中的數(shù)位排列是這樣的…… 萬(wàn) 千 百 十 個(gè) 十分 百分 千分……

R進(jìn)制中的數(shù)位排列是這樣的……R^4 R^3R^2 R^1 R^0 R^-1 R^-2 R^-3……

十進(jìn)制---》二進(jìn)制

對(duì)于整數(shù)部分，用被除數(shù)反復(fù)除以2，除第一次外，每次除以2均取前一次商的整數(shù)部分作被除數(shù)并依次記下每次的余數(shù)。另外，所得到的商的最后一位余數(shù)是所求二進(jìn)制數(shù)的最高位。

對(duì)于小數(shù)部分，采用連續(xù)乘以基數(shù)2，并依次取出的整數(shù)部分，直至結(jié)果的小數(shù)部分為0為止。故該法稱“乘基取整法”

附：原碼 反碼 補(bǔ)碼

符號(hào)位正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為1。

正數(shù)：5 原碼：00000101 反碼：00000101 補(bǔ)碼：00000101

負(fù)數(shù)：-5 原碼：10000101 反碼：11111010 （原碼除符號(hào)為取反） 補(bǔ)碼：11111011 （反碼加1）

2）非數(shù)值數(shù)據(jù)的表示

非數(shù)值數(shù)據(jù)包括文字、符號(hào)、圖像、語(yǔ)言和邏輯信息等，也都是以0，1形式存在的。字符數(shù)據(jù)在機(jī)器內(nèi)也變變換成二進(jìn)制編碼形式。普遍采用ASCII碼。

可以用命令：man ASCII 查看ASCII信息。

man ASCII

3 程序編譯與調(diào)試

1）gcc編譯器

gcc（GNU Compiler）是GNU推出的多平臺(tái)編譯器?？蓪/C++源程序編譯連接成可執(zhí)行文件，支持一下后綴：

.c c語(yǔ)言源代碼

.h h程序所包含的頭文件

.i i已經(jīng)預(yù)處理過(guò)的C源代碼文件

.s s匯編語(yǔ)言源代碼

.o o編譯后的目標(biāo)文件

操作命令：

gcc -o hello hello.c

-o 輸出可執(zhí)行文件

-c 只要編譯器輸出目標(biāo)代碼（.o文件），而不必輸出可執(zhí)行文件

-g 用于調(diào)試

。/hello 查看輸出結(jié)果

案例：編譯上一節(jié)《《嵌入式開(kāi)發(fā)之Linux系統(tǒng)中Vi編輯器的使用》》中test.c

結(jié)果

Ctrl +l 清屏

換種方式

換種方式結(jié)果

2）程序調(diào)試

利用__FILE__，__LINE__，__FUNCTION__實(shí)現(xiàn)代碼跟蹤調(diào)試。

修改test.c代碼

修改test.c代碼

繼續(xù)修改test.c代碼

繼續(xù)修改test.c代碼

繼續(xù)修改test.c代碼

一步一步修改，調(diào)試到不報(bào)錯(cuò)為止。

3）C語(yǔ)言基礎(chǔ)

一個(gè)程序應(yīng)該包含兩個(gè)部分內(nèi)容：

對(duì)數(shù)據(jù)的描述：在程序中要指定數(shù)據(jù)的類型和數(shù)據(jù)的組織形式，即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

對(duì)操作的描述：即操作步驟，也就是算法。

在PC上編寫(xiě)的C程序，如何在AMR上運(yùn)行？

gcc運(yùn)行版本不一樣，編譯C結(jié)果一樣。選擇合適gcc編譯器版本即可。