英特尔嵌入式SoC系统应用开发技术

**章 认识英特尔嵌入式开发平台 1 1.1 英特尔嵌入式处理器概述 1 1.1.1 Atom处理器系列 1 1.1.2 Quark处理器系列 2 1.2 英特尔IoT嵌入式开发系统 3 1.2.1 伽利略嵌入式系统概述 3 1.2.2 爱迪生嵌入式系统概述 4 1.2.3 其他基于Quark处理器的嵌入式系统 5 1.3 基于Quark处理器的嵌入式系统软件 6 1.3.1 Yocto项目简介 6 1.3.2 Zephyr项目简介 7 1.3.3 英特尔嵌入式软件开发工具链 8 第二章 Quark处理器组成架构与接口技术 10 2.1 Quark SoC的外部功能结构简述 10 2.2 Quark处理器内部功能结构 11 2.2.1 执行单元功能结构 12 2.2.2 总线接口单元结构 13 2.3 Quark CPU内核的组成与工作模式 15 2.3.1 Quark CPU的寄存器组织 15 2.3.2 Quark CPU指令集与寻址模式 18 2.3.3 Quark CPU的工作模式 20 2.4 Quark内核的系统总线 23 2.4.1 基本总线读写周期 25 2.4.2 突发总线传输周期 26 2.4.3 总线锁定控制周期 28 2.4.4 总线中断控制方式 28 2.5 Quark SoC处理器中断系统 29 第三章 伽利略嵌入式系统开发板概述 31 3.1 伽利略开发板硬件结构 31 3.1.1 伽利略开发板功能结构 31 3.1.2 伽利略开发板Arduino接口引脚分配 34 3.1.3 伽利略开发板的引脚映射关系 36 3.1.4 复用端口映射关系 37 3.1.5 板上跳线与按钮功能 38 3.2 伽利略开发板软件结构 40 3.2.1 软件总体架构 40 3.2.2 系统驱动与板级支持包(BSP) 41 3.2.3 伽利略开发板的引导结构 42 3.2.4 伽利略开发板的Linux内核支持 44 3.2.5 伽利略系统支持的开发工具 44 第四章 伽利略开发板使用基础 49 4.1 伽利略开发板基本操作方法 49 4.1.1 开发板启动过程 49 4.1.2 完整Linux系统的下载和运行 52 4.1.3 面向物联网开发的操作系统安装 53 4.2 伽利略开发板的固件升级与调试串口使用 55 4.2.1 伽利略开发板连接调试串口 55 4.2.2 伽利略开发板的调试串口驱动安装 56 4.2.3 伽利略开发板固件更新 57 4.3 伽利略开发板的网络功能应用 58 4.3.1 通过以太网络访问伽利略系统 58 4.3.2 通过WiFi模块访问伽利略开发板 62 4.4 实验设计：伽利略开发板基本操作实验 65 第五章 伽利略开发板Arduino开发技术 71 5.1 Arduino IDE安装与部署 71 5.1.1 Arduino IDE安装 71 5.1.2 Arduino IDE部署 72 5.1.3 基本Blink程序测试Hello World 73 5.2 Arduino IDE基本应用与编程方法 74 5.2.1 UNO引脚分配与复用方式 74 5.2.2 引脚模式配置与使用 75 5.2.3 Arduino程序的编辑、编译与调试 77 5.2.4 Arduino的类库和API函数 80 5.3 第三方扩展库的部署与应用 82 5.3.1 Arduino的标准库和扩展类库 82 5.3.2 库管理器的使用 83 5.3.3 手动加载库 84 5.3.4 自定义Arduino库的规则 85 5.4 伽利略开发板的Arduino网络应用 88 5.4.1 通过Arduino程序配置伽利略开发板的网络 88 5.4.2 Internet的客户-服务器连接模式 89 5.4.3 WiFi类的API使用 92 5.4.4 万维物联网的建立 99 5.5 远程花卉看护系统 103 5.5.1 远程花卉看护系统功能描述 103 5.5.2 远程花卉看护系统硬件结构 104 5.5.3 程序软件实现 107 5.5.4 虚拟服务器的远程公网访问 110 5.6 物联网的结构扩展 111 5.7 实验设计 112 5.7.1 固件升级与Arduino工具环境安装与运行 112 5.7.2 Web服务器建立与传感器使用 114 5.7.3 远程花卉看护系统设计 119 第六章 伽利略系统的进阶开发 121 6.1 伽利略开发板软件层次结构 121 6.2 Linux内核基于sysfs的设备管理 123 6.2.1 Linux设备模型 123 6.2.2 Linux设备文件系统sysfs 123 6.2.3 Linux对GPIO的访问 124 6.3 伽利略开发板的引脚映射与操作 125 6.3.1 Arduino引脚功能访问机制 125 6.3.2 伽利略开发板上操作GPIO 125 6.3.3 伽利略开发板上操作PWM功能 126 6.3.4 伽利略开发板上设置ADC功能 128 6.4 基于Linux的Arduino程序运行 128 6.4.1 Arduino程序执行机制 128 6.4.2 Linux可执行程序实现形式 129 6.4.3 Arduino执行程序的自启动 129 6.4.4 Sketch程序的输出重定向 130 6.4.5 在用户态直接操作硬件 133 6.4.6 Arduino程序运行机制概述 138 6.5 伽利略嵌入式系统的引导 138 6.5.1 伽利略嵌入式系统引导过程 138 6.5.2 统一可扩展固件接口 139 6.5.3 手动更新固件的操作过程 139 6.6 实验设计：伽利略开发板嵌入式Linux设备文件操作 143 第七章 伽利略系统的SDK开发与应用 145 7.1 伽利略系统的在板C/C++ 编译开发 145 7.1.1 基于开源的在板开发工具应用举例 145 7.1.2 在板编译模式的缺点 147 7.2 伽利略系统交叉编译环境使用 147 7.2.1 伽利略系统交叉编译工具链的产生 147 7.2.2 伽利略开发板交叉编译工具链的部署 148 7.2.3 Linux环境下交叉编译工具的使用 149 7.3 英特尔物联网系统SDK工具部署与应用 154 7.3.1 英特尔物联网系统SDK工具的部署流程 154 7.3.2 Linux系统下System Studio IoT Edition工具的安装部署 154 7.3.3 Windows系统下SDK开发工具链的建立 157 7.4 基于SDK的物联网应用开发 159 7.4.1 为伽利略开发板创建项目 159 7.4.2 运行一个项目—Blinking LED举例 161 7.5 SDK中第三方库部署与应用 164 7.5.1 默认传感器库upm和接口库mraa 164 7.5.2 更新和同步板级开发包 166 7.5.3 第三方库的添加 167 7.6 实验设计 170 7.6.1 伽利略开发板原生C程序开发 170 7.6.2 System Studio IoT Edition开发环境安装及运行 174 7.6.3 System Studio IoT Edition开发环境中传感器库upm应用 182 第八章 伽利略系统视觉处理系统的建立 187 8.1 Yocto项目中伽利略开发板的Linux系统定制 187 8.1.1 Yocto项目的系统构建 187 8.1.2 构建基于QEMU的Linux发行版 189 8.1.3 构建基于伽利略开发板的Yocto Linux系统 194 8.2 为伽利略系统定制Linux内核 195 8.2.1 修改Linux内核配置 195 8.2.2 对修改后的内核进行编译 196 8.3 OpenCV库编译为伽利略嵌入式版本 196 8.3.1 编译环境准备 197 8.3.2 将编译好的OpenCV库部署到伽利略系统 199 8.4 视觉应用开发举例 199 8.4.1 OpenCV中VideoCapture类的使用 201 8.4.2 OpenCV中Mat类的使用 202 8.4.3 OpenCV中的图像处理 203 8.4.4 在主机上对源码交叉编译与部署 204 8.4.5 应用程序的运行 205 8.5 实验设计 205 8.5.1 伽利略开发板Yocto Linux内核编译操作实验 205 8.5.2 USB摄像头支持实验 208 8.5.3 伽利略开发板上基于OpenCV库的应用 213 参考文献 215