作者归档：Windows Hao

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Linux下C语言的调试

调试是每个程序员都会面临的问题. 如何提高程序员的调试效率, 更好更快地定位程序中的问题从而加快程序开发的进度, 是大家共同面对的问题. 可能Windows用户顺口就会说出:用VC呗 🙂 , 它提供了设置断点, 单步跟踪等的图形界面, 使调试起来直观易用. 但Linux用户可能要生闷气了 O:-) : 难道我们Linux程序员就只能使用原始的调试方法, 在代码中加入printf信息吗?难道Linux下就没有好的C语言调试工具吗?

当然不是了. GNU早就组织开发了一套C语言编译器(Gcc)和调试工具(Gdb). Gdb虽然没有图形化的友好界面, 但是它强大的功能也足以与微软的VC工具相媲美, 给Linux程序员带来了福音. 下面通过一个简单的例子, 演示一下Gdb的使用流程:

示例文件 demo.c 的源代码如下:

#include <stdio.h>

int sum(int, int);

int main()
{
    int result;
    int a = 1, b = 2;
    result = sum(a, b);
    printf("%d + %d = %d\n", a, b, result);
    return 0;
}

int sum(int a, int b)
{
    return a + b;
}

#include <stdio.h>

int sum(int, int);

int main()

{

int result;

int a = 1, b = 2;

result = sum(a, b);

printf("%d + %d = %d\n", a, b, result);

return 0;

}

int sum(int a, int b)

{

return a + b;

}

编译源文件, 生成可执行文件:

$ gcc -g -Wall -o demo demo.c
虽然这段程序没有错误, 但调试完全正确的程序可以更加了解Gdb的使用流程. 接下来就启动Gdb进行调试.

注意:

Gdb进行调试的是可执行文件, 而不是”.c”源文件, 因此, 需要先通过Gcc编译生成可执行文件才能用Gdb进行调试.
一定要加上选项”-g”, 这样编译出的可执行代码中才包含调试信息, 否则Gdb无法载入该可执行文件.
不能使用 -O2选项对可执行文件进行优化, 因为优化之后可执行文件里的符号表信息将被删除, 这样Gdb就无法找到使可执行文件与源文件之间的关联了, 也就不能调试了.

(1) 启动Gdb

$ gdb demo
GNU gdb (GDB) 7.0-debian
Copyright (C) 2009 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law. Type "show copying"
and "show warranty" for details.
This GDB was configured as "x86_64-linux-gnu".
For bug reporting instructions, please see:
<http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>...
Reading symbols from /home/wangsheng/tmp/demo/gdb/demo...done.
可以看出, 在Gdb的启动画面中指出了Gdb的版本号, 使用的库文件等头信息, 接下来就进入了由”(gdb)”开头的命令行界面了.

(2) 查看源文件

在Gdb中键入”l”(list的缩写)可以查看所载入的文件, 如下所示:

(gdb) l
1 #include
2
3 int sum(int, int);
4
5 int
6 main()
7 {
8 int result;
9 int a = 1, b = 2;
10 result = sum(a, b);
(gdb) l
11 printf("%d + %d = %d\n", a, b, result);
12 return 0;
13 }
14
15 int
16 sum(int a, int b)
17 {
18 return a + b;
19 }
(gdb) l
Line number 20 out of range; demo.c has 19 lines.
可以看出, Gdb列出的源代码中明确地给出了对应的行号, 这样就可以大大地方便代码的定位.

(3) 设置断点

设置断点是调试程序中一个非常重要的手段, 它可以使程序到一定位置暂停运行. 因此,可以在该位置方便地查看变量的值, 堆栈情况等, 从而找出代码的症结所在.

在Gdb中设置断点非常简单, 只需在”b”后加入对应的行号即可(这是最常用的方式). 如下所示:

(gdb) b 9
Breakpoint 2 at 0x4004f4: file demo.c, line 9.
注意: 该断点的作用是当程序运行到第 9 行时暂停(第 8 行执行完毕, 第 9 行未执行)

(4) 查看断点信息

(gdb) info b
Num Type Disp Enb Address What
2 breakpoint keep y 0x00000000004004f4 in main at demo.c:9

(5) 运行代码

接下来就可运行代码了, Gdb默认从首行开始运行代码, 可键入”r”(run的缩写)即可. 若想从程序中指定的行开始运行, 可在r后面加上行号.

(gdb) r
Starting program: /home/wangsheng/tmp/demo/gdb/demo

Breakpoint 2, main () at demo.c:9
9 int a = 1, b = 2;
可以看到程序运行到断点处就停止了.

(6) 查看变量值

键入p(print的缩写)+变量名即可查看该变量在此时的值

(gdb) p a
$1 = 1
(gdb) p b
$2 = 2
(gdb) p result
$3 = 32767
注意: 这里之所以result是一个莫名其妙的值, 是因为声明result是没有初始化, 其值是不固定的。

(7) 单步执行

单步运行可以使用n(next的缩写)或者s(step的缩写), 它们之间的区别在于: 若有函数调用的时候, s会进入该函数而n不会. 因此, s就类似于VC等工具中的”step in”, n就类似于VC等工具中的”step over”.

如果使用n命令显示如下:

(gdb) n
10 result = sum(a, b);
下面使用 s 命令，跟踪进入 sum 函数:

(gdb) s
sum (a=1, b=2) at demo.c:18
18 return a + b;
可以看出执行 s 命令时进入了sum函数内部, 如果用 n 命令则跳过函数的调用部分

(8) 恢复程序运行

在查看变量值以及堆栈之后, 就可以使用命令c(continue)恢复程序的正常运行了. 这时, 它会把剩余还未执行的程序执行完, 并显示剩余程序的执行结果.

(gdb) c
Continuing.
1 + 2 = 3

Program exited normally.
可以看出, 程序在运行完后退出, 之后程序处于”停止状态”.
说明: 在Gdb中, 程序的运行状态有”运行”,”暂停”和”停止”3种. 其中”暂停”状态是程序遇到了断点或者观察点, 程序暂时停止运行, 而此时函数的地址, 函数参数, 函数内的局部变量都会被压入”栈(Stack)中. 故在这种状态下可以查看函数的变量值等各种属性. 但在函数处于”停止”状态之后, “栈”就会自动撤销, 它也就无法查看各种信息了

关于Gdb的更多命令, 你可以在启用Gdb后, 输入help命令查看.

树莓派 PCF8591 AD/DA

树莓派本身没有AD/DA功能，如果树莓派外接模拟传感器，则必须外接AD/DA功能扩展板才能用。Pioneer 600扩展带有AD/DA芯片PCF8591,pcf8591带1通道8位DA,4通道8位AD,通过I2C控制。

一、DAC
1、bcm2835程序

#include <bcm2835.h>  
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char **argv)
{  
	char Buf[]={0,0};
	unsigned char value=0;

	if (!bcm2835_init())return 1;  
	bcm2835_i2c_begin(); 
	bcm2835_i2c_setSlaveAddress(0x48);
    bcm2835_i2c_set_baudrate(10000);
    printf("start..........\n");

    while(1)  
    {
		Buf[0] = 0x40;
		Buf[1] = value++;
		bcm2835_i2c_write(Buf,2);
		printf("AOUT: %d\n",value);

        bcm2835_delay(20);  
	}  

    bcm2835_i2c_end();  
    bcm2835_close();  
    return 0;  
}

#include <bcm2835.h>

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

int main(int argc, char **argv)

{

char Buf[]={0,0};

unsigned char value=0;

if (!bcm2835_init())return 1;

bcm2835_i2c_begin();

bcm2835_i2c_setSlaveAddress(0x48);

bcm2835_i2c_set_baudrate(10000);

printf("start..........\n");

while(1)

{

Buf[0] = 0x40;

Buf[1] = value++;

bcm2835_i2c_write(Buf,2);

printf("AOUT: %d\n",value);

bcm2835_delay(20);

}

bcm2835_i2c_end();

bcm2835_close();

return 0;

}

编译并执行
gcc –Wall pcf8591.c –o pcf8591 –lbcm2835
sudo ./ pcf8591

2、Python程序

#!/usr/bin/python
# -*- coding:utf-8 -*-
import smbus
import time

address = 0x48
cmd = 0x40
value = 0 

bus = smbus.SMBus(1)
while True:
    bus.write_byte_data(address,cmd,value)
    value += 1
    if value == 256:
        value =0
    print("AOUT:%3d" %value)
    time.sleep(0.01)

#!/usr/bin/python

# -*- coding:utf-8 -*-

import smbus

import time

address = 0x48

cmd = 0x40

value = 0

bus = smbus.SMBus(1)

while True:

bus.write_byte_data(address,cmd,value)

value += 1

if value == 256:

value =0

print("AOUT:%3d" %value)

time.sleep(0.01)

执行程序
sudo python pcf8591
3、wiringPi程序

#include <wiringpi.h>
#include <pcf8591.h>
#include <stdio.h>

#define Address 0x48
#define BASE 64
#define A0 BASE+0
#define A1 BASE+1
#define A2 BASE+2
#define A3 BASE+3

int main(void)
{
    unsigned char value;
    wiringPiSetup();
    pcf8591Setup(BASE,Address);

    while(1)
    {   
        analogWrite(A0,value);
        printf("AOUT: %d\n",value++);
        delay(20);
    }   
}

#include <wiringpi.h>

#include <pcf8591.h>

#include <stdio.h>

#define Address 0x48

#define BASE 64

#define A0 BASE+0

#define A1 BASE+1

#define A2 BASE+2

#define A3 BASE+3

int main(void)

{

unsigned char value;

wiringPiSetup();

pcf8591Setup(BASE,Address);

while(1)

{

analogWrite(A0,value);

printf("AOUT: %d\n",value++);

delay(20);

}

编译并执行程序
gcc –Wall pcf8591.c –o pcf8591 –lbcm2835 -lwiringPi
sudo ./ pcf8591
二、ADC
1、bcm2835程序

#include <bcm2835.h>  
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char **argv)  
{  
    char Buf[]={0};
    unsigned char i;

    if (!bcm2835_init())return 1;  
    bcm2835_i2c_begin(); 
    bcm2835_i2c_setSlaveAddress(0x48);  
    bcm2835_i2c_set_baudrate(10000);  
    printf("start..........\n"); 

    while(1)  
    {   
        for(i = 0;i < 4;i++)
        {   
            Buf[0] = i;  
            bcm2835_i2c_write_read_rs(Buf,1,Buf,1);  
            bcm2835_i2c_read (Buf,1);
            printf("AIN%d:%5.2f  ",i,(double)Buf[0]*3.3/255);
        }   
        printf("\n");
        bcm2835_delay(100);  
    }   
    
    bcm2835_i2c_end();  
    bcm2835_close();  
    return 0;  
}

#include <bcm2835.h>

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

int main(int argc, char **argv)

{

char Buf[]={0};

unsigned char i;

if (!bcm2835_init())return 1;

bcm2835_i2c_begin();

bcm2835_i2c_setSlaveAddress(0x48);

bcm2835_i2c_set_baudrate(10000);

printf("start..........\n");

while(1)

{

for(i = 0;i < 4;i++)

{

Buf[0] = i;

bcm2835_i2c_write_read_rs(Buf,1,Buf,1);

bcm2835_i2c_read (Buf,1);

printf("AIN%d:%5.2f ",i,(double)Buf[0]*3.3/255);

}

printf("\n");

bcm2835_delay(100);

}

bcm2835_i2c_end();

bcm2835_close();

return 0;

}

编译并执行
gcc –Wall pcf8591.c –o pcf8591 –lbcm2835
sudo ./ pcf8591
2、Python程序

#!/usr/bin/python
# -*- coding:utf-8 -*-
import smbus
import time

address = 0x48
A0 = 0x40
A1 = 0x41
A2 = 0x42
A3 = 0x43
bus = smbus.SMBus(1)
while True:
    bus.write_byte(address,A0)  
    value = bus.read_byte(address)
    print("AOUT:%1.3f  " %(value*3.3/255))
    time.sleep(0.1)

#!/usr/bin/python

# -*- coding:utf-8 -*-

import smbus

import time

address = 0x48

A0 = 0x40

A1 = 0x41

A2 = 0x42

A3 = 0x43

bus = smbus.SMBus(1)

while True:

bus.write_byte(address,A0)

value = bus.read_byte(address)

print("AOUT:%1.3f " %(value*3.3/255))

time.sleep(0.1)

执行程序
sudo python pcf8591
3、wiringPi程序

#include <wiringpi.h>
#include <pcf8591.h>
#include <stdio.h>

#define Address 0x48
#define BASE 64
#define A0 BASE+0
#define A1 BASE+1
#define A2 BASE+2
#define A3 BASE+3

int main(void)
{
    int value;
    wiringPiSetup();
    pcf8591Setup(BASE,Address);

    while(1)
    {   
        value = analogRead(A0);
        printf("Analoge: %dmv\n",value*3300/255);
        delay(1000);
    }   
}

#include <wiringpi.h>

#include <pcf8591.h>

#include <stdio.h>

#define Address 0x48

#define BASE 64

#define A0 BASE+0

#define A1 BASE+1

#define A2 BASE+2

#define A3 BASE+3

int main(void)

{

int value;

wiringPiSetup();

pcf8591Setup(BASE,Address);

while(1)

{

value = analogRead(A0);

printf("Analoge: %dmv\n",value*3300/255);

delay(1000);

}

编译并执行程序
gcc –Wall pcf8591.c –o pcf8591 -lwiringPi
sudo ./ pcf8591

Linux中设置UEFI启动项 -- efibootmgr

usage: efibootmgr [options]
-a | --active sets bootnum active
-A | --inactive sets bootnum inactive
-b | --bootnum XXXX modify BootXXXX (hex)
-B | --delete-bootnum delete bootnum (hex)
-c | --create create new variable bootnum and add to bootorder
-C | --create-only create new variable bootnum and do not add to bootorder
-D | --remove-dups remove duplicate values from BootOrder
-d | --disk disk (defaults to /dev/sda) containing loader
-e | --edd [1|3|-1] force EDD 1.0 or 3.0 creation variables, or guess
-E | --device num EDD 1.0 device number (defaults to 0x80)
-g | --gpt force disk with invalid PMBR to be treated as GPT
-i | --iface name create a netboot entry for the named interface
-l | --loader name (defaults to \EFI\redhat\grub.efi)
-L | --label label Boot manager display label (defaults to "Linux")
-n | --bootnext XXXX set BootNext to XXXX (hex)
-N | --delete-bootnext delete BootNext
-o | --bootorder XXXX,YYYY,ZZZZ,... explicitly set BootOrder (hex)
-O | --delete-bootorder delete BootOrder
-p | --part part (defaults to 1) containing loader
-q | --quiet be quiet
-t | --timeout seconds set boot manager timeout waiting for user input.
-T | --delete-timeout delete Timeout.
-u | --unicode | --UCS-2 pass extra args as UCS-2 (default is ASCII)
-v | --verbose print additional information
-V | --version return version and exit
-w | --write-signature write unique sig to MBR if needed
-@ | --append-binary-args file append extra args from file (use "-" for stdin)
-h | --help show help/usage

sshfs 远程挂载文件系统

SSH 是一个强大且安全的工具，我们除了可以用它来远程管理主机外，还可以通过它建立 SSH tunnel 作 Proxy 用，远程传输文件等等。而这里我想要介绍另外一个功能，那就是结合 sshfs 这个工具可以把远程主机的文件系统映射到本地主机上，透过 SSH 把远程文件系统挂载到本机上，这样我们可以不必使用 scp 工具就可以做到直接复制及删除远程主机的文件了，就像操作本地磁盘一样方便。
sshfs 是基于 FUSE 构建的 SSH 文件系统客户端程序，通过它远程主机的配置无需作任何改变，就可以透过 SSH 协议来挂载远程文件系统了，非常方便及安全。
首先安装epel的yum源方便安装
rpm -Uvh http://download.fedora.redhat.com/pub/epel/5/i386/epel-release-5-4.noarch.rpm
yum -y install sshfs

挂载远程 ssh 文件系统：

sshfs root@192.168.1.218:/home/ /mnt/
sshfs 用户名@远程主机IP:远程主机路径本地挂载点
sshfs -o transform_symlinks -o follow_symlinks user@hostname: /home/username/sshfs
-o transform_symlinks 表示转换绝对链接符号为相对链接符号
-o follow_symlinks 沿用服务器上的链接符号

通过/etc/fstab 开机自动挂载

I was able to make sshfs mount via fstab with Ubuntu 14.04 by doing using the following syntax as a standard user (note anything in CAPS is a variable for you to fill in):

USER@HOST:/REMOTE_DIR /LOCAL_DIR fuse.sshfs delay_connect,_netdev,user,idmap=user,transform_symlinks,identityfile=/home/USERNAME/.ssh/id_rsa,allow_other,default_permissions,uid=USER_ID,gid=USER_GID 0 0
This is a combination of the information found here http://superuser.com/questions/669287/automount-sshfs-using-fstab-without-mount-a and adding the **delay_connect** from here http://askubuntu.com/questions/326977/sshfs-is-not-mounting-automatically-at-boot-despite-etc-fstab-configuration.

I used this tutorial to get my USER_ID and USER_GID: https://kb.iu.edu/data/adwf.html

To find a user’s UID or GID in Unix, use the id command. To find a specific user’s UID, at the Unix prompt, enter:

id -u username

Replace username with the appropriate user’s username. To find a user’s GID, at the Unix prompt, enter:

id -g username

树莓派的启动流程

为了降低成本，树莓派省去了传统计算机用来存储引导加载程序的板载存储器(BIOS), 而是直接把引导程序放在了SD卡中。

树莓派B+模型图

树莓派具有一款博通的BCM2835系统芯片, 当启动时，ARM1176JZF-S的CPU会处于复位状态，由VideoCore IV GPU核心负责启动系统。启动的第一阶段, 从系统芯片中加载第一阶段的启动程序, 这个启动程序负责加载存放在SD卡中的第二启动程序(bootcode.bin)。bootcode.bin在VideoCore GPU上执行并加载第三阶段的启动器start.elf。 start.elf读取存放系统配置的文件config.txt。

当config.txt文件被加载解析之后, start.elf会读取cmdline.txt和kernel.img. cmdline.txt包涵内核运行的参数，而kernel.img将会被加载到处理器分配的共享内存中，当内核加载成功，处理器将结束复位状态，内核开始正式运行，系统启动正式开始。

启动流程：
1, 系统加电。
2, 加载系统芯片中的第一启动程序。
3, 第一启动程序加载SD卡上的bootcode.bin。
4, bootcode.bin执行，并加载第三阶段启动程序start.elf。
5, start.elf读取config.txt并加载内核。
6, config.txt解析完成,start.elf读取再次加载cmdline.txt文件，最后加载内核文件，然后CPU开始运行，系统启动成功。

参考:
1, Understanding the Raspberry Pi Boot Process