1 应用层与驱动层

要想学习嵌入式Linux应用层的开发，首先要区分好应用层和驱动层之间的关系。我们在本科阶段学习51等较简单的单片机时，都是把应用层和驱动层混在一个文件里写的。比如拿下面的I2C程序为例：

#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define nop _nop_()sbit sda = P2^1;//sda接在P2.1
sbit scl = P2^0;//sda接在P2.0void delay1()//用于每个语句间的延时
{;//空语句;;
}void delay(unsigned int i )//用于LED亮灯延时
{while(i--);
}/*scl在高电平期间，sda由高电平变成低电平时，I2C启动*/
void start_24c02()    //用于24C02的启动
{scl = 1;delay1();   sda = 1;delay1();sda = 0;delay1();}/*scl在高电平期间，sda由低电平变成高电平时，I2C停止*/
void stop_24c02()   //用于24c02启动
{sda = 0;delay1();scl = 1;delay1();sda = 1;delay1();
}/*scl在高电平期间，sda变成低电平表示应答*/
void ack_24c02()    //24C02的应答
{uchar i = 0;scl = 1;delay1();while((sda ==1)&&(i<200)) //(i<200)表示:如果期间不给应答信号，则程序会一直停在这里，为了避免长时间的等待应答，在此处增加了一个延时{i++;}scl = 0;delay1();}/*I2C总线初始化，将I2C总线全部设置为高电平，来释放总线*/
void init_24c02()//I2C总线的初始化
{sda = 1;delay1();     scl = 0;delay1();
}/*读取一个字节*/
uchar read_onebyte_24c02()
{uchar i,date;scl=0;delay1();sda=1;delay1();  for(i = 0;i<8;i++)                 {scl = 1;                   delay1();                                     date=(date<<1)|sda;                scl = 0;delay1();            }delay1();          return date;}/*写一个字节*/
void write_onebyte_24c02(uchar date)
{uchar i,temp;temp = date;for(i=0;i<8;i++)                {temp = temp<<1;    scl = 0;delay1();sda =CY;  //temp 左移一位，将移出的最高位字节放到PSW的CY中delay1();scl = 1;delay1();}scl = 0;delay1();sda = 1;delay1();
}/*对从机的某一地址的某一位置写入一个字节
1、找到要操作地址的从机，同时进行写操作0xA0
2、要写入的位置add
3、要写入的数据dat
*/
void write_add_dat_24c02(uchar add,uchar dat)
{start_24c02();                 write_onebyte_24c02(0xA0);       //进行写操作0XA0,24C02 的高四位地址为1010；后三位地址A2、A1、A0全部接地，所以为000,；由于为写操作，所以最后一位也为0ack_24c02();                   write_onebyte_24c02(add);       ack_24c02();                     write_onebyte_24c02(dat);      ack_24c02();                     stop_24c02();
}/*读取某地址的一个字节
1、找到要操作地址的从机，同时进行写操作0xA0
2、要写入的地址add
3、对选中地址的从机进行读操作 0xA1
4、调用读取一个字节函数read_onebyte_24c02()，进行数据读取
*/
uchar read_add_dat_24c02(uchar add)
{uchar dat;start_24c02();                    write_onebyte_24c02(0xa0);      ack_24c02();                    write_onebyte_24c02(add);       ack_24c02();                    start_24c02();                  write_onebyte_24c02(0xa1);  //进行读操作0XA0,24C02 的高四位地址为1010；后三位地址A2、A1、A0全部接地，所以为000,；由于为读操作，所以最后一位为1ack_24c02();                     dat = read_onebyte_24c02();   ack_24c02();stop_24c02();                    return (dat);
}void main()
{init_24c02();                       //初始化I2C while(1){write_add_dat_24c02(3,0x0f);  //对地址3进行写入数据delay(200);                         write_add_dat_24c02(4,0xf0);    //对地址4进行写入数据delay(200);                        P3 = read_add_dat_24c02(3);         //读取地址3的数据delay(55000);                     //保持灯亮P3 = read_add_dat_24c02(4);      //读取地址4的数据delay(55000);                    //保持灯亮}
}

该程序所要实现的功能是将数据0x0f和0xf0分别写入地址3和地址4。这个目标可以分为两部分执行：第一部分是计算出要存储的数据（由于该程序要存储的数据已经给出来了，就不用算了，但在实际工程中，这些数据一般是要自己获取的），第二部分是按照I2C协议的时序将这些数据发送给硬件。于是，上面提到的第一部分被称为应用层开发，第二部分被称为驱动层开发。

我们观察以上示例代码，发现作者还是很规矩地把驱动层程序编程了函数的形式（例如write_add_dat_24c02()），但应用层和驱动层的程序终究还是存储在同一个c文件中。而在Linux系统中，驱动层和应用层分的很清楚，它们分别保存在两个不同的文件中。并且应用层的程序运行在用户空间中，驱动层的程序则是被编进了Linux内核里。在实际调用程序的过程中，由应用层程序执行数据计算等任务，任务执行完后通过一个接口将算好的数据发送给驱动层程序，最后由驱动层程序进行硬件实现。这样的分层有一个好处，就是对于调用同一个硬件的应用程序，他的驱动层可以不用修改，只修改应用层程序就可以了。

由于Linux操作系统现在发展的已经比较完善了，很多硬件设备都能在网上找到写好的驱动，因此在进行嵌入式Linux开发的过程中，一般更多地进行应用层的开发，只是当找不到合适的驱动时，才会在现有驱动程序的基础上进行适当改写，以使其适应我们的硬件。

2 Linux的文件结构

Linux下一切皆文件。在Linux系统中，不仅像文本文档等传统文件是文件，各种设备也可以被映射成一个文件。通过对设备文件进行操作就可以实现对设备的操作。因此，了解Linux的文件结构非常重要。

2.1 目录

目录是用来保存其他文件节点（inode）号和名字的文件，目录文件中的每项数据都指向一个文件的节点，删除一个文件就相当于删除了目录文件中对应的节点项。

那么问题来了，什么是文件的节点（inode）呢？文件节点其实就是保存了文件的属性的一个东西，这些属性包括文件的创建/修改日期、访问权限、文件位置、文件长度等等。Linux在寻找某文件或对，某个文件进行操作时，不是去寻找文件的名字，而是去寻找文件对应的节点。

Linux系统中最常用的目录之一就是家目录。Linux系统会为每个用户创建一个家目录。比如你的用户名叫neil，那你的家目录就是/home/neil/。很多Linux系统，比如Ubuntu，都允许用~ 符号代替用户的家目录。然而，标准库函数不能识别文件参数中的~ 符号，因此在程序中不要使用波浪线符号代替家目录。

所有目录的最顶层是根目录。在它下面包含了存放系统程序的/bin目录、存放系统配置文件的/etc目录、存放系统函数库的/lib目录和存放代表物理设备的设备文件的/dev目录等等。

2.2 文件和设备

在Linux中，设备可以被映射成一个文件。例如，我们可以使用以下命令将CD-ROM驱动挂载为一个文件：

mount -t iso9660 /dev/hdc /mnt/cdrom
cd /mnt/cdrom

这时我们进入到/mnt/cdrom下就可以查看CD-ROM中包含的目录，只不过其中的目录都是只读的。

Linux中有3个比较重要的设备文件：/dev/console、/dev/tty和/dev/null。

/dev/console
这个设备代表系统控制台。错误信息和诊断信息通常会被发到这个设备。
/dev/tty
如果一个进程有控制终端的话，文件/dev/tty就会作为控制终端的别名。但对于系统自动运行的进程和脚本，它们就没有控制终端，不需要访问设备/dev/tty。
/dev/null
这个设备是“空”设备，所有写向这个设备的输出都会被丢弃，而读这个设备会返回一个文件尾标志。通常用于作复制空文件的源文件，或将不需要的输出重定向到此文件。

设备可以分为字符设备和块设备，两者的区别在于访问设备时是否需要一次读写一整块。字符设备通常是普通的设备，块设备通常是硬盘、SD卡等存储设备。

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嵌入式Linux应用层开发教程（一）基本概念

1 应用层与驱动层

2 Linux的文件结构

2.1 目录

2.2 文件和设备

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