姓名：李萌怡 学号：19020100103 学院：电子工程学院
转自：https://blog.csdn.net/weixin_44839882/article/details/108468131
【嵌牛导读】：嵌入式系统分为硬件层、驱动层、操作系统层和应用层。要深入学习嵌入式系统，应用层开发是非常重要的部分。
【嵌牛鼻子】：应用层 文件结构
【嵌牛提问】：Linux的文件结构分为哪几部分？
【嵌牛正文】
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P2.0
void 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0
ack_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1
ack_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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