基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)：以Linux系統(tǒng)為例

目錄
第1章 嵌入式系統(tǒng)概述 1
1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義 1
1.2 嵌入式系統(tǒng)的組成 2
1.2.1 硬件組成 2
1.2.2 軟件組成 6
1.3 嵌入式系統(tǒng)課程介紹 8
1.3.1 從單片機(jī)到嵌入式 9
1.3.2 嵌入式系統(tǒng)的學(xué)科體系 10
1.3.3 嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法 12
1.4 本章小結(jié) 13
第2章 ARM架構(gòu)和匯編語(yǔ)言 14
2.1 ARM架構(gòu) 14
2.1.1 芯片架構(gòu) 14
2.1.2 ARM簡(jiǎn)介 15
2.1.3 ARM發(fā)展歷程 17
2.1.4 ARM系列芯片應(yīng)用范圍 18
2.2 嵌入式系統(tǒng)的常用知識(shí)點(diǎn) 20
2.2.1 馮?諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 20
2.2.2 精簡(jiǎn)指令集和復(fù)雜指令集 21
2.2.3 I/O端口編址方式 22
2.2.4 流水線技術(shù) 23
2.2.5 中斷 23
2.2.6 DMA傳輸 25
2.2.7 Jazelle加速器 26
2.3 Cortex-M3架構(gòu)分析 27
2.3.1 Cortex-M3寄存器 27
2.3.2 Cortex-M3工作模式 31
2.3.3 Cortex-M3存儲(chǔ)器映射 32
2.3.4 操作模式和特權(quán)級(jí)別 34
2.3.5 Cortex-M3中斷控制器 35
2.3.6 Cortex-M3總評(píng) 36
2.3.7 STM32系列微控制器 37
2.4 ARM指令集 38
2.4.1 匯編語(yǔ)言簡(jiǎn)介 38
2.4.2 ARM指令集發(fā)展歷程 39
2.4.3 ARM指令簡(jiǎn)介 39
2.4.4 ARM指令書(shū)寫(xiě)格式 41
2.4.5 ARM指令尋址方式 42
2.4.6 Thumb-2指令集 44
2.5 ARM指令 45
2.5.1 ARM指令基礎(chǔ) 45
2.5.2 常用ARM指令 45
2.5.3 偽指令 49
2.5.4 ARM匯編語(yǔ)言程序架構(gòu) 51
2.5.5 匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言的混合編程 53
2.5.6 Cortex-M3開(kāi)發(fā)工具 55
2.5.7 STM32固件庫(kù)簡(jiǎn)介 56
2.6 本章小結(jié) 57
第3章 嵌入式系統(tǒng)外圍電路 58
3.1 嵌入式系統(tǒng)外圍電路概述 58
3.1.1 外圍電路構(gòu)成 58
3.1.2 外圍電路種類 58
3.1.3 底板和核心板 59
3.2 時(shí)鐘和定時(shí)器 59
3.2.1 ARM時(shí)鐘分類 59
3.2.2 “看門(mén)狗”和RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘 61
3.2.3 工作模式與時(shí)鐘 63
3.3 存儲(chǔ)器 63
3.3.1 存儲(chǔ)器概述 64
3.3.2 存儲(chǔ)器擴(kuò)展 65
3.3.3 Flash 66
3.3.4 eMMC 67
3.3.5 Ramdisk技術(shù) 67
3.4 總線接口 68
3.4.1 串行接口 68
3.4.2 IIC總線 70
3.4.3 IIS總線 71
3.4.4 SPI總線 71
3.4.5 現(xiàn)場(chǎng)總線 72
3.4.6 CAN總線 73
3.4.7 支持熱插拔總線 74
3.4.8 并行接口 76
3.5 網(wǎng)絡(luò)接口 77
3.5.1 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 77
3.5.2 無(wú)線網(wǎng)與有線網(wǎng) 77
3.5.3 藍(lán)牙 78
3.5.4 ZigBee 78
3.5.5 Wi-Fi 78
3.6 人機(jī)交互 79
3.6.1 常見(jiàn)的交互接口 80
3.6.2 可穿戴設(shè)備 81
3.7 本章小結(jié) 81
第4章 Linux基礎(chǔ) 83
4.1 Linux概述 83
4.1.1 Linux簡(jiǎn)史 84
4.1.2 Linux的讀法 84
4.1.3 Linux的特點(diǎn) 84
4.1.4 Linux內(nèi)核簡(jiǎn)介 85
4.1.5 Linux系統(tǒng)架構(gòu)簡(jiǎn)述 85
4.1.6 Linux學(xué)習(xí)及建議 86
4.2 Linux入門(mén) 88
4.2.1 Shell簡(jiǎn)介 88
4.2.2 Linux用戶及權(quán)限 89
4.2.3 Shell常用命令 90
4.2.4 U盤(pán)和TF卡的掛載 93
4.3 Shell編程 94
4.3.1 編譯型語(yǔ)言和解釋型語(yǔ)言 94
4.3.2 一個(gè)簡(jiǎn)單的Shell例程 95
4.3.3 Shell變量 95
4.3.4 Shell算術(shù)運(yùn)算 96
4.3.5 Shell循環(huán) 97
4.3.6 Shell分支語(yǔ)句 98
4.4 Linux編譯環(huán)境搭建 101
4.4.1 Linux的發(fā)行版本 101
4.4.2 虛擬機(jī)與Ubuntu的安裝 102
4.4.3 Linux交叉編譯環(huán)境搭建 102
4.4.4 開(kāi)發(fā)常用軟件 102
4.5 本章小結(jié) 103
第5章 嵌入式Linux內(nèi)核移植 105
5.1 深入嵌入式Linux系統(tǒng)架構(gòu) 105
5.1.1 BootLoader簡(jiǎn)介 106
5.1.2 Uboot簡(jiǎn)介 106
5.1.3 Linux系統(tǒng)層次 108
5.1.4 Linux內(nèi)核 109
5.1.5 Linux文件 110
5.1.6 Linux內(nèi)核源碼 111
5.2 內(nèi)核編譯基礎(chǔ) 112
5.2.1 內(nèi)核裁剪 112
5.2.2 Menuconfig的操作 113
5.2.3 Kconfig文件 114
5.2.4 .config文件 116
5.2.5 編譯路徑設(shè)置 118
5.2.6 內(nèi)核編譯流程 119
5.3 Linux*小系統(tǒng)的搭建和移植 120
5.3.1 BusyBox 120
5.3.2 *小系統(tǒng)搭建所需文件 122
5.3.3 將可執(zhí)行文件編譯到*小系統(tǒng) 122
5.3.4 系統(tǒng)移植過(guò)程 123
5.3.5 Linux的啟動(dòng)過(guò)程 125
5.4 其他常用系統(tǒng)移植 126
5.4.1 Android系統(tǒng)移植 126
5.4.2 使用TF卡燒寫(xiě)QTE系統(tǒng) 128
5.5 本章小結(jié) 130
第6章 Linux系統(tǒng)編程 132
6.1 系統(tǒng)編程簡(jiǎn)述 132
6.1.1 編譯一個(gè)簡(jiǎn)單程序 132
6.1.2 交叉編譯工具 133
6.1.3 Makefile文件 134
6.1.4 基于Makefile文件的系統(tǒng)編程 136
6.2 Linux編程 139
6.2.1 Linux的文件操作 139
6.2.2 驅(qū)動(dòng)測(cè)試編程 145
6.2.3 延時(shí)函數(shù)簡(jiǎn)介 146
6.2.4 時(shí)間基礎(chǔ)知識(shí) 147
6.3 多進(jìn)程程序開(kāi)發(fā) 151
6.3.1 進(jìn)程基礎(chǔ) 151
6.3.2 進(jìn)程操作 153
6.3.3 進(jìn)程通信的管道 155
6.3.4 進(jìn)程通信的信號(hào) 158
6.3.5 共享內(nèi)存shmdata 160
6.4 本章小結(jié) 164
第7章 Linux驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā) 165
7.1 Linux驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)介 165
7.2 簡(jiǎn)單的Linux驅(qū)動(dòng)模塊開(kāi)發(fā) 166
7.2.1 *簡(jiǎn)驅(qū)動(dòng)模塊程序 166
7.2.2 驅(qū)動(dòng)模塊的編譯 167
7.2.3 驅(qū)動(dòng)模塊的運(yùn)行 169
7.3 驅(qū)動(dòng)注冊(cè) 170
7.3.1 系統(tǒng)總線和設(shè)備查看 172
7.3.2 設(shè)備注冊(cè) 173
7.3.3 驅(qū)動(dòng)注冊(cè) 174
7.3.4 設(shè)備節(jié)點(diǎn)生成 176
7.4 硬件電路和驅(qū)動(dòng)的對(duì)應(yīng) 176
7.4.1 硬件基礎(chǔ) 176
7.4.2 物理地址和虛擬地址對(duì)應(yīng) 177
7.4.3 GPIO在Linux中的驅(qū)動(dòng)實(shí)例 179
7.5 本章小結(jié) 184
第8章 Android應(yīng)用開(kāi)發(fā)基礎(chǔ) 186
8.1 搭建Android 應(yīng)用的開(kāi)發(fā)環(huán)境 186
8.1.1 下載JDK 186
8.1.2 Android JDK和修改JDK環(huán)境變量 186
8.1.3 下載SDK 187
8.1.4 ADT集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 187
8.1.5 創(chuàng)建Android模擬器 188
8.1.6 創(chuàng)建**個(gè)Android應(yīng)用程序(Hello world) 189
8.2 ADB驅(qū)動(dòng) 190
8.2.1 安裝ADB驅(qū)動(dòng) 190
8.2.2 安裝ADB驅(qū)動(dòng)常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法 191
8.3 JNI基礎(chǔ)概念 192
8.3.1 JNI應(yīng)用例子 193
8.3.2 Android.MK文件 194
8.3.3 安裝NDK編譯器 195
8.3.4 編譯Android動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) 196
8.4 Android應(yīng)用程序 197
8.4.1 導(dǎo)入LED應(yīng)用程序工程 197
8.4.2 導(dǎo)入工程常見(jiàn)問(wèn)題 198
8.4.3 在模擬器上調(diào)試 199
8.4.4 在開(kāi)發(fā)板上調(diào)試 200
8.4.5 串口應(yīng)用程序和藍(lán)牙應(yīng)用 200
8.5 本章小結(jié) 204
第9章 嵌入式系統(tǒng)新進(jìn)展 205
9.1 嵌入式系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng) 205
9.1.1 物聯(lián)網(wǎng)概念及特點(diǎn) 205
9.1.2 物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì) 206
9.1.3 物聯(lián)網(wǎng)中的云計(jì)算 208
9.2 嵌入式系統(tǒng)與邊緣計(jì)算 210
9.2.1 邊緣計(jì)算 210
9.2.2 邊緣計(jì)算環(huán)境下的硬件架構(gòu) 211
9.2.3 邊緣計(jì)算算法設(shè)計(jì) 212
9.2.4 MCU向AI芯片的變革 212
9.3 霧計(jì)算及其特點(diǎn) 213
9.4 工業(yè)機(jī)器人 215
9.4.1 工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域 215
9.4.2 工業(yè)機(jī)器人舉例 216
9.5 可穿戴設(shè)備和人機(jī)交互 217
9.5.1 可穿戴設(shè)備 218
9.5.2 人機(jī)交互 218
9.5.3 人機(jī)交互的限制 219
9.5.4 人機(jī)交互的發(fā)展 220
9.6 嵌入式系統(tǒng)綜合進(jìn)展及應(yīng)用案例 220
9.6.1 嵌入式系統(tǒng)的綜合進(jìn)展 220
9.6.2 嵌入式系統(tǒng)綜合應(yīng)用案例 222
9.7 本章小結(jié) 224
第10章 嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 225
10.1 開(kāi)發(fā)板選購(gòu) 225
10.2 STM32開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn) 225
10.2.1 STM32開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建 227
10.2.2 STM32工程模板搭建 227
10.2.3 STM32輸入輸出實(shí)驗(yàn) 228
10.2.4 STM32中斷實(shí)驗(yàn) 228
10.2.5 STM32液晶顯示實(shí)驗(yàn) 229
10.2.6 STM32綜合實(shí)驗(yàn) 229
10.3 系統(tǒng)移植實(shí)驗(yàn) 229
10.3.1 在虛擬機(jī)上安裝Linux系統(tǒng)(Ubuntu) 230
10.3.2 Shell命令操作 230
10.3.3 Linux*小系統(tǒng)編譯移植實(shí)驗(yàn) 231
10.3.4 Android移植實(shí)驗(yàn) 232
10.3.5 Linux系統(tǒng)編程實(shí)驗(yàn) 232
10.4 本章小結(jié) 233
參考文獻(xiàn) 234