NuttX 系统调用与用户态编程 · 课程目录

NuttX简介与开发环境搭建

NuttX是什么？为什么选择NuttX？搭建基于QEMU的模拟开发环境。

NuttX源码结构解析

顶级目录、arch、drivers、fs、sched、libs等核心目录的作用。

NuttX配置系统

Kconfig、defconfig、menuconfig的使用，如何裁剪内核。

NuttX构建系统

Makefile体系、编译流程、链接脚本、生成目标文件。

NuttX启动流程

从Reset向量到main函数的完整路径，board_initialize()的作用。

NuttX任务管理

任务控制块(TCB)、任务创建与删除、任务优先级、调度策略。

NuttX系统调用机制

SVC软中断、系统调用表(syscall_table)、参数传递。

用户态与内核态切换

MPU/MMU保护、特权级切换、栈切换、上下文保存与恢复。

系统调用实现原理

从用户态调用到内核服务的完整链路，以open()为例。

系统调用表详解

syscall.csv、syscall_lookup.h、系统调用号分配。

用户态编程基础

NuttX用户态程序结构、入口点、链接脚本、启动代码。

用户态内存管理

用户堆、mmap、brk、内存保护、页错误处理。

用户态文件I/O

open/read/write/close的调用链，文件描述符管理。

用户态进程间通信

消息队列、信号量、共享内存、管道。

用户态信号处理

信号注册、信号发送、信号处理函数执行、sigaction。

用户态定时器

POSIX定时器、alarm、setitimer、高精度定时。

用户态网络编程

BSD Socket API、lwIP集成、TCP/UDP示例。

用户态设备驱动访问

ioctl、mmap设备内存、中断处理。

用户态线程管理

pthread实现、线程同步、线程局部存储。

用户态动态链接

ELF加载器、动态库、符号解析、重定位。

用户态调试技术

strace、gdbstub、printf调试、日志系统。

系统调用性能优化

减少上下文切换、批量系统调用、vDSO机制。

用户态异常处理

段错误、除零错误、非法指令、信号传递。

用户态与内核态共享数据

共享内存、procfs、sysfs。

用户态电源管理

suspend/resume、wake lock、定时唤醒。

用户态安全机制

沙箱、权限检查、能力模型、seccomp。

用户态实时性

优先级继承、抢占点、调度延迟、RT测试。

用户态与内核态混合编程

ioctl、sysfs、netlink、自定义系统调用。

NuttX用户态应用移植

从Linux移植到NuttX的常见问题与解决方案。

综合实战：HTTP服务器+传感器

构建完整的NuttX用户态应用程序（HTTP服务器+传感器数据采集）。