第1部分 嵌入式开发基础 1
第1章 引言 2
1.1 嵌入式产业概况 2
1.2 Linux操作系统 5
1.3 ARM体系概况 8
1.3.1 ARM7 10
1.3.2 ARM9 11
1.3.3 ARM9E 11
1.3.4 ARM10E 12
1.3.5 ARM11 12
1.3.6 Cortex 12
1.4 常见嵌入式产品及其基本平台简介 13
1.4.1 学习开发板 13
1.4.2 行业终端 16
1.4.3 工业控制 18
1.4.4 手持娱乐 19
1.4.5 医疗仪器 21
1.4.6 汽车电子 22
1.4.7 智能本 23
1.5 嵌入式产品开发基本流程 25
第2章 C语言编程要点 28
2.1 数据类型 28
2.2 常数 29
2.3 变量 31
2.3.1 变量的定义与初始化 31
2.3.2 变量的访问 31
2.3.3 左值与右值 31
2.3.4 只读变量 32
2.4 操作符 32
2.4.1 只读操作符 32
2.4.2 读写操作符 34
2.4.3 类型转换操作符 35
2.4.4 sizeof操作符 36
2.5 表达式和语句 36
2.5.1 表达式 36
2.5.2 语句 37
2.6 复合类型 38
2.6.1 数组 38
2.6.2 结构体 40
2.6.3 位域 42
2.6.4 数据的对齐 43
2.6.5 联合体 44
2.6.6 类型嵌套 44
2.6.7 类型别名 45
2.6.8 枚举类型 46
2.7 流程控制 46
2.7.1 顺序结构 46
2.7.2 分支结构 47
2.7.3 隐含的分支结构 49
2.7.4 循环结构 49
2.7.5 goto 52
2.8 函数 52
2.8.1 声明与定义 52
2.8.2 函数的调用与传值方式 54
2.8.3 函数与复合类型 55
2.8.4 内联函数 56
2.8.5 变量的作用范围与生存期 56
2.9 指针 59
2.9.1 指针与变量 59
2.9.2 指针与操作符 62
2.9.3 指针与数组 63
2.9.4 字符串 64
2.9.5 指针与结构体 65
2.9.6 指针与函数 66
2.9.7 回调函数 69
2.9.8 函数指针类型转换 70
2.10 预处理语句 71
2.10.1 文件包含 71
2.10.2 宏定义 71
2.10.3 宏与函数 73
2.10.4 代码分支 74
第3章 开发环境 76
3.1 Linux使用基础 76
3.1.1 命令参数与选项 77
3.1.2 文件、目录和路径 77
3.1.3 用户与权限 78
3.1.4 硬链接与符号链接 78
3.1.5 命令使用技巧 79
3.2 Linux常用命令 79
3.2.1 查阅手册 80
3.2.2 文件相关 81
3.2.3 文件内容相关 84
3.2.4 压缩与解压缩 86
3.2.5 文件系统与磁盘 88
3.2.6 用户与权限 89
3.2.7 进程管理 91
3.2.8 系统信息 92
3.2.9 网络 93
3.3 Shell使用进阶 96
3.3.1 重定向 96
3.3.2 管道 98
3.3.3 变量与替换 98
3.3.4 环境变量 100
3.3.5 脚本 101
3.3.6 脚本编程 102
3.3.7 作业管理 103
3.4 Debian 5.0的安装与使用 104
3.4.1 安装Debian 5.0 105
3.4.2 Debian 5.0的基本操作 105
3.4.3 常用软件的安装与使用 108
3.4.4 从源码安装软件 113
3.4.5 安装编译环境 115
3.5 建立交叉编译环境 117
3.5.1 下载安装 117
3.5.2 从源码编译安装 117
3.6 vi编辑器 121
3.6.1 vi的工作模式 121
3.6.2 普通模式 122
3.6.3 命令行模式 123
3.6.4 寄存器 124
3.6.5 与编程有关的技巧 124
3.7 gcc工具链 124
3.7.1 编译过程 124
3.7.2 gcc用法 125
3.8 make与Makefile 127
3.8.1 make工具的使用 127
3.8.2 Makefile 128
3.9 gdb调试工具 130
3.9.1 调试本地程序 130
3.9.2 远程调试 131
3.10 buildroot开发工具 132
第2部分 ARM架构与编程 135
第4章 ARM处理器架构与编程模型 136
4.1 嵌入式硬件系统 137
4.1.1 嵌入式系统架构 137
4.1.2 S3C2410A地址映射 138
4.1.3 HY2410A开发板硬件配置 139
4.2 ARM架构概述 139
4.2.1 ARM处理器模式与寄存器组 139
4.2.2 ARM异常与异常向量表 142
4.2.3 程序状态寄存器 143
4.2.4 大端与小端存储格式 145
4.3 ARM指令集概述 146
4.3.1 ARM汇编指令格式 146
4.3.2 数据处理指令 148
4.3.3 存储器访问指令 150
4.3.4 分支指令 152
4.3.5 软中断指令 153
4.3.6 程序状态寄存器传送指令 154
4.3.7 乘法指令 154
4.3.8 协处理器指令 155
4.3.9 伪指令 157
4.4 GNU ARM汇编 158
4.4.1 基本语法 158
4.4.2 GNU ARM汇编伪指令 159
4.5 汇编与C语言 163
4.5.1 程序及其二进制映像 163
4.5.2 程序的编译与运行 164
4.5.3 ATPCS约定 165
4.5.4 汇编与C语言的对照 167
4.5.5 函数调用与栈 172
4.5.6 堆的概念 175
4.6 汇编与C语言混合编程 175
4.6.1 C语言调用汇编函数 175
4.6.2 汇编语言中使用C全局变量 176
4.6.3 内嵌汇编 177
第5章 搭建嵌入式固件开发平台 181
5.1 硬件设备与软件环境 181
5.2 搭建开发环境 182
5.2.1 硬件连接 182
5.2.2 使用终端软件 183
5.2.3 下载和执行程序 184
5.3 创建固件程序 186
第6章 S3C2410接口与编程 189
6.1 软中断异常编程 189
6.1.1 软中断异常入口 189
6.1.2 软中断异常应用例程 190
6.2 中断控制器及外部中断编程 193
6.2.1 中断体系结构 193
6.2.2 中断控制器 194
6.2.3 中断源安排 194
6.2.4 中断控制器寄存器配置 196
6.2.5 中断应用例程 197
6.3 定时器及其编程 201
6.3.1 定时器体系 201
6.3.2 定时器单元工作原理 202
6.3.3 定时器寄存器配置 203
6.3.4 定时器应用例程 205
6.4 GPIO接口 209
6.5 UART控制器及串口通信应用 211
6.5.1 UART通信原理 211
6.5.2 RS-232C串行接口标准 212
6.5.3 UART控制寄存器 213
6.5.4 串口通信应用例程 217
6.6 NAND Flash芯片与控制器 219
6.6.1 NAND Flash的访问 220
6.6.2 NAND Flash控制器 222
6.6.3 NAND Flash控制器编程实例 223
第7章 U-boot源码分析与移植 227
7.1 bootloader的概念 227
7.1.1 bootloader的启动过程 228
7.1.2 bootloader的操作模式 228
7.1.3 ARM bootloader的特点 229
7.2 使用U-boot 230
7.2.1 U-boot主要命令与环境变量 230
7.2.2 使用实例 232
7.3 U-boot源码分析 233
7.3.1 总体架构与内存布局 233
7.3.2 源码目录 234
7.3.3 实现分析 235
7.4 U-boot移植 244
7.4.1 源码修改 244
7.4.2 配置和编译 257
第3部分 Linux系统编程 259
第8章 Linux系统编程基础 260
8.1 系统调用与API 260
8.2 程序的生成与执行 262
8.3 API的错误处理 263
8.4 命令行参数与环境变量 263
第9章 Linux文件系统编程 266
9.1 文件的概念 266
9.2 文件描述符与索引节点 267
9.3 文件操作的系统调用接口 268
9.3.1 打开文件 268
9.3.2 从文件读取数据 270
9.3.3 写数据到文件 272
9.3.4 发送控制命令 273
9.3.5 关闭文件 274
9.4 标准I/O函数库 275
9.4.1 fopen 276
9.4.2 fread和fwrite 276
9.4.3 fclose 277
9.4.4 fflush 277
9.4.5 fseek和ftell 277
9.4.6 fgetc,getc和getchar 278
9.4.7 fputc,putc和putchar 278
9.4.8 fgets和gets 279
9.4.9 fputs和puts 280
9.4.10 fprintf,printf和sprintf 280
9.4.11 fscanf,scanf和sscanf 282
9.4.12 标准I/O错误处理 284
第10章 深入理解进程 285
10.1 Linux中的进程 285
10.1.1 创建进程 286
10.1.2 执行程序 287
10.1.3 进程的内存布局 288
10.1.4 进程的状态迁移 290
10.1.5 进程的终止 290
10.2 进程与信号 291
10.2.1 Linux中的信号处理机制 292
10.2.2 发送信号 293
10.2.3 捕捉信号 295
10.2.4 屏蔽信号 299
10.2.5 信号安全函数 301
10.3 进程与文件 302
10.3.1 内核文件管理 302
10.3.2 进程中的文件 303
10.3.3 文件的重定向 306
10.3.4 文件控制 307
10.4 进程间通信 308
10.4.1 Linux中的IPC 309
10.4.2 信号灯与进程同步 310
10.4.3 管道 313
10.4.4 命名管道 314
10.4.5 共享内存 317
10.4.6 消息队列 321
第11章 socket编程 326
11.1 网络协议层次模型 326
11.2 socket编程接口 327
11.2.1 打开socket 327
11.2.2 socket地址 329
11.2.3 网络字节序 330
11.2.4 socket与地址的绑定 331
11.2.5 侦听 331
11.2.6 接受连接请求 332
11.2.7 连接 332
11.2.8 关闭和切断连接 333
11.2.9 发送数据 333
11.2.10 接收数据 334
11.2.11 使用socket选项 335
11.2.12 阻塞与非阻塞操作 337
11.2.13 可靠的发送与接收操作 338
11.2.14 多路复用 339
11.3 socket编程实例 340
11.3.1 TCP与UDP程序流程 340
11.3.2 TCP通信例程 340
11.3.3 多进程并发服务器应用 343
11.3.4 多路复用服务器应用 349
11.3.5 UDP服务器应用 354
第12章 多线程并发程序设计 358
12.1 线程的概念 358
12.2 线程编程接口 358
12.2.1 线程的创建与退出 359
12.2.2 线程属性 359
12.2.3 线程的分离状态 361
12.2.4 线程应用实例 361
12.3 线程的同步 362
12.3.1 使用信号灯进行线程同步 363
12.3.2 使用互斥体 368
12.3.3 使用条件变量 371
12.4 多线程并发程序设计 375
12.4.1 多线程并发服务器应用 375
12.4.2 消费者／生产者模型 381
12.4.3 线程池应用 382
第4部分 内核与驱动编程 389
第13章 内核编程初步 390
13.1 从用户态到内核态 390
13.1.1 实模式与保护模式 390
13.1.2 用户态与内核态 391
13.1.3 内核编程的特点 391
13.1.4 内核模块与驱动 392
13.2 内核模块编程 393
13.2.1 编写源码 393
13.2.2 printk函数 394
13.2.3 编译内核模块 396
13.2.4 加载与卸载 397
13.2.5 模块参数 397
13.3 字符设备驱动 399
13.3.1 设备文件与设备号 399
13.3.2 字符设备编程接口 400
13.3.3 文件操作 404
13.3.4 访问用户态内存 408
13.3.5 动态分配内存 409
13.3.6 内存操作 409
13.3.7 字符设备驱动例程 415
第14章 内核编程接口 421
14.1 双向环形链表 421
14.1.1 定义与初始化 421
14.1.2 链表操作 422
14.1.3 链表的使用 424
14.2 等待与延时 426
14.2.1 调度与抢占 426
14.2.2 进程运行状态 428
14.2.3 定时 429
14.2.4 等待队列 429
14.2.5 阻塞与非阻塞操作 432
14.2.6 延时 433
14.2.7 等待队列例程 434
14.3 定时器与延期工作 440
14.3.1 定时器 440
14.3.2 tasklet 444
14.3.3 工作队列 446
14.3.4 定时器例程 451
14.4 自旋锁与同步 455
14.4.1 并发与竞态 455
14.4.2 自旋锁 456
14.4.3 原子上下文 460
14.4.4 读写锁 462
14.4.5 原子类型 464
14.4.6 比特位操作 467
14.4.7 互斥体 468
14.4.8 信号灯 470
14.4.9 读写信号灯 472
14.5 端口IO和内存映射IO 473
14.5.1 端口IO 474
14.5.2 内存映射IO 477
14.5.3 内存屏障 482
14.6 中断 483
14.6.1 申请和释放中断 483
14.6.2 中断处理函数 484
14.6.3 中断的禁止和使能 485
14.6.4 线程化中断 486
14.6.5 共享中断 486
第15章 Linux 2.6设备模型 488
15.1 对象与集合 488
15.1.1 引用计数 488
15.1.2 内核对象 489
15.1.3 内核对象的类型 492
15.1.4 内核集合 496
15.1.5 内核集合与对象例程 500
15.2 设备管理 504
15.2.1 设备 504
15.2.2 错误码与指针 507
15.2.3 驱动 507
15.2.4 总线 508
15.2.5 类别 510
15.2.6 接口 512
15.3 常见总线与类别 513
15.3.1 platform总线 513
15.3.2 misc类别 516
第16章 Linux驱动实例详解 518
16.1 输入设备驱动 518
16.1.1 输入设备编程接口 519
16.1.2 触摸屏驱动例程 523
16.2 USB驱动 532
16.2.1 USB概述 533
16.2.2 USB驱动模型 534
16.2.3 USB驱动编程接口 535
16.2.4 USB接口与端点 537
16.2.5 USB类别 540
16.2.6 URB 541
16.2.7 同步传输接口 546
16.2.8 USB锚 547
16.2.9 USB驱动范例分析 549
第5部分 嵌入式Linux系统构建 559
第17章 Linux内核构建 560
17.1 内核编译过程 560
17.2 内核配置系统架构 562
17.2.1 内核Makefile 562
17.2.2 KBuild配置系统 566
17.3 增加代码到内核 572
17.4 内核配置简介 573
17.5 启动内核 575
第18章 根文件系统构建 576
18.1 init进程 576
18.2 创建根文件系统 578
18.2.1 创建目录 578
18.2.2 创建设备文件 579
18.2.3 安装共享库 579
18.2.4 安装busybox 580
18.2.5 创建配置文件 582
18.3 挂载根文件系统 583
18.3.1 使用网络文件系统 583
18.3.2 使用Flash文件系统 584
第6部分 应用编程 587
第19章 C＋＋语言编程要点 588
19.1 布尔型数据 588
19.2 引用 588
19.3 类和对象 590
19.3.1 类和对象的定义 590
19.3.2 构造与析构 590
19.3.3 类的实现 591
19.3.4 访问对象 592
19.3.5 this指针 592
19.3.6 new和delete 593
19.3.7 静态成员 594
19.3.8 只读成员 594
19.3.9 复制构造函数 595
19.3.10 友元 596
19.4 类的继承 597
19.4.1 继承的语法 597
19.4.2 继承方式 597
19.4.3 多重继承 598
19.5 函数和操作符重载 598
19.5.1 函数重载 599
19.5.2 操作符重载 601
19.6 覆盖与虚函数 604
19.6.1 覆盖 604
19.6.2 虚函数和多态 604
19.6.3 虚函数的实现 606
19.6.4 纯虚函数与抽象类 606
19.7 名字空间 607
19.8 模板 608
19.8.1 模板函数 608
19.8.2 模板类 609
19.9 异常处理 609
19.10 C与C＋＋混合编程 611
第20章 嵌入式GUI编程 612
20.1 建立开发环境 612
20.2 简单的Qt应用程序 614
20.2.1 编写源代码 615
20.2.2 编译 615
20.2.3 工程文件 616
20.2.4 运行 617
20.2.5 移植到目标机 618
20.3 窗口布局 619
20.3.1 水平布局与垂直布局 619
20.3.2 栅格布局 622
20.4 Qt对象 623
20.4.1 层次化管理 624
20.4.2 信号与槽 625
20.4.3 事件 628
20.4.4 定时器 631
20.5 使用designer 633
20.5.1 窗体设计 633
20.5.2 代码编写 635
20.5.3 运行结果 639
20.6 Qt常用类 640
20.6.1 QChar 640
20.6.2 QString 641
20.6.3 QPoint 647
20.6.4 QSize 648
20.6.5 QRect 649
20.6.6 QFont 650
20.6.7 QPixmap 651
20.6.8 QIcon 652
20.6.9 QWidget 654
20.6.10 QDialog 662
20.6.11 QLabel 664
20.6.12 QAbstractButton 665
20.6.13 QPushButton 667
20.6.14 QCheckBox 667
20.6.15 QRadioButton 668
20.6.16 QLineEdit 669
20.7 Qt综合应用 670
20.7.1 软件设计 670
20.7.2 源码实现 673
20.7.3 运行结果 680
20.7.4 Qt国际化编程 680
第21章 嵌入式数据库编程 684
21.1 基本SQL语句 684
21.1.1 数据库与表 684
21.1.2 创建和删除表 685
21.1.3 插入、修改及删除记录 685
21.1.4 条件表达式 686
21.1.5 数据库查询 687
21.2 建立SQLite3开发平台 688
21.3 SQLite3编程接口 689
21.3.1 打开和关闭数据库 689
21.3.2 执行SQL语句 690
21.3.3 查询数据库 691
21.4 使用SQLite3工具 691
21.5 SQLite3数据库应用实例 692
21.5.1 使用sqlite3_exec查询数据库 693
21.5.2 使用sqlite3_get_table查询数据库 694
第22章 产品开发实例：无线信息终端 696
22.1 总体架构 696
22.2 硬件设计 697
22.3 软件设计 698
22.3.1 总体框架 698
22.3.2 协议报文格式 699
22.4 应用软件 701
22.4.1 GUI应用模块 701
22.4.2 通信协议模块 705
22.4.3 业务功能模块 710
22.4.4 使用多线程读取设备 713
22.4.5 模块集成 714
附录A 缩略语 716