嵌入式Linux系统实训教程

第一篇 开发环境篇

第1章 概述 2

1.1 基本概念 2

1.1.1 嵌入式Linux 2

1.1.2 ARM处理器 3

1.1.3 宿主机和目标机 5

1.1.4 交叉编译 7

1.1.5 内核 9

1.1.6 根文件系统 9

1.1.7 系统引导程序（BootLoader） 10

1.2 嵌入式Linux开发过程简介 11

第2章 开发平台介绍 13

2.1 Super-ARM整体结构及资源 13

2.1.1 Super-ARM整体结构 13

2.1.2 Super-ARM教学系统主要资源 14

2.2 Super-ARM各模块简介 15

2.2.1 底板 15

2.2.2 主板 17

2.2.3 核心板 19

2.2.4 LCD模块 19

2.2.5 JTAG仿真器ProbeICE 20

2.2.6 连接电缆及配件 20

第3章 ADS开发环境搭建 21

3.1 搭建硬件开发环境 21

3.1.1 Super-ARM供电线路连接 21

3.1.2 JTAG连接 22

3.2 搭建软件开发环境 22

3.2.1 ProbeICE-ARM服务器配置 23

3.2.2 ProbeICE-ARM仿真器配置 24

3.3 新建工程及仿真调试 26

3.3.1 新建工程 26

3.3.2 编译及连接 30

3.3.3 仿真调试 30

第4章 嵌入式Linux开发环境搭建 33

4.1 安装Linux操作系统 33

4.1.1 在Windows中安装虚拟机 33

4.1.2 在虚拟机上安装Ubuntu 37

4.2 宿主机Linux系统中基本环境的配置与安装 39

4.2.1 网络配置 39

4.2.2 更新Linux操作系统 40

4.2.3 安装一些相关工具和程序库 40

4.2.4 实际项目工作空间目录的安排 41

4.2.5 配置Linux下的Minicom 42

4.2.6 配置Linux下的TFTP服务器 45

4.3 在主机Linux系统中建立交叉编译环境 47

4.3.1 准备工具链软件 47

4.3.2 建立交叉编译工具链 48

第二篇 系统移植篇

第5章 BootLoader移植 52

5.1 系统引导程序基础 52

5.1.1 BootLoader 的安装媒介（Installation Medium） 52

5.1.2 BootLoader工作模式 53

5.1.3 BootLoader 的启动过程 53

5.1.4 BootLoader与宿主机之间进行文件传输所用的通信设备及协议 55

5.1.5 几种常用的BootLoader 55

5.2 移植U-Boot 58

5.2.1 U-Boot源码结构 58

5.2.2 U-Boot移植过程详解 59

5.2.3 烧写U-Boot 68

5.3 U-Boot使用 69

5.3.1 U-Boot命令 69

5.3.2 U-Boot命令使用实例 71

5.3.3 U-Boot引导内核 74

5.4 U-Boot 的环境变量 74

5.4.1 查看环境变量 74

5.4.2 设置环境变量 75

5.4.3 保存环境变量 76

第6章 Linux内核移植 77

6.1 选择Linux内核 77

6.2 Linux内核移植前准备 79

6.2.1 Linux内核源码 79

6.2.2 内核配置及方法 81

6.2.3 图形化内核配置选项 81

6.2.4 构建内核映像 83

6.2.5 构建模块 84

6.2.6 安装内核及内核模块 84

6.3 Linux内核移植实例 84

6.3.1 配置编译内核的过程 84

6.3.2 从NandFlash引导内核 87

6.3.3 网络引导内核 88

第7章 根文件系统移植 90

7.1 文件系统概述 90

7.1.1 文件系统 90

7.1.2 根文件系统 92

7.2 制作根文件系统 93

7.2.1 BusyBox工具 93

7.2.2 根文件系统制作实例 94

7.3 配置NFS服务 101

7.3.1 NFS简介 101

7.3.2 在Linux下配置NFS服务器 103

7.4 目标机挂载NFS根文件系统 106

7.4.1 移植网卡驱动 106

7.4.2 挂载NFS根文件系统 108

7.5 Hello World测试程序 113

7.6 文件系统移植 114

7.6.1 配置内核命令行参数 114

7.6.2 制作cramfs文件系统 115

7.6.3 将根文件系统烧写到NandFlash 115

第三篇 基础实验篇

第8章 Linux设备驱动概述 118

8.1 设备驱动的角色 118

8.2 设备驱动和操作系统 119

8.2.1 无操作系统时的设备驱动 119

8.2.2 有操作系统时的设备驱动 121

8.3 Linux设备驱动 122

8.3.1 Linux设备的分类及特点 122

8.3.2 不同设备的驱动设计概述 124

8.3.3 Linux设备文件的创建 127

8.3.4 Linux驱动程序的加载和卸载 128

8.3.5 学习Linux驱动程序的基础及方法 129

第9章 LED实例 130

9.1 字符设备驱动程序的结构 130

9.1.1 常用的头文件 130

9.1.2 主次设备号 131

9.1.3 cdev结构体 132

9.1.4 分配和释放设备号 133

9.1.5 File_operation结构体 134

9.1.6 字符设备驱动程序一般结构 135

9.2 LED设备驱动实例 137

9.2.1 实验目的 137

9.2.2 实验原理 137

9.2.3 实验任务 139

9.2.4 实验步骤 139

第10章 按键中断实例 147

10.1 S3C2410中断机制 147

10.1.1 中断向量表 147

10.1.2 中断控制器 148

10.2 嵌入式Linux中断处理程序架构 154

10.2.1 Linux中断处理程序的上半部与下半部机制 154

10.2.2 Linux中断编程 155

10.3 按键中断驱动实例 158

10.3.1 实验目的 158

10.3.2 实验原理 158

10.3.3 实验任务 158

10.3.4 实验步骤 159

第11章 数码管实例 167

11.1 数码管显示原理 167

11.1.1 数码管简介 167

11.1.2 数码管显示原理 168

11.1.3 数码管驱动电路设计 169

11.2 数码管设备驱动实例 171

11.2.1 实验目的 171

11.2.2 实验原理 171

11.2.3 实验任务 172

11.2.4 实验步骤 172

第12章 4×4矩阵键盘实例 183

12.1 键盘接口概述 183

12.1.1 键盘的分类 183

12.1.2 键盘的扫描 184

12.1.3 键盘的防抖 185

12.1.4 键盘的缓冲算法 186

12.2 4×4键盘驱动实例 186

12.2.1 实验目的 187

12.2.2 实验原理 187

12.2.3 实验任务 188

12.2.4 实验步骤 189

第13章 LCD驱动实例 204

13.1 LCD的硬件原理 204

13.1.1 LCD的显像原理 204

13.1.2 LCD的分类 205

13.1.3 TFT LCD的工作时序及参数设置 206

13.2 S3C2410的LCD控制器及IO配置 209

13.2.1 LCD控制器 209

13.2.2 LCD控制器的寄存器设置 209

13.2.3 S3C2410的LCD 接口及配置 212

13.3 基于帧缓冲（FrameBuffer）的LCD驱动分析 213

13.3.1 FrameBuffer设备驱动分析 214

13.3.2 基于FrameBuffer的 LCD驱动分析 218

13.3.3 FrameBuffer驱动与 LCD驱动之间的关系 226

13.4 LCD驱动移植实例 226

13.4.1 实验目的 226

13.4.2 实验原理 226

13.4.3 实验任务 227

13.4.4 实验步骤 227

第14章 触摸屏实例 230

14.1 触摸屏的硬件原理 230

14.2 S3C2410的触摸屏控制 231

14.2.1 S3C2410的ADC及触摸屏接口原理 231

14.2.2 S3C2410的ADC和触摸屏接口模式 233

14.2.3 S3C2410的ADC及触摸屏控制寄存器 234

14.2.4 S3C2410的触摸屏中断控制 236

14.3 Linux输入子系统 236

14.3.1 Input子系统架构 236

14.3.2 Input子系统数据结构 237

14.3.3 Input设备驱动编写 237

14.3.4 Input设备驱动范例 238

14.4 触摸屏驱动移植实例 239

14.4.1 实验目的 239

14.4.2 实验原理 239

14.4.3 实验任务 246

14.4.4 实验步骤 246

第四篇 图形应用篇

第15章 嵌入式QT环境搭建 250

15.1 嵌入式GUI简介 250

15.1.1 MiniGUI 251

15.1.2 OpenGUI 252

15.1.3 QT/Embedded 252

15.2 QT开发环境搭建 254

15.2.1 Ubuntu下安装QT开发环境 254

15.2.2 QT Assistant 255

15.2.3 QT Designer 256

15.2.4 QDevelop 258

15.3 QT/Embedded 环境的安装 259

15.3.1 安装tslib 259

15.3.2 安装QT/Embedded 260

15.3.3 环境配置及触摸屏校准 262

第16章 嵌入式QT之HelloWorld 265

16.1 QT/E信号与插槽机制 265

16.1.1 信号和插槽机制 265

16.1.2 信号和插槽机制的实现 266

16.2 HelloWorld 实例 269

16.2.1 实验目的 269

16.2.2 实验任务 269

16.2.3 实验步骤 270

第17章 综合实例 276

17.1 实验目的 276

17.2 实验任务 276

17.3 实验步骤 277

参考文献 291

《嵌入式Linux系统实训教程》首先对嵌入式系统的开发做了简单的概述，然后介绍Super-ARM开发平台及如何在该平台上安装开发环境，接下来结合开发平台上丰富的资源及接口重点介绍一些典型案例，包括LED、键盘、UART、A/D、GPS、GPRS等。在这些案例中，深入解析Linux操作系统的移植与驱动程序的设计，同时介绍QT嵌入式图形界面工具，在《嵌入式Linux系统实训教程》的最后介绍了一个大型的综合型实验。这个实验是在前面的基础上衍生出来的，融合了已经介绍的技术，贯穿整个嵌入式开发的流程。通过前面各案例的学习及该大型实验的训练，读者将具备基本的嵌入式开发能力。
《嵌入式Linux系统实训教程》适合计算机应用技术、通信工程、软件工程等相关专业的大专（高职）学生阅读，也可作为社会办学机构中面向企业嵌入式应用开发的定向培养、培训课程的学员的参考教材。