基于項目的嵌入式Linux C開發(fā)課程實施*

章曉敏 陳浩松

(寧波大紅鷹學院，浙江 寧波 315175)

一、課程項目與課程各單元之間的關(guān)系

“Linux網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)”是本課程的課程項目，通過項目導學，指引學生了解要開發(fā)該項目，必須掌握Linux基本命令、shell編程、Linux下文件I/O操作、進程控制、進程通信、線程、網(wǎng)絡(luò)編程等相關(guān)知識，同時，還必須熟悉一些常用的算法，理解簡單的編程思想。為了便于理解和掌握Linux C程序設(shè)計知識，將項目所需的全部知識按照循序漸進的學習規(guī)律，劃分為6個不同的階段。每一階段輔以單元項目進行訓練，將知識轉(zhuǎn)化為解決問題的技能，為綜合項目的完成打下堅實的基礎(chǔ)[1-2]。

在第 1 階段，通過項目“SSH終端及登錄”，學生應(yīng)掌握Linux基本命令的使用。

在第 2 階段，通過項目“Linux下的學生成績統(tǒng)計”，學生應(yīng)掌握Linux編程工具的使用：vi，gcc，gdb，make，Makefile。

在第 3 階段，通過項目“Shell程序設(shè)計”，命令行參數(shù)、環(huán)境變量設(shè)置和shell語法。

在第 4 階段，通過項目“文件操作”，學生應(yīng)掌握Linux文件系統(tǒng)、文件結(jié)構(gòu)和文件I/O。

在第 5 階段，通過項目“進程控制和進程通信”，學生應(yīng)掌握進程的創(chuàng)建、進程的通信方式以及編程方式

在第 6 階段，通過項目“基于網(wǎng)絡(luò)的進程間通信”，學生應(yīng)掌握網(wǎng)絡(luò)命令、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、基于TCP和UDP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)服務(wù)器端和客戶端一對一的通信過程。

因此，課程結(jié)束后，水到渠成地即可開發(fā)出“Linux網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)”課程項目。

二、項目主要內(nèi)容

項目構(gòu)思(C)：

我們經(jīng)常會接觸到一些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，例如網(wǎng)絡(luò)聊天程序等等。這里我們要開發(fā)一個類似的系統(tǒng)，該系統(tǒng)運行于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，通信雙方可以互相傳輸數(shù)據(jù)，并可以將接收到的數(shù)據(jù)保存在文件中。

需求分析：

服務(wù)器：通過多線程/多進程(應(yīng)更側(cè)重于多線程)并發(fā)服務(wù)器方式與客戶端通信，接受客戶端連接后，顯示客戶端IP，接收客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)并顯示在屏幕上，然后將該數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)后發(fā)給客戶端。如果客戶端發(fā)來bye，給客戶端返回信息后斷開與客戶端的連接。

客戶端：與服務(wù)器建立連接后，從鍵盤獲得數(shù)據(jù)并發(fā)給服務(wù)器，然后接收服務(wù)器發(fā)力愛的信息并顯示到屏幕上。如果鍵盤輸入bye，則斷開與服務(wù)器的連接。將建立連接、發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)、斷開連接過程的時間及相關(guān)信息寫入日志文件，日志文件名在連接成功后根據(jù)系統(tǒng)時間命名。

客戶端與客戶端通信：兩個客戶端都與服務(wù)器建立連接，他們通過服務(wù)器互相傳輸數(shù)據(jù)，即一個客戶端將數(shù)據(jù)先傳輸給服務(wù)器，服務(wù)器再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給另一個客戶端。

項目名稱：Linux網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)

項目設(shè)計(D)：

(一)程序結(jié)構(gòu)設(shè)計

在數(shù)據(jù)傳輸過程中為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，采用TCP套接字，繪制TCP套接字傳輸流程。

由于服務(wù)器可能要處理多個用戶的請求，采用多進程或多線程方式處理客戶端問題。

(二)程序數(shù)據(jù)設(shè)計

服務(wù)器端：

根據(jù)套接字編程過程，需要定義以下數(shù)據(jù)：監(jiān)聽套接字描述符、后者為連接套接字描述符、服務(wù)器端地址結(jié)構(gòu)、客戶端地址結(jié)構(gòu)。

多進程編程，需要定義以下數(shù)據(jù)：進程ID。

與客戶端進行數(shù)據(jù)傳輸，需要定義以下數(shù)據(jù)：接收緩沖區(qū)、發(fā)送緩沖區(qū)、客戶端名字。

客戶端：

根據(jù)套接字編程過程，需要定義以下數(shù)據(jù)：套接字描述符、服務(wù)器端地址結(jié)構(gòu)。

與服務(wù)器進行數(shù)據(jù)傳輸，需要定義以下數(shù)據(jù)：發(fā)送緩沖區(qū)、接收緩沖區(qū)、用戶緩沖區(qū)。

保存日志文件，需要定義以下數(shù)據(jù)：寫入文件緩沖區(qū)、當前時間、文件描述符、當前時間的結(jié)構(gòu)體。

(三)根據(jù)系統(tǒng)總體架構(gòu)圖，設(shè)計程序基本流程

服務(wù)器端流程

客戶端流程

(四)將總體架構(gòu)圖中的各個功能模塊分別進行設(shè)計，畫出 N-S 圖

項目構(gòu)思和項目設(shè)計一起，形成一個簡單易懂的項目開發(fā)說明文檔。

項目實施(I)：

根據(jù)項目設(shè)計部分得出的 N-S 圖，利用已掌握的 Linux C 語言知識及編程思想，完成各個功能模塊的函數(shù)編碼。

項目運行(O)：

服務(wù)器端運行命令：

./server

客戶端運行命令：

./client 127.0.0.1

測試客戶端運行結(jié)果、服務(wù)器端運行結(jié)果和客戶端日志文件。

三、項目成果物描述

根據(jù)課堂講解和項目開發(fā)說明文檔，實現(xiàn)基于TCP或UDP和文件的“Linux網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)”，提交系統(tǒng)的全部代碼，要求系統(tǒng)要通過測試運行，并提供較清晰的注釋。