嵌入式系統(tǒng)專業(yè)是綜合了計算機(jī)硬件技術(shù)、計算機(jī)軟件技術(shù)以及電子電路技術(shù)的一門綜合學(xué)科，所涉及的內(nèi)涵和知識非常廣泛，包括：數(shù)字電路，模擬電路，計算機(jī)組成原理，單片機(jī)基礎(chǔ)，C語言基礎(chǔ)，操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，編譯原理，計算機(jī)控制，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等知識。

在真正學(xué)習(xí)嵌入式開發(fā)之前，首先要打好基礎(chǔ)。其中最重要的是C語言基礎(chǔ)、數(shù)字電路、計算機(jī)組成原理三門課程。下面我們就來講下嵌入式Linux C的基本知識點。

一、 基本開發(fā)環(huán)境

Linux下C語言開發(fā)環(huán)境

使用工具：程序生成工具GCC、程序調(diào)試工具GDB、工程管理工具為make和Makefile。 開發(fā)流程：使用編輯工具編寫C語言源文件，然后編譯生成機(jī)器代碼為主的二進(jìn)制可執(zhí)行程序。 編譯流程：C語言經(jīng)過編譯-匯編-鏈接，最終生成可執(zhí)行程序格式?？蓤?zhí)行程序包含兩部分內(nèi)容：程序頭和程序主體。

嵌入式C語言的開發(fā)環(huán)境

程序的生成一般使用的是從x86到目標(biāo)機(jī)的編譯工具，程序的開發(fā)工具是運(yùn)行于x86機(jī)器上的可執(zhí)行程序，而是用開發(fā)工具生成的目標(biāo)是以目標(biāo)機(jī)器代碼為實體的映像文件或者可執(zhí)行程序，這個工程稱為“交叉編譯“。

和普通Linux環(huán)境下開發(fā)相比，更需要掌握一些幾點：

* 庫函數(shù)和系統(tǒng)調(diào)用 * C語言高級應(yīng)用* C語言在嵌入式中的特殊語法（大小端，內(nèi)存對齊等）* 資源性能考慮（運(yùn)行效率與存儲空間）

二、 基本開發(fā)工具

Linux文本編輯工具VI

主要這個掌握VI三種模式的切換：命令模式、文本輸入模式、和末行模式，以及VI編輯器的各種命令與操作。 學(xué)習(xí)VIM的使用，編輯vimrc文件，gedit ~./vimrc修改功能（比如顯示行數(shù)、顏色加亮等）。

GCC程序開發(fā)工具

GCC能完成從C、C++、Objective-C等源文件向運(yùn)行在特定CPU硬件上的目標(biāo)代碼的轉(zhuǎn)換。對于通用計算機(jī)，一般使用GCC生成x86的可執(zhí)行代碼；對于嵌入式開發(fā)系統(tǒng)使用交叉編譯的GCC，生成目標(biāo)機(jī)可以運(yùn)行的程序。

利用GCC/G++生成應(yīng)用程序可以分為以下四步：（1） 預(yù)處理：生成.i文件（預(yù)處理器cpp） （2） 編譯：將預(yù)處理后的文件轉(zhuǎn)換為匯編語言，生成.s文件（編譯器gcc） （3） 匯編：由匯編代碼生成目標(biāo)代碼，即機(jī)器代碼，生成.o文件（匯編器as） （4） 鏈接：由各個文件的目標(biāo)代碼，生成可執(zhí)行程序（鏈接器ld） 這里涉及到另外一個知識點就是靜態(tài)鏈接庫和動態(tài)鏈接庫的生成。

Make工程管理工具

Makefile是一個決定怎樣編譯工程的文本文件，有一定的書寫規(guī)則。在工程更新的時候，使用GNU的make工具根據(jù)當(dāng)前的Makefile對工程進(jìn)行有選擇的編譯。

自動生成Makefile的工具有autoconf、automake。其他的類似工具比如cMake等。

GDB調(diào)試工具

在使用GDB之前，需要對源程序增加-g編譯選項，此時編譯出來的程序包含需要調(diào)試的信息，可以利用GDB進(jìn)行調(diào)試。主要使用的命令是run（開始運(yùn)行程序）、break（設(shè)置斷點）、next（執(zhí)行一行且不進(jìn)入函數(shù)）、step（進(jìn)入函數(shù)）、continue（繼續(xù)程序運(yùn)行）。

調(diào)試分為本地GDB調(diào)試和遠(yuǎn)程GDB調(diào)試，遠(yuǎn)程GDB更適合嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試手段，使用個目標(biāo)機(jī)端的GDB服務(wù)器和主機(jī)端的GDB調(diào)試器完成調(diào)試工作。

三、 基本學(xué)習(xí)函數(shù)

C語言標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)

（1） 標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出類函數(shù) scanf printf putchar getchar putc getc puts ungetc等。（2） 字符處理及轉(zhuǎn)換函數(shù) isdigit isalpha sprint strncat stncpy strlen strchr strstr strrev memset memmove memcpy memcpy等。（3） 數(shù)學(xué)計算類函數(shù) div acos/asin pow exp log ceil abs floor fmod等（4） 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法類函數(shù) bsearch lfind lsearch qsort rand srand等（5） 文件I/O操作類函數(shù) fopen fclose fgetc fputs fseek fwrite ffush等（6） 時間日期類函數(shù) clock time gmttime mktime asctime 等（7） 錯誤處理及工具函數(shù) clearer feof perror errno assert setjmp longjmp等

Linux C中C語言的擴(kuò)展庫函數(shù)

（1） 文件I/O操作函數(shù) open close read write lseek ioctl fcntl mmap dup create等（2） 文件權(quán)限相關(guān)函數(shù) access chown chmod utime umask link stat unlink等（3） 用戶操作函數(shù) getgid/setgid getegid/setegid geteuid/seteuid 等（4） 信號及進(jìn)程類函數(shù) kill raise alarm signal getpid fork sleep exec _exit等

四、 C語言高級編程

C語言運(yùn)行過程中所使用的內(nèi)存總體分為靜態(tài)存儲區(qū)和動態(tài)存儲區(qū)兩種。

靜態(tài)存儲區(qū)

C語言程序中靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)分為三類：只讀存儲器（RO）、已初始化讀寫數(shù)據(jù)區(qū)（RW Data）、未初始化讀寫存儲器（BSS）。在程序運(yùn)行初始化階段開辟，在運(yùn)行過程中不會變化（大小和位置固定），程序退出時被系統(tǒng)回收。

動態(tài)存儲區(qū)

動態(tài)存儲區(qū)分為堆和棧兩類，在程序運(yùn)行過程中動態(tài)分配（位置和大小動態(tài)變化），常見動態(tài)內(nèi)存管理是棧內(nèi)存從高地址向低地址分配，堆內(nèi)存從低地址向高地址分配，一般來說堆使用鏈表實現(xiàn)，棧使用線性存儲方式。 在C語言程序中，棧空間是由編譯器管理的，在程序中可以體現(xiàn)?？臻g使用的例子是參數(shù)的傳遞、返回值的使用以及自動變量空間。一般來說如果棧空間是從高地址向低地址增長的。

參數(shù)入棧的順序是：后面的參數(shù)在高地址處、前面的參數(shù)在低地址處。

自動變量在?？臻g，前面的變量放入棧的高地址，后面的自動變量放入棧的低地址。

在函數(shù)退出時函數(shù)棧上的內(nèi)容將被釋放。因此，自動變量的地址不可以作為函數(shù)返回值

在C語言中，堆內(nèi)存區(qū)域的分配和釋放是通過調(diào)用庫函數(shù)完成的，malloc、calloc、realloc、free4個庫函數(shù)實現(xiàn)堆內(nèi)存的分配、釋放和管理。分配內(nèi)存后要記得手動釋放，否則其資源是不會被系統(tǒng)回收的，會造成內(nèi)存泄漏。同時指針被釋放后，指針應(yīng)該被設(shè)置為NULL，避免野指針。 總的來說，棧內(nèi)存是由編譯器分配和釋放，堆內(nèi)存是由程序分配和釋放。

函數(shù)指針的使用

函數(shù)指針是一個指向函數(shù)的指針（本質(zhì)上是一個代碼區(qū)的地址），而函數(shù)本身代表了算法，此時C語言的算法就可以通過指針的形式，像普通變量一樣被使用。函數(shù)指針可以作為一個結(jié)構(gòu)體的成員，也可也作為一個參數(shù)傳遞給其他的函數(shù)，同樣也可以作為函數(shù)的返回值。