一个简单shell软件设计方法.doc

一个简单的shell的软件设计方法 姓名：黄崇 学号：131040061 摘 要 shell是操作系统提供给用户操作的必备窗口，用户通过这个窗口调用操作系统提供的服务。本文并不是在操作系统上实现一个简单的shell,而是在单片机上用C语言编写一个shell实现的框架，以阐述shell的工作原理。 关键词：shell 单片机 命令解析 概述 1、shell概念 Shell（命令解析器），它用于接收用户输入的命令，进行解析，然后调用相应的应用程序，为使用者提供了使用软件的界面。 shell是操作系统最外面的一层。shell管理你与操作系统之间的交互：等待你输入，向操作系统解释你的输入，执行相应的应用程序，并且输出各种各样的处理结果。 2、shell分类 按照界面类型，可以分为图形界面shell和命令行式shell。 图形界面shell（Graphical User Interface shell 即 GUI shell），应用最为广泛的 Windows Explorer （微软的windows系列制作系统），还有也包括广为人知的 Linux shell，其中linux shell 包括 X window manger (BlackBox和FluxBox），以及功能更强大的CDE、GNOME、KDE、 XFCE。 命令行式shell（Command Line Interface shell ，即CLI shell），被广泛熟知的有bash / sh / ksh / csh（Unix/linux 系统）、cmd.exe（Windows XP 系统）、(DOS系统)。 3、shell的运行模式 Shell的运行模式可以分为：交互式和非交互式。 交互式模式就是shell等待你的输入，并且执行你提交的命令。这种模式被称作交互式是因为shell与用户进行交互。这种模式也是大多数用户非常熟悉的：登录、执行一些命令、签退。当你签退后，shell也终止了。 shell也可以运行在另外一种模式：非交互式模式。在这种模式下，shell不与你进行交互，而是读取存放在文件（shell script），并且执行其中的命令。当它读到文件的结尾，shell也就终止了。 二、shell软件功能需求分析 1、本文的开发环境 本文希望在单片机上运行这个shell程序，单片机可以是STM32、AVR等等，本文的测试是在S3C2440开发板上完成的。用户输入通常选用PC机的键盘，由于硬件运行平台是单片机，就选用串口进行交互数据的传输。软件开发环境选用linux系统下的arm-linux-gcc交叉编译工具链，该工具链功能强大，可配置性较集成开发环境尤其独到之处。 2、本文shell的基本功能要求 本文目的在于实现一个简单的shell，功能不要求很多，但是要求完全描绘出一个shell的工作原理和shell软件结构。有了这样的软件结构，再向shell里添加其他的功能，就好像做填空题一样。 简单的shell功能可支持的命令虽然很少，但是也要确定选择哪些命令比较合适。实现这样简单的命令最好不需要增添其他的外设，比如说硬盘、网卡，利用最小的单片机系统就能搞定。这样可以节省工作量，将主要精力集中到shell软件结构上，而不是具体命令的实现上。基于这样的考虑，本文选择echo（回显）、md（内存显示）和hello（打印“hello world”）三个命令作为测试。另外，还必须提供shell必备的命令help或者？（打印所有命令的帮助信息）。而且对于每一个命令，通过“help+命令”的输入打印单个命令的详细信息。 三、shell软件设计方案 在shell运行期间，无非涉及两个模块。一个模块是等待用户输入，并把用户输入的字符保存起来。另外一个模块，就是把之前保存的用户输入解析出来，并且根据解析到的命令找到对应的函数地址。再根据用户输入命令的参数，将参数传给这个函数地址，进行函数调用。 shell的核心是如何根据命令字符串，找到对应的函数地址，这是一个算法问题。因为命令字符串相对应着一个函数地址，需要将它们用一个数据结构包含在一起，所以也是一个数据结构的问题。 有什么样的数据结构，就有什么样的算法，设计数据结构成了关键。一个命令的结构体应该包含这样的内容：命令的名字、命令参数的最大个数、命令对应函数的地址、命令的简要帮助信息、命令的详细帮助信息。 有了命令数据结构，在设计一个命令的时候，就将这些命令的必要信息提供好，然后将这些信息填充到它对应的结构体变量中。最后，再将所有命名对应的结构体变量保存在一个数据段中。通过编译器产生的参数，我们可以掌握这个数据段的起始地址和结束地址，从而知道命令数据段的长度，进而知道命令的个数。只要我们知道这个数据段的起始地址，因为命令结构体的长度固定，我们就可