基于項目的嵌入式Linux C開發課程實施*

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系

“Linux網絡傳輸系統”是本課程的課程項目，通過項目導學，指引學生了解要開發該項目，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、網絡編程等相關知識，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程序設計知識，將項目所需的全部知識按照循序漸進的學習規律，劃分為6個不同的階段。每一階段輔以單元項目進行訓練，將知識轉化為解決問題的技能，為綜合項目的完成打下堅實的基礎[1-2]。

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

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

在第 3 階段，通過項目“Shell程序設計”，命令行參數、環境變量設置和shell語法。

在第 4 階段，通過項目“文件操作”，學生應掌握Linux文件系統、文件結構和文件I/O。

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

在第 6 階段，通過項目“基于網絡的進程間通信”，學生應掌握網絡命令、網絡協議、基于TCP和UDP協議網絡通信實現服務器端和客戶端一對一的通信過程。

因此，課程結束后，水到渠成地即可開發出“Linux網絡傳輸系統”課程項目。

二、項目主要內容

項目構思(C)：

我們經常會接觸到一些網絡應用程序，例如網絡聊天程序等等。這里我們要開發一個類似的系統，該系統運行于網絡環境中，通信雙方可以互相傳輸數據，并可以將接收到的數據保存在文件中。

需求分析：

服務器：通過多線程/多進程(應更側重于多線程)并發服務器方式與客戶端通信，接受客戶端連接后，顯示客戶端IP，接收客戶端發來的數據并顯示在屏幕上，然后將該數據反轉后發給客戶端。如果客戶端發來bye，給客戶端返回信息后斷開與客戶端的連接。

客戶端：與服務器建立連接后，從鍵盤獲得數據并發給服務器，然后接收服務器發力愛的信息并顯示到屏幕上。如果鍵盤輸入bye，則斷開與服務器的連接。將建立連接、發送數據、接收數據、斷開連接過程的時間及相關信息寫入日志文件，日志文件名在連接成功后根據系統時間命名。

客戶端與客戶端通信：兩個客戶端都與服務器建立連接，他們通過服務器互相傳輸數據，即一個客戶端將數據先傳輸給服務器，服務器再將數據轉發給另一個客戶端。

項目名稱：Linux網絡傳輸系統

項目設計(D)：

(一)程序結構設計

在數據傳輸過程中為保證數據傳輸的可靠性，采用TCP套接字，繪制TCP套接字傳輸流程。

由于服務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)程序數據設計

服務器端：

根據套接字編程過程，需要定義以下數據：監聽套接字描述符、后者為連接套接字描述符、服務器端地址結構、客戶端地址結構。

多進程編程，需要定義以下數據：進程ID。

與客戶端進行數據傳輸，需要定義以下數據：接收緩沖區、發送緩沖區、客戶端名字。

客戶端：

根據套接字編程過程，需要定義以下數據：套接字描述符、服務器端地址結構。

與服務器進行數據傳輸，需要定義以下數據：發送緩沖區、接收緩沖區、用戶緩沖區。

保存日志文件，需要定義以下數據：寫入文件緩沖區、當前時間、文件描述符、當前時間的結構體。

(三)根據系統總體架構圖，設計程序基本流程

服務器端流程

客戶端流程

(四)將總體架構圖中的各個功能模塊分別進行設計，畫出 N-S 圖

項目構思和項目設計一起，形成一個簡單易懂的項目開發說明文檔。

項目實施(I)：

根據項目設計部分得出的 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編碼。

項目運行(O)：

服務器端運行命令：

./server

客戶端運行命令：

./client 127.0.0.1

測試客戶端運行結果、服務器端運行結果和客戶端日志文件。

三、項目成果物描述

根據課堂講解和項目開發說明文檔，實現基于TCP或UDP和文件的“Linux網絡傳輸系統”，提交系統的全部代碼，要求系統要通過測試運行，并提供較清晰的注釋。