精通ARM嵌入式Linux系统开发电子书

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内容简介

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前　言

第1章　嵌入式系统概述

1.1　嵌入式系统简介

1.1.1　嵌入式系统

1.1.2　嵌入式系统的特点

1.1.3　嵌入式系统的发展趋势

1.2　嵌入式系统中的处理器

1.2.1　微处理器

1.2.2　微控制器

1.2.3　数字信号处理器

1.2.4　嵌入式片上系统

1.3　嵌入式系统软件

1.3.1　嵌入式系统软件

1.3.2　嵌入式系统软件开发的一般过程

1.3.3　嵌入式应用程序的开发

1.4　本章小结

第2章　快速体验——目标板

2.1　目标板结构

2.2　ARM初体验

2.2.1　测试ARM处理器

2.2.2　安装ADS 1.2

2.2.3　安装Multi-ICE和配置AXD

2.2.4　ADS的简单使用

2.2.5　使用Telnet和ftp

2.3　本章小结

第3章　ARM的内部资源

3.1　S3C2440微处理器

3.1.1　主要结构

3.1.2　片内资源

3.1.3　体系结构

3.2　S3C2440存储器映射

3.2.1　bank0总线宽度

3.2.2　nWAIT引脚的作用

3.2.3　nXBREQ/nXBACK引脚操作

3.3　S3C2440内部资源详解

3.3.1　Cache高速缓存

3.3.2　时钟和电源管理

3.3.3　中断控制器

3.3.4　脉冲带宽调制定时器（PWM）

3.3.5　实时时钟（RTC）

3.3.6　通用I/O端口

3.3.7　LCD控制器

3.3.8　UART控制器

3.3.9　A/D转换和触摸屏接口

3.3.10　看门狗定时器

3.3.11　IIC总线接口

3.3.12　AC’97音频解码器接口

3.3.13　USB设备控制器

3.3.14　SD接口

3.3.15　SPI接口

3.3.16　相机接口

3.3.17　工作电压

3.4　本章小结

第4章　熟悉ARM处理器

4.1　为什么用ARM

4.2　ARM公司简介

4.3　ARM微处理器系列

4.3.1　ARM7微处理器

4.3.2　ARM9微处理器

4.3.3　ARM10E微处理器

4.3.4　ARM11微处理器

4.4　ARM微处理器的结构

4.4.1　体系结构

4.4.2　寄存器结构

4.4.3　指令结构

4.5　ARM微处理器的选择

4.5.1　内核的选择

4.5.2　工作频率的选择

4.5.3　芯片内存储器的选择

4.5.4　片内外围电路的选择

4.6　ARM的指令集概述

4.6.1　ARM微处理器的指令分类和格式

4.6.2　指令的条件域

4.7　ARM指令的寻址方式

4.7.1　立即寻址

4.7.2　寄存器寻址

4.7.3　寄存器间接寻址

4.7.4　基址变址寻址

4.7.5　多寄存器寻址

4.7.6　相对寻址

4.7.7　堆栈寻址

4.8　ARM指令集详解

4.8.1　跳转指令

4.8.2　数据处理指令

4.8.3　乘法指令与乘加指令

4.8.4　程序状态寄存器访问指令

4.8.5　加载/存储指令

4.8.6　批量数据加载/存储指令

4.8.7　数据交换指令

4.8.8　移位指令

4.8.9　协处理器指令

4.8.10　异常产生指令

4.9　本章小结

第5章　熟悉ADS集成开发环境

5.1　命令行开发工具

5.1.1　armcc介绍

5.1.2　armcc用法详解

5.1.3　armlink介绍

5.1.4　armlink用法详解

5.1.5　ARM运行时库

5.1.6　ADS调试器

5.1.7　实用程序

5.1.8　支持的软件

5.2　使用ADS创建工程

5.2.1　建立一个工程

5.2.2　编译和链接工程

5.2.3　Target设置选项

5.2.4　Language Settings

5.2.5　Linker设置

5.2.6　ARM fromELF工具

5.2.7　命令行下编译工程

5.3　使用AXD调试代码

5.3.1　打开调试文件

5.3.2　查看存储器内容

5.3.3　设置断点

5.3.4　查看变量值

5.4　本章小结

第6章　ARM的外部电路

6.1　核心板电路

6.1.1　晶振电路

6.1.2　复位电路

6.1.3　启动配置电路

6.1.4　Flash接口

6.1.5　SDRAM接口

6.2　底板电路

6.2.1　电源电路

6.2.2　串口电路

6.2.3　USB接口

6.2.4　以太网接口

6.2.5　JTAG调试接口

6.2.6　音频接口

6.2.7　LCD接口

6.2.8　SD卡接口

6.3　本章小结

第7章　嵌入式操作系统概述

7.1　操作系统的结构和功能

7.2　进程管理

7.2.1　进程的描述

7.2.2　进程的调度

7.3　存储管理

7.3.1　存储器的体系结构

7.3.2　内存管理的基本概念

7.3.3　连续分配存储管理方式

7.3.4　页式存储管理方式

7.4　文件管理

7.4.1　文件

7.4.2　目录

7.4.3　EXT2文件系统

7.5　设备管理

7.5.1　设备的分类

7.5.2　数据传输控制方式

7.5.3　中断处理

7.5.4　设备驱动程序

7.6　嵌入式操作系统的特点

7.6.1　嵌入式操作系统的发展

7.6.2　嵌入式操作系统的优势

7.6.3　嵌入式操作系统的分类

7.7　常见的嵌入式操作系统

7.7.1　VxWorks

7.7.2　pSOS

7.7.3　Palm OS

7.7.4　QNX

7.7.5　Windows CE

7.7.6　μC/OS-II

7.7.7　嵌入式Linux

7.8　本章小结

第8章　快速体验——构建开发环境

8.1　交叉开发环境介绍

8.2　主机与目标板的连接方式

8.2.1　串口通信接口

8.2.2　以太网接口

8.2.3　USB接口

8.2.4　JTAG接口

8.3　建立主机开发环境

8.3.1　Ubuntu 6.06的安装

8.3.2　Minicom的安装配置

8.3.3　TFTP服务的安装配置

8.3.4　NFS的安装配置

8.3.5　建立交叉工具链

8.4　启动目标板系统

8.4.1　Bootloader和Kernel

8.4.2　根文件系统

8.5　本章小结

第9章　Linux使用基础

9.1　Linux的基本概念

9.1.1　文件

9.1.2　目录

9.1.3　分区

9.1.4　挂载

9.1.5　用户系统

9.1.6　用户权限

9.1.7　shell

9.1.8　环境变量

9.2　Linux的命令行

9.2.1　执行命令

9.2.2　参数

9.2.3　重定向符号

9.2.4　获取帮助

9.3　Linux的常用命令

9.3.1　文件管理

9.3.2　内容管理

9.3.3　权限管理

9.3.4　备份压缩

9.3.5　系统设置

9.3.6　进程控制

9.3.7　网络设置

9.4　本章小结

第10章　Bootloader

10.1　Bootloader的概念

10.1.1　Bootloader所支持的嵌入式体系

10.1.2　Bootloader的安装位置

10.1.3　Bootloader的启动过程

10.1.4　Bootloader与主机的通信

10.1.5　Bootloader的操作模式

10.2　Bootloader的基本结构

10.2.1　Bootloader的stage1

10.2.2　Bootloader的stage2

10.3　vivi简介

10.3.1　vivi的体系架构

10.3.2　vivi启动的第一阶段

10.3.3　vivi启动的第二阶段

10.4　vivi的基本命令

10.4.1　mem命令

10.4.2　load命令

10.4.3　part命令

10.4.4　param命令

10.4.5　boot命令

10.4.6　go命令

10.4.7　bon命令

10.4.8　reset命令

10.4.9　help命令

10.5　U- Boot简介

10.5.1　U-Boot的特点

10.5.2　U-Boot的目录结构

10.5.3　U-Boot的启动过程

10.5.4　U-Boot的移植

10.6　U- Boot的基本命令

10.6.1　设置环境变量

10.6.2　数据通信

10.6.3　存储器操作

10.6.4　系统引导

10.6.5　其他

10.7　本章小结

第11章　Linux内核移植

11.1　Linux内核结构

11.2　Linux源码结构

11.2.1　arch目录

11.2.2　drivers目录

11.2.3　fs目录

11.2.4　其他目录

11.3　内核编译

11.3.1　编译准备

11.3.2　设置Flash分区

11.3.3　配置内核

11.4　内核配置选项

11.4.1　常规设置

11.4.2　模块和块设备层

11.4.3　CPU类型

11.4.4　电源管理

11.4.5　总线和网络

11.4.6　驱动

11.4.7　文件系统

11.4.8　其他

11.5　下载内核

11.6　内核调试

11.6.1　内核调试步骤

11.6.2　常见内核问题

11.7　本章小结

第12章　嵌入式Linux文件系统

12.1　嵌入式文件系统基础

12.1.1　NOR型Flash存储器

12.1.2　NAND型Flash存储器

12.1.3　MTD 简介

12.1.4　日志型文件系统

12.1.5　BusyBox

12.2　CramFS文件系统

12.2.1　CramFS文件系统的特性

12.2.2　CramFS文件系统映像文件的结构

12.2.3　CramFS文件系统的工作原理

12.2.4　CramFS文件系统的初始化过程

12.2.5　CramFS文件系统的制作

12.2.6　CramFS文件系统的挂载流程

12.3　YAFFS文件系统

12.3.1　YAFFS文件系统的数据存储方式

12.3.2　YAFFS文件系统的工作原理

12.3.3　YAFFS文件系统对MTD的依赖性

12.3.4　YAFFS文件系统驱动的安装流程

12.3.5　YAFFS文件系统的制作

12.4　J FFS文件系统

12.4.1　JFFS1文件系统简介

12.4.2　JFFS2文件系统简介

12.4.3　JFFS3文件系统简介

12.4.4　JFFS2文件系统的工作原理

12.4.5　JFFS2文件系统的制作

12.5　基于RAM的文件系统

12.5.1　Ramdisk文件系统

12.5.2　RamFS/TmpFS文件系统

12.6　嵌入式文件系统的设计

12.6.1　文件系统格式选择的基本策略

12.6.2　混合型文件系统格式的设计方法

12.7　本章小结

第13章　嵌入式Linux C语言开发工具

13.1　编辑器VIM

13.1.1　VIM的编辑模式

13.1.2　VIM的进入与退出

13.1.3　光标的移动

13.1.4　删除和恢复

13.1.5　复制和粘贴

13.1.6　查找和替换

13.1.7　网络资源

13.2　编译器GCC

13.2.1　GCC的编译流程

13.2.2　GCC的常用编译选项

13.2.3　实例分析

13.3　调试器GDB

13.3.1　GDB使用概述

13.3.2　GDB的使用流程

13.3.3　GdbServer远程调试

13.4　工程管理Make

13.4.1　Makefile文件介绍

13.4.2　Makefile的规则

13.4.3　Makefile的变量

13.4.4　make命令的使用

13.4.5　使用自动工具生成Makefile

13.5　集成开发环境Eclipse

13.5.1　Eclipse的安装

13.5.2　Eclipse的界面简介

13.5.3　创建Hello项目

13.5.4　调试Hello项目

13.5.5　使用CVS进行版本管理

13.6　本章小结

第14章　快速体验—嵌入式C语言开发流程

14.1　命令行下的开发流程

14.1.1　编写代码

14.1.2　编译程序

14.1.3　运行程序

14.1.4　交叉编译

14.1.5　编写Makefile

14.2　基于Eclipse的开发流程

14.2.1　下载和安装Eclipse

14.2.2　新建工程

14.2.3　编写代码

14.2.4　编译工程

14.2.5　运行程序

14.3　本章小结

第15章　嵌入式Linux C语言基础

15.1　C语言概述

15.1.1　C语言的特点

15.1.2　C语言程序的总体结构

15.1.3　C语言的语句

15.1.4　C语言的关键字

15.1.5　C语言程序设计步骤

15.2　数据类型

15.2.1　基本数据类型

15.2.2　常量与变量

15.2.3　整型数据、实型数据

15.2.4　字符型数据

15.3　运算符

15.3.1　算术运算符

15.3.2　关系和逻辑运算符

15.3.3　位操作符

15.3.4　？操作符

15.3.5　表达式的优先级

15.4　表达式

15.4.1　类型转换

15.4.2　构成符cast和可读性

15.5　流程控制

15.5.1　格式输入/输出

15.5.2　顺序程序设计

15.5.3　选择结构设计

15.5.4　循环结构设计

15.6　函数

15.6.1　概述

15.6.2　函数定义的一般形式

15.6.3　函数的参数和函数的值

15.6.4　函数的调用

15.6.5　局部变量和全局变量

15.7　数组与指针

15.7.1　数组

15.7.2　指针的基本概念

15.7.3　指针与数组

15.7.4　指针与字符串

15.7.5　指针与函数

15.7.6　指针其他用法

15.7.7　动态内存管理

15.8　复杂数据结构

15.8.1　结构体定义

15.8.2　结构体使用

15.8.3　链表

15.8.4　枚举类型

15.8.5　共用体类型

15.9　本章小结

第16章　嵌入式Linux C语言标准库

16.1　Glibc简介

16.2　字符测试和数据转换函数

16.2.1　字符测试函数

16.2.2　数据转换函数

16.3　基本I/O函数

16.3.1　open()函数

16.3.2　close()函数

16.3.3　read()函数和write()函数

16.3.4　其他函数

16.4　标准I/O函数

16.4.1　fopen()函数

16.4.2　fclose()函数

16.4.3　fread()函数和fwrite()函数

16.4.4　printf()函数和scanf()函数

16.4.5　其他函数

16.5　内存配置及字符串处理函数

16.5.1　内存分配函数

16.5.2　memXXX函数

16.5.3　strXXX函数

16.5.4　释放内存的函数

16.5.5　动态内存分配的实例

16.6　日期时间函数

16.6.1　时间的定义

16.6.2　日历时间

16.6.3　时钟计时单元

16.6.4　格式化日期和时间

16.6.5　自定义时间格式

16.7　其他函数

16.7.1　错误处理函数

16.7.2　系统日志函数

16.7.3　环境管理函数

16.8　本章小结

第17章　嵌入式Linux的多任务编程

17.1　什么是多任务

17.1.1　对话级多任务

17.1.2　进程级多任务

17.1.3　线程级多任务

17.1.4　多任务处理的特点

17.2　进程

17.2.1　进程的概念

17.2.2　进程的数据结构

17.2.3　进程的创建

17.2.4　文件描述符共享

17.2.5　vfork()函数

17.2.6　exec()函数族

17.2.7　执行新程序

17.2.8　进程的终止

17.2.9　进程的退出状态

17.2.10　Zombie进程

17.3　线程

17.3.1　线程的概念

17.3.2　线程的创建

17.3.3　线程的终止

17.3.4　线程的基本属性

17.3.5　线程属性的修改

17.3.6　线程的扩展属性

17.4　线程池

17.4.1　线程池的工作原理

17.4.2　线程池的实现

17.4.3　工作状态的记录

17.4.4　线程池的测试

17.5　本章小结

第18章　多任务间通信和同步

18.1　信号

18.1.1　信号的概念

18.1.2　信号的产生

18.1.3　kill()函数和raise()函数

18.1.4　alarm()函数和pause()函数

18.1.5　about()函数

18.1.6　信号的处理

18.1.7　signal()函数

18.1.8　sigaction()函数

18.1.9　信号集

18.1.10　sigprocmask()函数

18.1.11　sigpending()函数

18.1.12　sigsuspend()函数

18.2　管道

18.2.1　管道的相关概念

18.2.2　管道的创建

18.2.3　多进程中的管道通信

18.2.4　管道的应用实例

18.2.5　FIFO的相关概念

18.2.6　FIFO的创建

18.2.7　FIFO的读写规则

18.2.8　FIFO的应用实例

18.3　共享内存

18.3.1　系统调用mmap()

18.3.2　系统调用munmap()

18.3.3　系统调用msync()

18.3.4　mmap()的应用实例

18.4　System V共享内存

18.4.1　系统调用shmget()

18.4.2　系统调用shmat()

18.4.3　系统调用shmdt()

18.4.4　System V共享内存的应用实例

18.5　消息队列

18.5.1　系统调用msgget()

18.5.2　系统调用msgsnd()

18.5.3　系统调用msgrcv()

18.5.4　系统调用msgctl()

18.5.5　消息队列的应用实例

18.6　System V信号量

18.6.1　系统调用semget()

18.6.2　系统调用semop()

18.6.3　系统调用semctl()

18.6.4　System V信号量的应用实例

18.7　POSIX信号量

18.7.1　系统调用sem_init()

18.7.2　系统调用sem_wait()

18.7.3　系统调用sem_post()

18.7.4　系统调用sem_destory()

18.7.5　POSIX信号量的应用实例

18.8　互斥锁

18.8.1　系统调用pthread_mutex_init()

18.8.2　系统调用pthread_mutex_lock()

18.8.3　系统调用pthread_mutex_trylock()

18.8.4　系统调用pthread_mutex_unlock()

18.8.5　系统调用pthread_mutex_destory()

18.8.6　互斥锁的应用实例

18.9　条件变量

18.9.1　系统调用pthread_cond_init()

18.9.2　系统调用pthread_cond_wait()

18.9.3　系统调用pthread_cond_timedwait()

18.9.4　系统调用pthread_cond_signal()

18.9.5　系统调用pthread_cond_broadsignal()

18.9.6　系统调用pthread_cond_destroy()

18.9.7　条件变量的应用实例

18.10　本章小结

第19章　设备驱动开发基础

19.1　Linux设备管理和驱动概述

19.1.1　Linux设备的分类

19.1.2　设备驱动程序的作用

19.1.3　访问设备的实现

19.1.4　Linux设备控制方式

19.2　Linux设备驱动开发流程

19.2.1　构造和运行模块

19.2.2　字符设备驱动编写

19.2.3　字符设备驱动实例

19.2.4　并发控制

19.2.5　阻塞与非阻塞

19.2.6　select和poll

19.2.7　中断处理

19.2.8　内存与I/O操作

19.3　块设备驱动编写

19.3.1　块设备的I/O操作特点

19.3.2　block_device_operations结构体

19.3.3　gendisk结构体

19.3.4　request结构体

19.3.5　request操作函数

19.3.6　bio结构体

19.3.7　注册与注销

19.3.8　加载与卸载

19.3.9　打开与释放

19.3.10　ioctl()函数

19.3.11　I/O请求处理

19.4　本章小结

第20章　嵌入式Linux的网络编程

20.1　TCP/IP协议

20.2　TCP协议

20.2.1　TCP连接建立的过程

20.2.2　TCP连接的标识

20.2.3　关闭TCP连接

20.3　UDP协议

20.4　socket简介

20.4.1　socket的定义

20.4.2　socket的类型

20.5　TCP Server程序设计

20.5.1　TCP的通信过程

20.5.2　TCP Server程序

20.5.3　网络地址的表示

20.5.4　建立socket

20.5.5　绑定本地地址

20.5.6　字节顺序转换

20.5.7　IP地址转换

20.5.8　listen()函数

20.5.9　等待连接

20.5.10　数据通信

20.5.11　关闭套接字

20.6　TCP Client程序设计

20.6.1　DNS操作

20.6.2　连接服务器

20.6.3　测试实例

20.7　UDP通信的程序设计

20.7.1　UDP的通信过程

20.7.2　UDP通信服务器端

20.7.3　UDP通信客户端

20.8　多线程文件服务器

20.8.1　文件服务器主程序

20.8.2　动态分配监听端口

20.8.3　多线程服务器的实现

20.8.4　大数据量的读写函数

20.8.5　客户端测试例程

20.8.6　编译和测试

20.9　Proxy源代码分析

20.9.1　主函数main()

20.9.2　参数处理函数parse_args()

20.9.3　守护进程函数daemonize()

20.9.4　代理服务函数do_proxy()

20.9.5　错误信息函数errorout()

20.10　本章小结

第21章　MiniGUI图形界面设计

21.1　MiniGUI概述

21.1.1　MiniGUI的特点

21.1.2　MiniGUI v1.3.3软件包

21.1.3　MiniGUI运行模式

21.2　MiniGUI的安装和使用

21.2.1　安装MiniGUI库

21.2.2　安装MiniGUI的资源

21.2.3　配置MiniGUI

21.2.4　编译应用程序例子

21.2.5　交叉编译MiniGUI库

21.2.6　交叉编译例程

21.2.7　QVFB图形引擎

21.2.8　FrameBuffer图形引擎

21.3　利用Eclipse编写MiniGUI程序

21.3.1　建立vacs工程

21.3.2　配置编译选项

21.3.3　配置外部工具QVFB

21.3.4　运行vacs

21.3.5　调试vacs

21.4　MiniGUI的编程基础

21.4.1　头文件

21.4.2　程序入口

21.4.3　创建和显示主窗口

21.4.4　进入消息循环

21.4.5　窗口过程函数

21.4.6　屏幕输出

21.4.7　程序的退出

21.5　消息循环和窗口过程

21.5.1　消息处理函数

21.5.2　重要的消息

21.5.3　窗口及窗口过程

21.6　对话框和控件编程

21.6.1　控件的概念

21.6.2　预定义控件

21.6.3　自定义控件

21.6.4　控件子类化

21.6.5　对话框和对话框模板

21.6.6　模态和非模态对话框

21.7　图形设备接口

21.7.1　图形设备上下文

21.7.2　矩形操作和区域操作

21.7.3　像素值和调色板

21.7.4　位图操作函数

21.7.5　字体和文本输出

21.7.6　绘制图形

21.8　其他功能

21.8.1　读写配置文件

21.8.2　定点数运算

21.9　MiniQQ界面设计

21.9.1　登录窗口

21.9.2　好友列表窗口

21.9.3　聊天窗口

21.9.4　其他

21.10　本章小结

第22章　CAN总线驱动设计

22.1　CAN总线介绍

22.2　SJ A1000介绍

22.2.1　SJA1000的特性

22.2.2　SJA1000内部原理

22.3　SJ A1000寄存器介绍

22.3.1　控制寄存器CR

22.3.2　命令寄存器CMR

22.3.3　状态寄存器SR

22.3.4　中断寄存器IR

22.3.5　发送缓冲器

22.3.6　接收缓冲器

22.3.7　验收滤波器

22.4　SJ A1000与S3C2440连接

22.5　SJ A1000的驱动程序

22.5.1　驱动程序源代码

22.5.2　测试的操作方法

22.6　本章小结

第23章　SD卡驱动设计

23.1　SD卡概述及协议

23.1.1　SD卡概述

23.1.2　SD卡协议

23.2　SD卡驱动设计

23.2.1　块设备驱动设计

23.2.2　SD卡驱动程序分析

23.2.3　SD卡驱动程序设计

23.3　本章小结

第24章　网络驱动设计

24.1　Linux网络设备概述

24.2　DM9000芯片介绍

24.3　重要的数据结构

24.3.1　通用部分

24.3.2　硬件相关部分

24.3.3　物理层相关数据

24.3.4　网络层协议相关部分

24.3.5　服务处理部分

24.4　网络设备初始化

24.5　激活和关闭网络设备

24.6　中断控制的实现

24.7　发送过程的实现

24.8　接收过程的实现

24.8.1　sk_buff结构

24.8.2　接收函数的实现

24.9　其他接口函数

24.10　本章小结

第25章　综合案例——嵌入式B超

25.1　系统终端的结构设计

25.1.1　总体结构

25.1.2　显示控制芯片选型

25.2　系统终端的软件设计

25.2.1　U-Boot

25.2.2　嵌入式Linux移植

25.2.3　MiniGUI移植

25.3　FPGA与ARM接口设计

25.3.1　硬件连接

25.3.2　FPGA驱动程序设计

25.4　显示芯片的连接与控制

25.4.1　选择SM501的原因

25.4.2　SM501驱动程序设计

25.5　超声动态图像的实时显示

25.5.1　图像动态显示

25.5.2　坐标转换和灰度插值

25.6　图形界面的结构

25.6.1　需求分析

25.6.2　总体结构

25.6.3　网络通信

25.6.4　多线程编程

25.7　操作界面设计

25.7.1　区域分配

25.7.2　键盘响应

25.7.3　控件设计

25.8　测量模块设计

25.8.1　椭圆的画法

25.8.2　椭圆测量周长和面积

25.8.3　轨迹法测量面积

25.9　本章小结