嵌入式Linux系统与工程实践(第2版)

目 录 **篇 嵌入式系统开发基础 第1章 嵌入式系统介绍 （1） 1．1 嵌入式系统的概念 （1） 1．1．1 嵌入式系统的定义 （1） 1．1．2 嵌入式系统的特点 （2） 1．2 嵌入式系统的组成 （2） 1．2．1 嵌入式处理器 （3） 1．2．2 外围设备 （3） 1．2．3 嵌入式操作系统 （3） 1．2．4 应用软件 （3） 1．3 嵌入式处理器 （4） 1．3．1 嵌入式处理器的分类 （4） 1．3．2 嵌入式微处理器 （5） 1．3．3 嵌入式微控制器 （5） 1．3．4 嵌入式DSP处理器 （6） 1．3．5 嵌入式片上系统 （6） 1．3．6 选择嵌入式处理器 （7） 1．4 嵌入式操作系统 （7） 1．4．1 操作系统的概念和分类 （8） 1．4．2 实时操作系统 （8） 1．4．3 常用的嵌入式操作系统 （10） 1．5 新型的嵌入式操作系统 （13） 1．5．1 Android （13） 1．5．2 MontaVista （15） 1．6 嵌入式系统的应用 （15） 1．7 嵌入式系统的发展趋势 （18） 1．7．1 嵌入式系统面临的挑战 （18） 1．7．2 嵌入式系统的发展前景 （19） 1．8 本章小结 （） 第2章 嵌入式软件开发过程与工具 （21） 2．1 嵌入式软件开发介绍 （21） 2．1．1 嵌入式软件开发的特殊 （21） 2．1．2 嵌入式软件的分类 （22） 2．1．3 嵌入式软件的开发流程 （22） 2．1．4 嵌入式软件开发工具的发展趋势 （24） 2．2 嵌入式软件的调试技术 （25） 2．2．1 调试技术介绍 （25） 2．2．2 基于JTAG的ARM系统调试 （26） 2．3 嵌入式软件测试技术 （27） 2．3．1 宿主机―目标机开发模式 （27） 2．3．2 目标监控器 （28） 2．4 嵌入式系统集成开发环境 （30） 2．4．1 ADS的介绍 （30） 2．4．2 ADS建立工程的使用介绍 （32） 2．4．3 AXD调试器的使用介绍 （37） 实例2-1 ARM开发环境ADS的使用实例 （39） 2．5 本章小结 （43） 第3章 嵌入式处理器体系结构 （44） 3．1 ARM体系结构概述 （44） 3．1．1 ARM体系结构简介 （45） 3．1．2 ARM体系结构的技术特征 （47） 3．1．3 CISC的体系结构 （48） 3．1．4 RISC的体系结构 （48） 3．1．5 RISC系统和CISC系统的比较 （50） 3．2 ARM微处理器的分类 （51） 3．2．1 ARM7微处理器 （51） 3．2．2 ARM9微处理器 （52） 3．2．3 ARM9E微处理器 （52） 3．2．4 ARM10E微处理器 （53） 3．2．5 ARM11微处理器 （54） 3．2．6 SecurCore微处理器 （54） 3．2．7 StrongARM微处理器 （54） 3．2．8 XScale微处理器 （55） 3．3 ARM微处理器的应用 （55） 3．3．1 ARM微处理器的应用选型 （55） 3．3．2 S3C2410处理器 （56） 3．4 存储器 （57） 3．4．1 存储器简介 （57） 3．4．2 SDRAM操作 （59） 3．4．3 Flash （60） 3．5 ARM编程模型 （61） 3．5．1 数据类型 （61） 3．5．2 存储器格式 （62） 3．5．3 处理器工作状态 （62） 3．5．4 处理器运行模式 （63） 3．5．5 寄存器组织 （63） 3．5．6 内部寄存器 （66） 3．6 ARM指令的寻址方式 （67） 3．6．1 立即寻址 （67） 3．6．2 寄存器寻址 （68） 3．6．3 寄存器间接寻址 （68） 3．6．4 相对寻址 （69） 3．6．5 堆栈寻址 （69） 3．6．6 块寻址 （70） 3．6．7 变址寻址 （70） 3．6．8 多寄存器寻址 （71） 3．7 ARM指令集 （71） 3．7．1 ARM指令的格式 （71） 3．7．2 ARM指令分类 （72） 3．7．3 Thumb指令介绍 （78） 3．7．4 Thumb指令分类 （79） 3．7．5 ARM指令集和Thumb指令集的区别 （82） 3．8 ARM微处理器的异常 （83） 3．8．1 ARM体系结构所支持的异常类型 （84） 3．8．2 异常矢量表 （85） 3．8．3 异常优先级 （85） 3．8．4 应用程序中的异常处理 （86） 3．8．5 各类异常的具体描述 （87） 3．9 本章小结 （91） 篇 Linux开发入门 第4章 Linux开发常用操作 （92） 4．1 Linux系统介绍 （92） 4．1．1 Linux的概况 （93） 4．1．2 Linux操作系统的构成 （94） 4．1．3 Linux常见的发行版本 （95） 4．1．4 Linux内核的特点 （97） 4．2 Linux命令的使用 （98） 4．3 vi编辑器的使用 （108） 4．3．1 vi编辑器入 （108） 4．3．2 命令模式的命令 （109） 4．3．3 末行模式的命令 （110） 实例4-1 vi编辑器使用实例 （110） 4．4 Shell编程 （112） 4．4．1 Shell基础介绍 （112） 4．4．2 Shell程序的变量和参数 （114） 4．4．3 运行Shell程序 （116） 4．4．4 Shell程序设计的流程控制 （117） 4．4．5 Shell输入与输出 （121） 4．4．6 bash介绍 （123） 4．5 综合实例 （124） 实例4-2 编写清除/var/log下的log文件综合实例 （124） 实例4-3 编写寻找死链接文件综合实例 （127） 4．6 本章小结 （131） 第5章 Linux内核介绍 （132） 5．1程概述 （132） 5．1．1程结构 （133） 5．1．2程的控制操作 （134） 5．1．3程的属 （136） 5．1．4程的创建和调度 （137） 5．1．5 Linu程命令 （139） 5．2 系统调用 （143） 5．2．1 系统调用概述 （143） 5．2．2 系统调用入 （144） 5．2．3 程管理相关的系统调用 （145） 5．3 管道 （145） 5．3．1 管道系统调用 （145） 5．3．2 管道的分类 （147） 实例5-1 管道通信实例 （148） 5．4 信号 （150） 5．4．1 常见的信号种类 （150） 5．4．2 系统调用函数 （151） 5．4．3 信号的处理 （152） 5．4．4 信号与系统调用的关系 （152） 实例5-2 信号实例 （153） 5．5 信号量 （154） 5．5．1 信号量概述 （154） 5．5．2 相关的数据结构 （155） 5．5．3 相关的函数 （157） 实例5-3 信号量实例 （158） 5．6 共享内存 （163） 5．6．1 共享内存原理 （163） 5．6．2 共享内存对象的结构 （164） 5．6．3 相关的函数 （165） 实例5-4 共享内存实例 （166） 5．7 消息队列 （171） 5．7．1 有关的数据结构 （171） 5．7．2 相关的函数 （174） 实例5-5 消息队列实例 （176） 5．8 综合实例 （179） 实例5-6 多线程编程实例 （179） 5．9 本章小结 （180） 第6章 Linux开发环境的构建 （181） 6．1 建立Linux开发环境概述 （181） 6．1．1 Cygwin开发环境 （181） 6．1．2 VMware Workstation开发环境 （183） 6．2 交叉编译的使用 （185） 6．2．1 GNU交叉工具链的设置 （185） 6．2．2 ARM GNU常用汇编语言 （188） 6．2．3 GNU交叉工具链的常用工具 （190） 6．2．4 交叉编译环境 （193） 6．3 Linux下的C编程 （196） 6．3．1 Linux程序设计特点 （196） 6．3．2 Linux下C语言编码的风格 （197） 6．3．3 Linux程序基础 （197） 6．3．4 Linux下C编程的库依赖 （199） 6．4 gcc的使用与开发 （199） 6．4．1 gcc简介和使用 （199） 6．4．2 gcc选项 （0） 6．4．3 gcc的错误类型 （3） 实例6-1 gcc编译器环境的应用实例 （4） 6．5 gdb调试器的介绍和使用 （5） 6．5．1 gdb调试器的使用 （5） 6．5．2 在gdb中运行程序 （6） 6．5．3 暂停和恢复程序运行 （8） 6．5．4 远程调试 （211） 实例6-2 gdb调试器环境的应用实例 （211） 6．6 GNU make和Makefile的使用 （213） 6．6．1 Makefile的基本结构 （214） 6．6．2 Makefile的变量 （215） 6．6．3 Makefile的隐含规则 （217） 6．6．4 Makefile的命令使用 （2） 6．6．5 Makefile的函数使用 （221） 6．6．6 Makefile文件的运行 （223） 6．6．7 Makefile规则书写命令 （225） 实例6-3 Makefile的命令使用实例 （231） 6．7 autoconf和automake的使用 （233） 6．7．1 autoconf的使用 （233） 6．7．2 Makefile．am的编写 （236） 6．7．3 automake的使用 （236） 6．7．4 使用automake和autoconf产生Makefile （237） 6．7．5 自动生成Makefile的方法 （237） 6．8 综合实例 （238） 实例6-4 gcc编译器的综合实例 （238） 实例6-5 gdb调试器的综合实例 （241） 实例6-6 Makefile的综合实例 （244） 6．9 本章小结 （246） 第三篇 嵌入式系统移植与构建 第7章 Bootloader的使用 （247） 7．1 Bootloader 概述 （248） 7．1．1 Bootloader的作用 （248） 7．1．2 Bootloader能 （249） 7．1．3 Bootloader的种类 （250） 7．1．4 Bootloader的工作模式 （251） 7．1．5 Bootloader的启动方式 （251） 7．1．6 Bootloader的启动流程 （253） 7．1．7 Bootloader与主机的通信 （253） 7．2 vivi的移植 （253） 7．2．1 vivi的常用命令和文件结构 （254） 7．2．2 vivi阶段的分析 （255） 7．2．3 vivi阶段的分析 （261） 7．2．4 vivi的配置与编译 （263） 7．3 U-boot的移植 （264） 7．3．1 U-boot常用命令和源代码目录结构 （264） 7．3．2 U-boot支持的主能 （268） 7．3．3 U-boot的编译和添加命令 （268） 7．3．4 U-boot的启动介绍 （272） 7．3．5 U-boot的移植和使用 （273） 7．3．6 U-boot的启动过程 （275） 7．3．7 U-boot的调试 （276） 7．4 其他常见的Bootloader （278） 7．5 综合实例 （280） 实例7-1 vivi编译实例 （280） 实例7-2 U-boot在S3C2410上的移植实例 （281） 实例7-3 Bootloader设计实例 （283） 7．6 本章小结 （285） 第8章 Linux内核裁剪与移植 （286） 8．1 Linux移植简介 （286） 8．1．1 Linux可移植发展 （287） 8．1．2 Linux的移植 （287） 8．2 Linux内核结构 （288） 8．2．1 Linux内核组成 （288） 8．2．2 子系统相互间的关系 （292） 8．2．3 系统数据结构 （293） 8．2．4 Linux内核源代码 （293） 8．3 Linux内核配置 （297） 实例8-1 Linux内核配置实例 （297） 8．4 Linux操作系统移植介绍 （300） 8．4．1 Linux系统移植的两大部分 （300） 8．4．2 内核文件的修改 （302） 8．4．3 系统移植所必需的环境 （306） 8．5 综合实例 （309） 实例8-2 编译Linux内核应用实例 （309） 实例8-3 Linux内核的烧写实例 （311） 实例8-4 使用KGDB构建Linux内核调试环境 （312） 8．6 本章小结 （321） 第9章 Linux根文件系统的构建 （322） 9．1 Linux文件系统概述 （322） 9．1．1 Linux文件系统的特点 （322） 9．1．2 其他常见的嵌入式文件系统 （324） 9．1．3 Linux根文件目录结构 （326） 9．1．4 Linux文件属介绍 （326） 9．2 使用BusyBox生成工具集 （327） 9．2．1 BusyBox概述 （327） 9．2．2 BusyBo程和用户程序启动过程 （328） 9．2．3 编译/安装BusyBox （329） 实例9-1 用BusyBox建立简单的根文件系统 （333） 9．3 构建根文件系统 （335） 9．3．1 根文件系统制作流程 （335） 实例9-2 构建根文件系统 （339） 9．4 配置yaffs文件 （341） 9．4．1 yaffs文件系统设置 （342） 9．4．2 yaffs文件系统测试 （344） 9．5 综合实例 （345） 实例9-3 制作/使用yaffs文件系统映像文件 （345） 实例9-4 制作/使用jffs2文件系统映像文件 （347） 9．6 本章小结 （349） 第四篇 嵌入式系统开发 第10章 设备驱动程序开发 （350） 10．1 设备驱动程序概述 （351） 10．1．1 驱动程序的简介 （351） 10．1．2 设备分类 （351） 10．1．3 设备号 （352） 10．1．4 设备节点 （353） 10．1．5 驱动层次结构 （353） 10．1．6 设备驱动程序的特点 （354） 10．2 设备驱动程序与文件系统 （355） 10．2．1 设备驱动程序与文件系统的关系 （355） 10．2．2 设备驱动程序与操作系统的关系 （355） 10．2．3 Linux设备驱动程序的接口 （356） 10．2．4 设备驱动程序开发的基本函数 （361） 10．2．5 Linux驱动程序的加载 （362） 10．3 设备驱动程序的使用 （366） 10．3．1 驱动程序模块的加载 （366） 10．3．2 创建设备文件 （367） 10．3．3 使用设备 （367） 10．4 网络设备基础知识 （367） 10．4．1 网络协议 （367） 10．4．2 网络设备接口基础 （369） 10．5 网络设备驱动程序的架构 （371） 10．5．1 网络设备驱动程序体系结构 （371） 10．5．2 网络设备驱动程序模块分析 （372） 10．5．3 网络设备驱动程序的实现模式 （378） 10．5．4 网络设备驱动程序的数据结构 （379） 10．6 综合实例 （383） 实例10-1 键盘驱动开发实例 （383） 实例10-2 I2线驱动的编写实例 （386） 实例10-3 TFT-LCD显示驱动实例 （390） 10．7 本章小结 （395） 第11章 嵌入式常用GUI开发 （396） 11．1 嵌入式系统中的GUI简介 （397） 11．1．1 嵌入式GUI系统的介绍 （397） 11．1．2 基于嵌入式Linux的GUI系统底层实现基础 （399） 11．1．3 嵌入式GUI系统的分析与比较 （399） 11．2 嵌入式系统下MiniGUI的实现 （401） 11．2．1 图形用户界面MiniGUI简介 （401） 11．2．2 MiniGUI的发布版本 （403） 11．2．3 MiniGUI在S3C2410处理器上的移植过程 （406） 11．3 Qt/Embed嵌入式图形开发基础 （409） 11．3．1 Qt/Embed开发环境的安装 （409） 11．3．2 Qt/Embed底层支持及实现代码分析 （413） 11．3．3 Qt/Embed信号和插槽机制 （414） 11．3．4 Qt/Embed窗口部件 （417） 11．3．5 Qt/Embed图形界面编程 （4） 11．3．6 Qt/Embed对话框设计 （421） 11．3．7 数据库 （422） 实例11-1 Qt/Embed图形开发应用实例 （425） 11．4 Qtopia移植 （426） 11．4．1 Qtopia简介 （426） 11．4．2 交叉编译、安装Qtopia （426） 实例11-2 Qtopia移植应用实例 （428） 11．5 Qt/Embed应用开发 （429） 11．5．1 嵌入式硬件开发平台的选择 （429） 11．5．2 Qt/Embed常用工具的介绍 （431） 11．5．3 交叉编译Qt/Embed的库 （432） 11．5．4 Qt/E程序的编译与执行 （433） 实例11-3 Qt/Embed实战演练 （434） 11．6 综合实例 （438） 实例11-4 Hello，Qt/Embed应用程序 （438） 实例11-5 基本绘图应用程序的编写 （441） 11．7 本章小结 （445） 第12章 嵌入式系统工程实例 （446） 12．1 文件系统的生成与烧写 （446） 12．1．1 yaffs文件系统的制作与生成 （447） 12．1．2 jffs2文件系统的制作与生成 （451） 12．2 基于Linux的数码相框 （454） 12．2．1 系统需求分析 （454） 12．2．2 系体设计 （455） 12．2．3 软件设计实现 （456） 12．2．4 软硬件集成 （463） 12．3 基于Linux的MPlayer解码播放器 （464） 12．3．1 可行分析报告 （464） 12．3．2 系体设计 （465） 12．3．3 软体设计 （466） 12．3．4 软件详细设计 （470） 12．3．5 软硬件集成 （480） 12．4 基于Linux的GPS导航系统的开发 （481） 12．4．1 嵌入式开发流程 （482） 12．4．2 GPS导航定位系统的系统定义 （484） 12．4．3 GPS导航系统的可行分析报告 （489） 12．4．4 GPS导航系统需求分析 （490） 12．4．5 GPS导航系体设计实现 （493） 12．4．6 GPS导航系统硬件设计实现 （494） 12．4．7 GPS导航系统软件概括设计 （498） 12．4．8 GPS导航系统软件详细设计 （498） 12．4．9 GPS导航系统数据库的配置设计 （525） 12．4．10 GPS导航系统软件实现 （537） 12．4．11 GPS导航系统软硬件集成 （538） 12．4．12 GPS导航系能能测试 （540） 12．5 本章小结 （541）