嵌入式 Linux 系统开发入门
丛 书 名：
普通高等教育“十三五”规划教材
作 译 者：方元
出 版 日 期：2018-05-01
书 代 号：G0335340
Ｉ Ｓ Ｂ Ｎ：9787121335341
图书简介：
本书基于嵌入式Linux系统，介绍其软件开发方法，重点介绍多任务、网络和设备驱动的编程。本书分为两个部分。第1部分是基础篇（第1～8章），内容包括Linux系统的基本使用方法、Linux系统的主要开发工具、文件读写、多任务机制、网络套接字编程、模块与设备驱动、嵌入式Linux系统开发、GUI程序设计初步。第2部分是实验篇（第9～21章），内容包括实验系统介绍、嵌入式系统开发实验、引导加载器、内核配置和编译、根文件系统的构建、图形用户接口、音频接口程序设计、嵌入式系统中的I/O接口驱动、触摸屏移植、Qt/Embedded移植、MPlayer移植、GTK+移植、实时操作系统RTEMS。本书可作为电子信息、通信、自动化等专业相关课程的教材，也可供相关领域的工程技术人员学习、参考。
-
配 套 资 源
本书资源
-
图 书 内 容
内容简介
本书基于嵌入式Linux系统，介绍其软件开发方法，重点介绍多任务、网络和设备驱动的编程。本书分为两个部分。第1部分是基础篇（第1～8章），内容包括Linux系统的基本使用方法、Linux系统的主要开发工具、文件读写、多任务机制、网络套接字编程、模块与设备驱动、嵌入式Linux系统开发、GUI程序设计初步。第2部分是实验篇（第9～21章），内容包括实验系统介绍、嵌入式系统开发实验、引导加载器、内核配置和编译、根文件系统的构建、图形用户接口、音频接口程序设计、嵌入式系统中的I/O接口驱动、触摸屏移植、Qt/Embedded移植、MPlayer移植、GTK+移植、实时操作系统RTEMS。本书可作为电子信息、通信、自动化等专业相关课程的教材，也可供相关领域的工程技术人员学习、参考。图书详情
ISBN：9787121335341开 本：16开页 数：260字 数：416.0本书目录
第1部分 基 础 篇 第1章 Linux系统的基本使用方法 1.1 Linux系统的使用环境 1.1.1 Linux系统的目录结构 1.1.2 Linux系统的用户 1.2 命令行工作方式 1.2.1 终端 1.2.2 目录操作 1.2.3 文件操作 1.2.4 浏览文件 1.2.5 打包、压缩和解压 1.2.6 进程控制 1.2.7 管道与重定向 1.2.8 shell脚本程序 1.3 规则表达式 1.4 与开发相关的常用命令 1.4.1 文件比较 1.4.2 文本搜索 1.4.3 流编辑 1.5 文本编辑工具 1.5.1 vim工作模式 1.5.2 vim常用编辑命令 1.5.3 vim高级操作 本章练习 本章参考资源 第2章 Linux系统的主要开发工具 2.1 gcc工具链 2.1.1 gcc编译器 2.1.2 汇编器和链接器 2.2 代码分析与转换工具 2.2.1 函数地址解析addr2line 2.2.2 符号列表nm 2.2.3 目标文件转储objdump 2.2.4 代码剖析gprof 2.2.5 ELF符号解析readelf 2.2.6 代码瘦身strip 2.3 GNU Make 2.3.1 源代码的组织 2.3.2 第一个Makefile 2.3.3 GNU Make基本规则 2.3.4 完善Makefile 2.3.5 GNU Make的依赖 2.4 开源软件的移植 2.4.1 工具准备 2.4.2 源代码的组织结构 2.4.3 配置编译环境 2.4.4 编译和安装 2.5 调试工具 2.5.1 gdb使用示例 2.5.2 远程调试 2.6 版本控制系统 2.6.1 集中式版本控制系统svn 2.6.2 追溯历史、分支与合并 2.6.3 分布式版本控制系统git 2.6.4 git基本操作 2.6.5 git分支与合并 2.7 合理地组织程序 2.7.1 头文件的要求 2.7.2 C语言源文件 2.7.3 库的产生和作用 2.7.4 项目的目录组织结构 2.8 交叉编译工具链的制作 本章练习 本章参考资源 第3章 文件读写 3.1 文件系统的概念 3.2 文件与目录 3.2.1 Linux系统中的虚拟文件系统 3.2.2 Linux系统的文件类型 3.2.3 改变文件属性 3.3 文件描述符 3.3.1 标准I/O设备 3.3.2 有关文件操作的系统功能调用 3.3.3 文件描述符复制 3.3.4 文件描述符操作 3.3.5 文件共享与读写冲突 3.4 标准I/O库的文件操作 3.4.1 打开文件 3.4.2 文件流读写 3.4.3 文件流定位 3.4.4 格式化I/O文件操作函数 本章练习 本章参考资源 第4章 多任务机制 4.1 理解进程的概念 4.1.1 什么是进程 4.1.2 进程的状态 4.1.3 进程的创建和结束 4.1.4 创建进程的例子 4.2 进程间的数据交换 4.2.1 管道 4.2.2 共享内存 4.2.3 消息队列 4.3 守护进程 4.4 线程——轻量级进程 4.5 线程的竞争与同步 4.5.1 互斥锁 4.5.2 信号和信号量 4.5.3 进程与线程的对比 本章练习 本章参考资源 第5章 网络套接字编程 5.1 套接字API 5.1.1 两种类型的套接口 5.1.2 网络协议分层 5.1.3 关闭套接口 5.2 TCP网络程序分析 5.2.1 网络地址 5.2.2 端口 5.3 TCP服务器程序设计 5.4 简单的数据流对话 5.5 多任务数据流对话 5.6 基于数据报的对话程序 本章练习 本章参考资源 第6章 模块与设备驱动 6.1 设备驱动程序简介 6.1.1 内核功能划分 6.1.2 设备驱动程序的作用 6.1.3 设备和模块分类 6.2 构建和运行模块 6.2.1 第一个示例模块 6.2.2 模块的编译 6.2.3 模块的运行 6.2.4 内核模块与应用程序 6.3 模块的结构 6.3.1 模块的初始化和清除函数 6.3.2 内核符号表 6.3.3 模块的卸载 6.3.4 资源使用 6.4 字符设备驱动程序 6.4.1 timer的设计 6.4.2 文件操作 6.4.3 打开设备 6.4.4 I/O控制 6.4.5 阻塞型I/O 6.5 设备驱动程序的使用 6.5.1 驱动程序与应用程序 6.5.2 内核源码中的模块结构 6.5.3 将模块加入内核 6.6 调试技术 6.6.1 输出调试 6.6.2 查询调试 6.6.3 监视调试 6.6.4 故障调试 6.6.5 使用gdb调试工具 6.6.6 使用内核调试工具 6.7 硬件管理与中断处理 6.7.1 I/O寄存器和常规内存 6.7.2 中断 6.8 内核的定时 6.8.1 时间间隔 6.8.2 获取当前时间 6.8.3 延迟执行 6.8.4 定时器 本章练习 本章参考资源 第7章 嵌入式Linux系统开发 7.1 引导装载程序 7.2 内核设置 7.2.1 内核布局 7.2.2 内核链接和装入 7.2.3 参数传递和内核引导 7.3 设备驱动程序 7.3.1 帧缓冲区驱动程序 7.3.2 输入设备驱动程序 7.3.3 MTD驱动程序 7.3.4 MTD驱动程序设置 7.4 嵌入式设备的文件系统 7.4.1 扩展文件系统 7.4.2 日志闪存文件系统的第2版（JFFS2） 7.4.3 tmpfs 7.5 图形用户界面（GUI） 7.5.1 XFree86 4.X（带帧缓冲区支持的X11R6） 7.5.2 Microwindows 7.5.3 Microwindows上的FLTKAPI 7.5.4 Qt/Embedded 7.6 帧缓冲 第8章 GUI程序设计初步 8.1 基本组件介绍 8.1.1 一个简单的图形接口程序 8.1.2 按钮类组件 8.1.3 数据类组件 8.1.4 菜单栏与工具栏 8.2 画图区 8.3 界面布局方法 8.3.1 盒子 8.3.2 表格 8.3.3 对位 8.3.4 便签 第2部分 实 验 篇 第9章 实验系统介绍 9.1 实验系统性能概括 9.2 软件 9.2.1 交叉编译工具链 9.2.2 工具链安装 9.2.3 嵌入式操作系统软件 9.3 实验系统搭建 第10章 嵌入式系统开发实验 10.1 实验目的 10.2 嵌入式系统开发过程 10.2.1 串口设置（使用minicom） 10.2.2 TFTP（简单文件传输协议） 10.2.3 NFS服务器架设 10.2.4 编译应用程序 10.3 实验报告要求 第11章 引导加载器 11.1 实验目的 11.2 BootLoader 11.2.1 BootLoader的作用 11.2.2 BootLoader程序结构框架 11.3 实验内容 11.3.1 获取U-Boot 11.3.2 配置BootLoader选项 11.3.3 制作TF卡 11.4 实验报告要求 第12章 内核配置和编译 12.1 实验目的 12.2 相关知识 12.2.1 内核源代码目录结构 12.2.2 内核配置的基本结构 12.2.3 编译规则Makefile 12.3 编译内核 12.3.1 Makefile的选项参数 12.3.2 内核配置项介绍 12.4 实验内容 12.5 实验报告要求 第13章 根文件系统的构建 13.1 实验目的 13.2 Linux文件系统的类型 13.2.1 EXT文件系统 13.2.2 NFS文件系统 13.2.3 JFFS2文件系统 13.2.4 YAFFS2 13.2.5 RAM Disk 13.3 文件系统的制作 13.3.1 BusyBox介绍 13.3.2 BusyBox的编译 13.3.3 配置文件系统 13.3.4 制作ramdisk文件镜像 13.3.5 制作init_ramfs 13.4 实验内容 13.5 实验报告要求 第14章 图形用户接口 14.1 实验目的 14.2 原理概述 14.2.1 帧缓冲设备 14.2.2 帧缓冲与色彩 14.2.3 LCD控制器 14.2.4 帧缓冲设备操作 14.3 实验内容 14.3.1 实现基本画图功能 14.3.2 合理的软件结构 14.4 实验报告要求 第15章 音频接口程序设计 15.1 实验目的 15.2 接口介绍 15.3 应用软件设计 15.3.1 OSS 15.3.2 ALSA 15.4 实验内容 15.5 实验报告要求 第16章 嵌入式系统中的I/O接口驱动 16.1 实验目的 16.2 接口电路介绍 16.3 I/O端口地址映射 16.4 LED控制 16.5 实验内容 16.6 实验报告要求 第17章 触摸屏移植 17.1 实验目的 17.2 Linux系统的触摸屏支持 17.2.1 触摸屏的基本原理 17.2.2 内核配置 17.2.3 触摸屏库tslib 17.2.4 触摸屏库的安装和测试 17.3 实验内容 17.4 实验报告要求 第18章 Qt/Embedded移植 18.1 实验目的 18.2 Qt/Embedded介绍 18.2.1 Qt/Embedded软件包结构 18.2.2 编译环境设置 18.2.3 编译过程 18.2.4 Qt/Embedded的安装 18.2.5 Qt-4.8版本编译 18.3 实验要求 18.4 实验报告要求 第19章 MPlayer移植 19.1 实验目的 19.2 软件介绍 19.3 编译准备 19.4 编译 19.5 扩展功能 19.6 实验报告要求 第20章 GTK+移植 20.1 实验目的 20.2 GTK+的背景 20.3 GTK+库的依赖关系 20.4 编译过程 20.4.1 编译准备 20.4.2 一般方法 20.4.3 环境变量 20.4.4 一些特殊的设置 20.4.5 编译技巧 20.5 测试 20.6 实验要求 20.7 实验报告要求 第21章 实时操作系统RTEMS 21.1 实验目的 21.2 实时操作系统RTEMS简介 21.3 编译RTEMS 21.4 启用RTEMS终端 21.5 实验报告要求展开前 言
嵌入式系统几乎是伴随着微处理器同时发展的。根据“维基百科”介绍，诞生于20世纪60年代的阿波罗制导计算机被认为是最早的嵌入式系统之一。自进入21世纪以来，“嵌入式”在计算机领域已成为持续热门的话题。与通用计算机类似，嵌入式系统由软件和硬件组成。随着嵌入式处理器性能的不断提高，许多应用系统的实时性已经不成问题，越来越多的嵌入式系统开始直接使用通用计算机系统的软件。 例如，英国的树莓派基金会采用博通SoC处理器，开发出一系列的树莓派产品。Pi Zero是主频为700MHz的MHz ARM1176jzf-s核，价格定位在5美元；而在2017年年初发布的Pi 3 B+版本，更是具有4核64位CORTEX-A53（ARMv8指令集）的处理器，主频高达1.2GHz，与普通的笔记本电脑的性能相差无几，价格也不过三十几美元。它们都具有高性能的VC-4的图像处理单元（Graphics Processing Unit，GPU），可以流畅地运行一些图形桌面系统，播放高清视频。 在这样的背景下，采用通用计算机系统软件开发嵌入式系统，不仅大大缩短了开发周期、提高了开发效率，系统的可靠性也得到了提升。 在众多的软件中，以Linux为核心的操作系统以及大量的开源软件成为许多嵌入式系统的首选。Linux世界提供大量的自由软件，为开发人员提供了广泛的选择空间，同时也能得到许多无私的帮助。 本书基于嵌入式Linux系统，介绍其软件开发方法，重点介绍多任务、网络和设备驱动的编程。 本书分为基础篇和实验篇两个部分。 第1部分 基础篇 第1章介绍Linux系统的基本使用方法，重点介绍与嵌入式系统开发相关的命令。 第2章介绍Linux系统的主要开发工具，包括编译工具、GNU Make和版本控制系统的使用。 本章最后一节介绍了交叉编译工具的制作过程，供有兴趣的读者参考。 第3章介绍文件读写，重点介绍面向文件描述符的基本系统功能调用，它们是下面几章的基础。 第4章介绍多任务机制，重点介绍在Linux系统中实现多任务的两种主要形式（进程和多线程），以及在多任务程序设计中的一些基础问题。 第5章介绍网络套接字编程，重点介绍以套接字为基础的网络通信程序的基本编程方法。 第6章介绍模块与设备驱动，以个人计算机系统上的一个简单设备为模型，比较系统地介绍了Linux系统中字符设备驱动程序的开发方法。虽然研究对象是通用计算机系统中的一个设备，但其研究方法同样适用于嵌入式Linux中的设备。 第7章介绍嵌入式Linux系统的软件结构，概括地讨论了嵌入式系统的BootLoader、内核布局、文件系统和图形接口几个方面的问题。 第8章简要介绍基于GTK+库的图形接口应用编程基础，通过介绍一些常用组件的功能和界面设计方法，帮助读者了解Linux系统中图形界面的编程风格。在移植了图形库的嵌入式Linux系统中，可以比较方便地开发图形化应用程序。 第2部分 实验篇 实验篇以美国德州仪器公司的卡片式计算机Beagle Bone为实验对象，在此基础上进行嵌入式Linux开发，按照从底层基本系统建立到上层应用软件的移植和编写的顺序加以组织。 第9章是实验系统基本介绍。 第10章介绍嵌入式系统开发实验环境搭建。 第11章介绍BootLoader的编译和启动设备的制作。 第12章、第13章分别完成Linux内核的编译和根文件系统的制作。至此，一个完全由源码打造的基本Linux系统已经建立，它是后续实验的基础。 第14章、第15章学习嵌入式Linux环境下的程序开发方法，其中包括图形界面程序设计和音频接口程序设计。在实验过程中应建立软件层次的概念。 第16章学习Linux系统中简单设备驱动程序的编写。 第17～20章安排了一些软件移植实验，从简单的触摸屏库到较为复杂的GTK+图形库。通过以上逐层递进的实验，可以掌握在嵌入式平台上实现一种应用系统的方法。 鉴于实时操作系统在嵌入式应用中的地位，第21章介绍一款实时操作系统RTEMS在嵌入式平台上移植的过程。 实验篇的前3章为建立嵌入式Linux实验环境做初步准备。后续内容均可在此基础上以具体的应用形式实现，例如多进程的数据采集与回放、多线程的图形应用等。 本书假定读者系统地学习过C语言，并对Linux操作系统有初步的认识。针对当前嵌入式系统的应用特点，本书重点选取了多任务程序设计、网络通信、设备驱动等几个开发方面进行介绍。书中没有使用过多的C语言编程技巧，而着重于功能的实现。本书强调各种工具的使用。一些工具并不仅限于软件开发，在其他场合也能起到极大的帮助作用。例如版本控制系统，在撰写文稿、项目协作等工作中都是非常方便的工具。希望这些工具的介绍能对读者有所帮助。 本书内容作为“嵌入式系统及实验”课程的教材，已在南京大学电子信息类本科教学中实践多年。就笔者的经验来说，基础部分和实验部分每周各用3个课时是一个可行的方案。本书为任课教师免费提供配套电子课件、习题参考答案、程序代码等教学资源，请登录华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）注册下载，也可联系编辑（wangxq@phei.com.cn，010-88254113）索取。 限于笔者的知识水平和认知能力，书中肯定存在不少错误及不当之处，恳请同行专家及读者批评指正。 编 著 者展开作者简介
本书暂无作者简介 -
样 章 试 读
-
图 书 评 价 我要评论
