2.linux文件io----在gec6818开发板上显示四叶草、彩虹

linux文件IO

1、内核实现

文件IO ==> file input output 文件的输入输出操作

对于文件的操作：

1.打开文件

2.读/写文件的内容

3.关闭文件

2.打开和关闭文件

打开open ===> 在ubuntu中使用man 2 open 查看函数相关手册

NAMEopen, openat, creat - open and possibly create a fileSYNOPSIS#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>open可以打开或者创建一个文件int open(const char *pathname, int flags);int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
arg:@pathname :字符串，带路径的文件名，用来指定要打开的文件比如"./1.txt"表示当前路径下的1.txt文件@flags :标志位，用来表示打开文件的方式，可以位或多个但 下面三个只能选择一个：O_EDONLY	只读打开O_WRONLY	只写打开O_RDWR		读写打开然后可以再选择性的位或下列0个或多个宏O_CREAT		创建标志，如果指定的文件不存在，即先创建再打开O_TURNC		截断标志，打开文件并清空文件中的内容其余宏可查看函数手册@mode ：当创建文件时，需要指定mode文件的权限，可以使用3位二进制表示比如：0777 0664 ...返回值：成功返回非负数，在程序中象征一个被打开的文件，称为文件描述符(fd)，后续所有对于该文件的操作，都是通过文件描述符进行的失败返回-1，并且errno错误编码会被设置，此时就可以借助perror函数打印出错的信息

关闭 close

NAMEclose - close a file descriptorSYNOPSIS#include <unistd.h>close关闭指定的文件描述符（被打开的文件）int close(int fd);@fd:文件描述符，即open的返回值，指定要关闭的文件返回值：成功是0失败是-1，并且errno被设置

eg:以读写的方式打开当前目录下的1.txt文件，如果文件不存在则创建文件，如果文件存在则清空文件内容

       #include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>int main(void){int fd = 0;fd = open("./1.txt",O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC);if (fd == -1){perror("open file error");//perror参数可以带一个字符串，打印说明，函数会在字符串后根据errno自行输出错误的原因return -1;//如果打开文件失败，后续就无法执行}//打开文件后，就可以操作文件了close(fd);//不再进行操作了，记得关闭文件}

3.读写文件

文件被打开后，就可以调用read/write接口去读写文件的内容

读：从文件中获取文件内容

NAMEread - read from a file descriptorSYNOPSIS#include <unistd.h>read从指定文件描述符中读取数据存入缓冲区中ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);@fd :文件描述符，指定从那个文件读取数据@buf :指向一个缓存区，用来保存从文件中读取到的数据@count :整数，单位字节，表示你想要从文件中读取多少数据成功返回一个>=0的整数，表示实际从文件中读取到的字节数失败返回-1，并且errno被设置

写：与读正好相反，将指定的内容写入到文件中

NAMEwrite - write to a file descriptorSYNOPSIS#include <unistd.h>write写入数据到指定的文件描述符ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);@fd :文件描述符，指定将数据写入到那个文件@buf :指针，所指向的空间中的数据就是要写入到文件中去的数据@count :整数，单位字节，表示你想要写入到文件中的字节数返回值：成功返回一个>=0的整数，表示实际写入到文件中的数据大小失败返回-1，并且errno被设置

eg:从打开的1.txt文件中读取20字节的数据

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{int fd = 0;ssize_t rsize = 0;//用来保存read的返回值，ssize_t其实就是longunsigned char rbuf[128] = {0};//定义一个缓冲区，用来保存从文件中读取的数据fd = open("./1.txt",O_RDWR);if (fd == -1){perror("open file error");return -1;}
//打开文件后就可以对文件进行其他操作了rsize = read(fd,rbuf,20);//从打开的文件中读取20个字节存入rbuf中if (rsize == -1){perror("read file error");close(fd);return -1;}else if(rsize == 0){printf("什么都没有读到\n");}else{printf("读取到了%ld个字节的数据存入了rbuf中，读取到的数据是:%s\n",rsize,rbuf);}//不再操作该文件了，就要记得关闭文件close(fd);return 0;
}

练习1：

假设当前目录中存在文件1.txt,该文件中有数量不定的文件内容，请编写程序，将该文件复制一份到2.txt,要求两个文件中的内容一模一样

提示：

1.read函数可以从一个被打开的文件中读取数据，并且将读取到的数据保存在第二参数指向的缓冲区中，并且read函数的返回值是表示本次读取文件时读取到了多少字节的数据

2.write函数可以将指定的缓存区的数据，写入到一个被打开的文件中

3.想要两个文件一模一样，就必须要求2.txt在打开时里面不能用数据，并且读写文件时要做到读多少，写多少

LCD屏幕显示

arm板上有一个自带的lcd屏幕，大小是800*480个像素点，每个像素点是32位的，在linux中lcd屏幕对应的设备文件是"/dev/fb0",用户只需要打开这个文件，并且往文件中写入颜色值，就可以让屏幕显示相应的颜色

关于颜色 ：

0X000000 黑色

0XFFFFFF 白色

0XFF0000 红色

0X00FF00 绿色

0XFFFF00 黄色

0X0000FF 蓝色

映射

linux中的映射是指将一个打开的文件内容，映射到进程的存储空间中（进程地址空间/内存），用户可以通过访问映射的内存地址，就对于访问了该映射文件的文件内容

我们编写的程序本身就是直接访问内存地址空间，不需要借助操作系统，因此访问内存地址空间显然比访问存储在硬盘中的文件内容要快

将一个文件映射到内存后，操作映射内存地址就等同于操作了该文件的内容

linux的映射是借助mmap来实现的

NAMEmmap, munmap - map or unmap files or devices into memorySYNOPSIS#include <sys/mman.h>mmap用来将一个打开的文件(文件描述符)映射到内存地址空间void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,int fd, off_t offset);@addr:用来指定映射的内存地址空间，一般为NULL，让系统自己去选择@length:指定用于映射的内存地址空间的大小，取决于我们要映射的文件内容的大小，单位字节@prot:指定映射内存地址空间的访问权限，要求与被映射文件open时的权限一致PROT_READ	读权限PROT_WRITE	写权限PROT_EXEC	执行权限上面三个宏，可以位或使用@flags:标志位，用来指定映射的方式MAP_SHARED 共享映射，是指映射的文件对其他用户可见，并且操作映射内存空间的内容会被同步到映射文件@fd:文件描述符，指定要映射的文件@offset:文件偏移量(光标)，指定从文件的那个位置开始映射0==>表示从文件一开始的位置就映射返回值:成功 返回映射内存的首地址失败 返回MAP_FAILED,并且errno被设置

解除映射 munmap 释放映射内存地址空间

NAMEmmap, munmap - map or unmap files or devices into memorySYNOPSIS#include <sys/mman.h>void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags,int fd, off_t offset);int munmap(void *addr, size_t length);@addr：指向要接触映射的映射内存空间首地址，即mmap的返回值@length:指定接触映射的空间大小，单位字节返回值：成功 0失败 -1

任务：

1 画一个彩虹

ngth, int prot, int flags,
int fd, off_t offset);
int munmap(void *addr, size_t length);
@addr：指向要接触映射的映射内存空间首地址，即mmap的返回值
@length:指定接触映射的空间大小，单位字节
返回值：
成功 0
失败 -1

任务：1 画一个彩虹```c
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <math.h>
int main()
{// 打开LCD屏幕文件int fd = open("/dev/fb0", O_RDWR | O_CREAT);if(fd == -1){printf("open txt failed\n");return -1;}/*红色 #FF0000橙色 #FF7F00黄色 #FFFF00绿色 #00FF00青色 #00FFFF蓝色 #0000FF紫色 #8B00FF0xffffff 白色*/// LCD 800*480 v 百度rgb颜色代码   0x ff 80 40int lcd_buf[480][800];int color[8] = {0x8b00ff, 0x0000ff, 0x00ffff, 0x00ff00, 0xffff00, 0xff7f00, 0xff0000, 0xffffff};int i, j, count = 0; // 记录色块落在哪个区间for(i = 0; i < 480; i++){for(j=-400; j< 400 ;j++){if((480-i)*(480-i)+j*j > 400*400 || (480-i)*(480-i)+j*j < 225){lcd_buf[i][j+400] = color[7];}else{count = sqrt((480-i)*(480-i) + j*j )/55;lcd_buf[i][j+400] = color[count];}}}write(fd, lcd_buf, 800*480*4);// fd文件描述符 指向我们将要写入数据的文件// buf	数据	我们将要写入数据// count	计数	我们最多写入多少个字节close(fd);return 0;}

2 画一个四叶草

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>int lcdfd = 0; //保存LCD屏幕文件的文件描述符
int *plcd = 0; //保存LCD屏幕映射内存首地址int lcd_init(void) //初始化LCD屏：打开和映射LCD屏幕文件
{/* 打开LCD屏驱动设备文件 */lcdfd = open("/dev/fb0",O_RDWR);if(-1 == lcdfd){perror("open lcd error");return -1;}/* 将LCD屏映射到内存空间 =》Frame Buffer 帧缓冲设备*/plcd = (int*)mmap(NULL,//系统自动选择映射地址800*480*32/8,	//映射空间大小（单位 字节），屏幕800*480个像素点，每个像素点32位（32/8个字节）PROT_READ|PROT_WRITE,//具备读写权限MAP_SHARED,//共享映射，对映射内存空间的操作会被同步到文件lcdfd,//指定映射的文件0); //从文件头开始映射if(MAP_FAILED == plcd){perror("mmap lcd error");close(lcdfd);return -1;}return 0;
}int lcd_uninit(void)//释放LCD屏：接触映射，关闭LCD屏幕文件
{/* 收尾：解除映射，关闭屏幕文件 */munmap(plcd,800*480*32/8);close(lcdfd);return 0;
}int lcd_draw_point(int x,int y,int color)	//画点函数，用来将坐标为(x,y)的像素点显示为color色
{if(x<0 || x >=800 || y<0 || y>=480){printf("指定画点的坐标超出屏幕范围\n");return -1;}*(plcd + y*800 + x) = color;return 0;
}int lcd_draw_clear(int x0,int y0,int w,int h,int color)//清屏函数，用来将从(x0,y0)为起点，宽w，高h的矩形区域显示为 color色
{int x = 0;int y = 0;for(x=x0;x<x0+w;x++){for(y=y0;y<y0+h;y++){lcd_draw_point(x,y, color);}}return 0;
}int lcd_draw_FourLeafClover(void)//在屏幕上显示一个四叶草（取上下左右四个圆两两的交集）
{//中心（400,240)//上：（400,40） 下：（400,440）左：（200,240） 右：（600,240）int x = 0;int y = 0;for(y=0;y<480;y++){for(x=0;x<800;x++){if( (x-400)*(x-400)+(y-40)*(y-40)<=200*200 && (x-200)*(x-200)+(y-240)*(y-240)<=200*200  //上左||(x-400)*(x-400)+(y-440)*(y-440)<=200*200 && (x-200)*(x-200)+(y-240)*(y-240)<=200*200  //下左||(x-400)*(x-400)+(y-440)*(y-440)<=200*200 && (x-600)*(x-600)+(y-240)*(y-240)<=200*200  //下右||(x-400)*(x-400)+(y-40)*(y-40)<=200*200 && (x-600)*(x-600)+(y-240)*(y-240)<=200*200)  //下右{lcd_draw_point(x,y,0x00ff00);}}}
}int lcd_draw_Rainbow(void)//在屏幕上显示一个彩虹
{int x = 0;int y = 0;for(y=0;y<480;y++){for(x=0;x<800;x++){if((x-400)*(x-400)+(y-479)*(y-479)<=40*40){lcd_draw_point(x,y,0xffffff);}else if((x-400)*(x-400)+(y-479)*(y-479)<=80*80){lcd_draw_point(x,y,0xff00ff);}else if((x-400)*(x-400)+(y-479)*(y-479)<=120*120){lcd_draw_point(x,y,0x0000ff);}else if((x-400)*(x-400)+(y-479)*(y-479)<=160*160){lcd_draw_point(x,y,0x00ffff);}else if((x-400)*(x-400)+(y-479)*(y-479)<=200*200){lcd_draw_point(x,y,0x00ff00);}else if((x-400)*(x-400)+(y-479)*(y-479)<=240*240){lcd_draw_point(x,y,0xffff00);}else if((x-400)*(x-400)+(y-479)*(y-479)<=280*280){lcd_draw_point(x,y,0xff8020);}else if((x-400)*(x-400)+(y-479)*(y-479)<=320*320){lcd_draw_point(x,y,0xff0000);}}}
}