ARM嵌入式Linux系统开发详解 第2版PDF电子书下载

第1篇 Linux嵌入式开发基础篇 2

第1章 嵌入式系统入门 2

1.1 什么是嵌入式系统 2

1.2 嵌入式系统应用领域 2

1.2.1 家用电器和电子类产品 2

1.2.2 交通工具 3

1.2.3 公共电子设施 3

1.3 嵌入式系统发展 4

1.3.1 嵌入式微控制器 4

1.3.2 嵌入式微处理器 5

1.3.3 未来嵌入式系统发展的方向 5

1.4 典型的嵌入式系统组成 6

1.5 小结 6

第2章 嵌入式软硬件系统 7

2.1 电路基本知识 7

2.1.1 什么是模拟电路 7

2.1.2 什么是数字电路 7

2.1.3 数制转换 8

2.2 计算机组成原理 9

2.2.1 计算机体系的发展 9

2.2.2 中央处理器 9

2.2.3 存储系统 10

2.2.4 总线系统 10

2.2.5 输入输出系统 11

2.3 软件基础知识 11

2.3.1 什么是软件 11

2.3.2 软件开发流程 12

2.3.3 常见的软件开发模型 12

2.3.4 计算机编程语言 13

2.3.5 数据结构 13

2.4 操作系统知识 14

2.4.1 什么是操作系统 14

2.4.2 操作系统的发展历史 14

2.4.3 操作系统由什么组成 15

2.4.4 几种操作系统的设计思路 15

2.4.5 操作系统分类 16

2.5 小结 16

第3章 ARM处理器 17

3.1 微处理器和微控制器 17

3.2 ARM处理器介绍 17

3.2.1 ARM微处理器的应用领域 18

3.2.2 ARM的功能特点 18

3.3 ARM指令集 19

3.3.1 算术运算指令 19

3.3.2 逻辑运算指令 20

3.3.3 分支指令 21

3.3.4 数据传送指令 21

3.4 ARM的结构 22

3.4.1 ARM体系结构的命名方法 22

3.4.2 处理器系列划分 23

3.4.3 处理器工作模式 23

3.4.4 存储系统 24

3.4.5 寻址方式 25

3.5 ARM的功能选型 27

3.5.1 ARM的选型原则 27

3.5.2 几种常见的ARM核处理器选型参考 29

3.6 小结 30

第4章 嵌入式Linux 31

4.1 常见的嵌入式操作系统 31

4.1.1 VxWorks 31

4.1.2 Windows CE 32

4.1.3 PalmOS 32

4.1.4 Symbian 32

4.2 嵌入式Linux操作系统 32

4.2.1 什么是Linux 33

4.2.2 Linux与UNIX的不同——GPL版权协议介绍 33

4.2.3 Linux发行版 34

4.2.4 常见的嵌入式Linux系统 35

4.3 小结 35

第5章 建立软件开发环境 36

5.1 独立的Linux系统 36

5.1.1 安装Ubuntu Linux 36

5.1.2 怎样安装、卸载软件 45

5.1.3 怎样配置系统服务 45

5.1.4 安装主要的开发工具 45

5.1.5 安装其他的开发工具和文档 46

5.2 运行在Windows上的Linux系统 46

5.2.1 什么是Cygwin 47

5.2.2 如何安装Cygwin 47

5.2.3 安装开发环境 50

5.3 Linux常用工具 51

5.3.1 Linux shell和常用命令 51

5.3.2 文本编辑工具vi 52

5.3.3 搜索工具find和grep 53

5.3.4 FTP工具 57

5.3.5 串口工具minicom 59

5.4 Windows常用工具 61

5.4.1 代码编辑管理工具Source Insight 61

5.4.2 串口工具XShell 67

5.5 ARM集成开发环境ADS 68

5.5.1 ADS集成开发环境介绍 69

5.5.2 配置ADS调试环境 69

5.5.3 建立自己的工程 71

5.6 小结 73

第6章 第一个Linux应用程序 74

6.1 向世界问好——Hello,World! 74

6.1.1 用vi编辑源代码文件 74

6.1.2 用gcc编译程序 75

6.1.3 执行程序 75

6.2 程序背后做了什么 76

6.2.1 程序执行的过程 76

6.2.2 窥视程序执行中的秘密 77

6.2.3 动态库的作用 78

6.3 程序如何来的——编译的全部过程 78

6.3.1 编译源代码 79

6.3.2 连接目标文件到指定的库 80

6.4 更简单的办法——用Makefile管理工程 81

6.4.1 什么是Makefile 81

6.4.2 它是如何工作的 82

6.4.3 如何使用Makefile 82

6.4.4 好的源代码管理习惯 82

6.5 小结 83

第2篇 Linux嵌入式开发应用篇 86

第7章 Linux应用程序编程基础 86

7.1 内存管理和使用 86

7.1.1 堆和栈的区别 86

7.1.2 内存管理函数malloc（）和free（） 89

7.1.3 实用的内存分配函数calloc（）和realloc（） 89

7.1.4 内存管理编程实例 90

7.2 ANSI C文件管理 93

7.2.1 文件指针和流 93

7.2.2 存储方式 94

7.2.3 标准输入、标准输出和标准错误 94

7.2.4 缓冲 94

7.2.5 打开、关闭文件 95

7.2.6 读写文件 96

7.2.7 文件流定位 98

7.2.8 ANSI C文件编程实例 99

7.3 POSIX文件I/O编程 100

7.3.1 底层的文件I/O操作 100

7.3.2 文件描述符 100

7.3.3 创建／打开／关闭文件 101

7.3.4 读写文件内容 103

7.3.5 文件内容定位 105

7.3.6 修改已打开文件的属性 105

7.3.7 POSIX文件编程实例 106

7.4 小结 107

第8章 开发多进程／线程程序 108

8.1 多进程开发 108

8.1.1 什么是进程 108

8.1.2 进程环境和属性 109

8.1.3 创建进程 110

8.1.4 等待进程结束 112

8.1.5 退出进程 113

8.1.6 常用进程间通信的方法 115

8.1.7 进程编程实例 119

8.2 多线程开发 120

8.2.1 线程的概念 120

8.2.2 进程和线程对比 121

8.2.3 创建线程 121

8.2.4 取消线程 123

8.2.5 等待线程 124

8.2.6 使用pthread库线程操作实例 124

8.3 小结 125

第9章 网络通信应用 126

9.1 网络通信基础 126

9.1.1 TCP/IP协议族 126

9.1.2 IP协议 127

9.1.3 TCP协议 128

9.1.4 UDP协议 129

9.1.5 学习分析协议的方法 129

9.2 Socket通信基本概念 131

9.2.1 创建socket对象 131

9.2.2 面向连接的Socket通信实现 132

9.2.3 面向连接的echo服务编程实例 134

9.2.4 无连接的Socket通信实现 138

9.2.5 无连接的时间服务编程实例 139

9.3 Socket高级应用 142

9.3.1 Socket超时处理 142

9.3.2 使用Select机制处理多连接 143

9.3.3 使用poll机制处理多连接 144

9.3.4 多线程环境Socket编程 146

9.4 小结 146

第10章 串口通信编程 147

10.1 串口介绍 147

10.1.1 什么是串口 147

10.1.2 串口工作原理 147

10.1.3 串口流量控制 148

10.2 开发串口应用程序 149

10.2.1 操作串口需要用到的头文件 149

10.2.2 串口操作方法 149

10.2.3 串口属性设置 150

10.2.4 与Windows串口终端通信 154

10.3 串口应用实例——手机短信发送 156

10.3.1 PC与手机连接发送短信的物理结构 156

10.3.2 AT指令介绍 157

10.3.3 GSM AT指令集 157

10.3.4 PDU编码方式 158

10.3.5 建立与手机的连接 159

10.3.6 使用AT指令发送短信 160

10.4 小结 163

第11章 嵌入式GUI程序开发 164

11.1 Linux GUI介绍 164

11.1.1 Linux GUI的发展 164

11.1.2 常见的嵌入式GUI 165

11.2 开发图形界面程序 166

11.2.1 安装Qt开发环境 166

11.2.2 建立简单的Qt程序 167

11.2.3 Qt库编程结构 170

11.3 深入Qt编程 171

11.3.1 使用Widget 171

11.3.2 对话框程序设计 172

11.3.3 信号与槽系统 176

11.4 移植Qtopia到ARM开发板 177

11.4.1 需要的资源 177

11.4.2 准备工作 177

11.4.3 编译主机Qt工具 178

11.4.4 交叉编译qtopia 179

11.5 小结 180

第12章 软件项目管理 181

12.1 源代码管理 181

12.1.1 什么是软件的版本 181

12.1.2 版本控制的概念 182

12.2 版本控制系统Subversion 183

12.2.1 在Linux系统下使用Subversion服务端 183

12.2.2 在Windows系统下使用TortoiseSVN客户端 185

12.3 开发文档管理——常见的开发文档 190

12.3.1 可行性研究报告 191

12.3.2 项目开发计划 191

12.3.3 软件需求说明书 191

12.3.4 概要设计 191

12.3.5 详细设计 191

12.3.6 用户手册 191

12.3.7 其他文档 192

12.4 使用trac管理软件开发文档 192

12.4.1 安装trac 192

12.4.2 配置trac基本设置 192

12.4.3 配置trac全局脚本 195

12.4.4 设置trac的Web界面 196

12.5 Bug跟踪系统 199

12.5.1 Bug管理的概念和作用 199

12.5.2 使用Bugzilla跟踪Bug 199

12.6 小结 202

第3篇 Linux系统篇 204

第13章 ARM体系结构及开发实例 204

13.1 ARM体系结构介绍 204

13.1.1 ARM体系结构 204

13.1.2 ARM指令集介绍 205

13.2 编程模型 206

13.2.1 数据类型 206

13.2.2 处理器模式 206

13.2.3 寄存器 207

13.2.4 通用寄存器 207

13.2.5 程序状态寄存器 208

13.2.6 异常处理 209

13.2.7 内存和内存I/O映射 210

13.3 内存管理单元 211

13.3.1 内存管理介绍 211

13.3.2 内存访问顺序 211

13.3.3 地址翻译过程 212

13.3.4 访问权限 212

13.4 常见接口和控制器 213

13.4.1 GPIO接口 213

13.4.2 中断控制器 213

13.4.3 RTC控制器 214

13.4.4 看门狗定时器 214

13.4.5 试验：使用GPIO点亮LED 215

13.5 小结 216

第14章 深入Bootloader 217

14.1 初识Bootloader 217

14.1.1 PC（个人电脑）上的Bootloader 217

14.1.2 什么是嵌入式系统的Bootloader 217

14.1.3 嵌入式系统常见的Bootloader 218

14.2 U-Boot分析 219

14.2.1 获取U-Boot 219

14.2.2 U-Boot工程结构分析 219

14.2.3 U-Boot总体工作流程 220

14.3 U-Boot启动流程分析 221

14.3.1 start标号 222

14.3.2 reset标号 224

14.3.3 cpu_init_crit标号 225

14.3.4 lowlevel_init标号 227

14.3.5 relocate标号 227

14.3.6 start_armboot（）函数 229

14.3.7 main_loop（）函数 232

14.4 移植U-Boot到开发板 237

14.4.1 U-Boot移植的一般步骤 237

14.4.2 移植U-Boot到目标开发板 238

14.4.3 移植U-Boot的常见问题 239

14.5 小结 239

第15章 解析Linux内核 240

15.1 基本知识 240

15.1.1 什么是Linux内核 240

15.1.2 Linux内核版本 241

15.1.3 如何获取Linux内核代码 241

15.1.4 编译内核 241

15.2 Linux内核的子系统 248

15.2.1 系统调用接口 248

15.2.2 进程管理子系统 250

15.2.3 内存管理子系统 250

15.2.4 虚拟文件系统 251

15.2.5 网络堆栈 251

15.2.6 设备驱动 253

15.2.7 依赖体系结构的代码 254

15.3 Linux内核代码的工程结构 254

15.3.1 源代码目录布局 254

15.3.2 几个重要的Linux内核文件 255

15.4 内核编译系统 256

15.4.1 内核编译系统基本架构 257

15.4.2 内核项层Makefile分析 257

15.4.3 内核编译文件分析 262

15.4.4 目标文件清除机制 266

15.4.5 编译辅助程序 267

15.4.6 KBuild变量 269

15.5 小结 270

第16章 嵌入式Linux启动流程 271

16.1 Linux内核初始化流程 271

16.2 PC的初始化流程 272

16.2.1 PC BIOS功能和作用 272

16.2.2 硬盘的数据结构 273

16.2.3 完整的初始化流程 274

16.3 嵌入式系统的初始化 274

16.4 Linux内核初始化 275

16.4.1 解压缩内核映像 275

16.4.2 进入内核代码 277

16.5 启动init内核进程 279

16.6 根文件系统初始化 280

16.6.1 根文件系统介绍 280

16.6.2 挂载虚拟文件系统 282

16.7 内核交出权限 288

16.8 init进程 288

16.9 初始化RAM Disk 289

16.9.1 RAM Disk介绍 289

16.9.2 如何使用RAM Disk 289

16.9.3 实例：使用RAM Disk作为根文件系统 290

16.10 小结 291

第17章 Linux文件系统 292

17.1 Linux文件管理 292

17.1.1 文件和目录的概念 292

17.1.2 文件的结构 292

17.1.3 文件的类型 293

17.1.4 文件系统的目录结构 294

17.1.5 文件和目录的存取权限 296

17.1.6 文件系统管理 298

17.2 Linux文件系统原理 298

17.2.1 非日志文件系统 299

17.2.2 日志文件系统 299

17.3 常见的Linux文件系统 300

17.3.1 ext2文件系统 300

17.3.2 ext3文件系统 302

17.3.3 ReiserFS文件系统 303

17.3.4 JFFS文件系统 304

17.3.5 cramfs文件系统 306

17.4 其他文件系统 306

17.4.1 网络文件系统 307

17.4.2 /proc影子文件系统 308

17.5 小结 311

第18章 建立交叉编译工具链 312

18.1 什么是交叉编译 312

18.2 需要哪些东西 313

18.3 手工创建工具链 313

18.3.1 准备工作——获取源代码 314

18.3.2 开始了——建立工作环境 314

18.3.3 建立Linux内核头文件 315

18.3.4 编译安装binutils 318

18.3.5 编译安装gcc的C编译器 319

18.3.6 编译安装glibc库 320

18.3.7 编译安装gcc的C、C＋＋编译器 321

18.3.8 最后的工作 321

18.4 使用脚本创建工具链 322

18.5 更简便的方法——获取已编译好的交叉编译环境 324

18.6 小结 324

第19章 强大的命令系统BusyBox 325

19.1 BusyBox简介 325

19.1.1 简单易懂的BusyBox 325

19.1.2 BusyBox工作原理 326

19.1.3 安装BusyBox 327

19.2 交叉编译BusyBox 329

19.3 使用BusyBox 331

19.3.1 BusyBox初始化 332

19.3.2 目标板BusyBox安装 334

19.4 小结 336

第20章 Linux内核移植 337

20.1 Linux内核移植要点 337

20.2 平台相关代码结构 338

20.3 建立目标平台工程框架 339

20.3.1 加入编译菜单项 340

20.3.2 设置宏与代码文件的对应关系 340

20.3.3 测试工程框架 341

20.4 建立目标平台代码框架 342

20.4.1 ARM处理器相关结构 342

20.4.2 建立machine desc结构 344

20.4.3 加入处理函数 344

20.4.4 加入定时器结构 345

20.4.5 测试代码结构 345

20.5 构建目标板代码 345

20.5.1 处理器初始化 345

20.5.2 端口映射 347

20.5.3 中断处理 349

20.5.4 定时器处理 349

20.5.5 编译最终代码 349

20.6 小结 349

第21章 内核和应用程序调试技术 350

21.1 使用gdb调试应用程序概述 350

21.2 基本的调试技术 350

21.2.1 列出源代码 353

21.2.2 断点管理 355

21.2.3 执行程序 357

21.2.4 显示程序变量 357

21.2.5 信号管理 358

21.2.6 调试实例 358

21.3 多进程调试 359

21.4 调试意外终止的程序 361

21.5 内核调试技术 363

21.5.1 printk打印调试信息 364

21.5.2 使用／proc虚拟文件系统 364

21.5.3 使用KDB调试工具 367

21.5.4 KDB调试指令 369

21.6 小结 371

第4篇 Linux嵌入式驱动开发篇 374

第22章 Linux设备驱动 374

22.1 设备驱动介绍 374

22.2 Linux内核模块 375

22.2.1 内核模块简介 375

22.2.2 内核模块的结构 375

22.2.3 内核模块的加载和卸载 376

22.2.4 编写一个基本的内核模块 377

22.2.5 编译内核模块 378

22.2.6 为内核模块添加参数 379

22.3 Linux设备驱动 380

22.3.1 PCI局部总线介绍 380

22.3.2 Linux设备驱动基本概念 381

22.3.3 字符设备 381

22.3.4 块设备 384

22.3.5 网络设备 385

22.4 字符设备驱动开发实例 385

22.4.1 开发一个基本的字符设备驱动 385

24.4.2 测试字符设备驱动 387

22.5 小结 388

第23章 网络设备驱动程序 389

23.1 网络基础知识 389

23.1.1 ISO/OSI网络参考模型 389

23.1.2 TCP/IP协议 390

23.2 以太网基础 392

23.2.1 工作原理 393

23.2.2 常见以太网标准 393

23.2.3 拓扑结构 394

23.2.4 工作模式 394

23.3 网卡工作原理 394

23.4 内核网络分层结构 396

23.4.1 内核网络结构 396

23.4.2 与网络有关的数据结构 396

23.4.3 内核网络部分的全局变量 398

23.5 内核网络设备驱动框架 399

23.5.1 net_device结构 399

23.5.2 数据包接收流程 401

23.5.3 数据包发送流程 402

23.6 实例：DM9000网卡驱动分析 403

23.6.1 DM9000芯片介绍 403

23.6.2 网卡驱动程序框架 404

23.6.3 DM9000网卡驱动主要数据结构 404

23.6.4 加载驱动程序 405

23.6.5 停止和启动网卡 411

23.6.6 发送数据包 412

23.6.7 接收数据包 415

23.6.8 中断和定时器处理 417

23.7 小结 419

第24章 Flash设备驱动 420

24.1 Linux Flash驱动结构 420

24.1.1 什么是MTD 420

24.1.2 MTD系统结构 421

24.2 Flash设备基础 422

24.2.1 存储原理 422

24.2.2 性能比较 423

24.3 内核MTD层 424

24.3.1 mtd_info结构 424

24.3.2 mtd_part结构 427

24.3.3 mtd_partition结构 428

24.3.4 map_info结构 428

24.3.5 nand_chip结构 430

24.4 Flash设备框架 431

24.4.1 NOR Flash设备驱动框架 431

24.4.2 NAND Flash设备驱动框架 432

24.5 Flash设备驱动实例——NOR Flash设备驱动剖析 433

24.5.1 数据结构 433

24.5.2 驱动初始化 434

24.5.3 驱动卸载 435

24.6 Flash设备驱动实例——NAND Flash设备驱动分析 436

24.6.1 S3C2440 NAND控制器介绍 436

24.6.2 数据结构 437

24.6.3 驱动初始化 438

24.6.4 驱动卸载 442

24.6.5 初始化NAND控制器 443

24.6.6 设置芯片操作 444

24.6.7 电源管理 446

24.7 小结 447

第25章 USB驱动开发 448

25.1 USB体系介绍 448

25.1.1 USB设计目标 448

25.1.2 USB体系概述 449

25.1.3 USB体系工作流程 450

25.2 USB驱动程序框架 450

25.2.1 Linux内核USB驱动框架 450

25.2.2 主机驱动结构 453

25.2.3 设备驱动结构 456

25.2.4 USB驱动程序框架 458

25.3 USB驱动实例剖析 461

25.3.1 USB串口驱动 461

25.3.2 USB键盘驱动 463

25.4 小结 466