精通ARM嵌入式Linux系统开发

目 录 Contents第1章 嵌入式系统概述 1本章介绍了嵌入式系统的一些基础知识，解释了什么是嵌入式系统、嵌入式系统中的处理器及嵌入式系统中的软件系统。在学习了本章内容后，读者会对嵌入式系统有一个整体的印象。本章将读者引入嵌入式系统开发的大门，从下一章开始，将逐步学习嵌入式系统的开发过程。 1.1 嵌入式系统简介 11.1.1 嵌入式系统 11.1.2 嵌入式系统的特点 21.1.3 嵌入式系统的发展趋势 21.2 嵌入式系统中的处理器 41.2.1 微处理器 41.2.2 微控制器 41.2.3 数字信号处理器 51.2.4 嵌入式片上系统 51.3 嵌入式系统中的软件系统 51.3.1 嵌入式系统软件 51.3.2 嵌入式系统软件开发的一般过程 61.3.3 嵌入式应用程序的开发 61.4 本章小结 6 第2章 快速体验——目标板 7本章首先介绍了目标板的结构，然后带领读者对该目标板做了一番初次体验，包括软件的安装和简单使用，以及在Linux下体验Telnet和ftp命令。希望通过本章的讲解，使读者对嵌入式系统开发有一个初步的、感性的认识。 2.1 目标板结构 72.2 ARM初体验 82.2.1 测试ARM处理器 82.2.2 安装ADS 1.2 92.2.3 安装Multi-ICE和配置AXD 112.2.4 ADS的简单使用 132.2.5 使用Telnet和ftp 162.3 本章小结 16 第3章 ARM的内部资源 17本章对S3C2440嵌入式处理器片内资源的基本特性及功能进行了简单的描述，希望读者通过对本章的阅读，能对S3C2440嵌入式处理器的片内资源有一个比较全面的了解和掌握，但在此处不过于深入每一个功能模块的具体细节。如果读者有兴趣对S3C2440的各个功能模块进行详细的了解，可以参考相关用户手册。 3.1 S3C2440微处理器 173.1.1 主要结构 173.1.2 片内资源 183.1.3 体系结构 183.2 S3C2440存储器映射 183.2.1 bank0总线宽度 183.2.2 nWAIT引脚的作用 193.2.3 nXBREQ/nXBACK引脚操作 193.3 S3C2440内部资源详解 203.3.1 Cache高速缓存 203.3.2 时钟和电源管理 203.3.3 中断控制器 223.3.4 脉冲带宽调制定时器（PWM） 233.3.5 实时时钟（RTC） 233.3.6 通用I/O端口 243.3.7 LCD控制器 243.3.8 UART控制器 253.3.9 A/D转换和触摸屏接口 253.3.10 看门狗定时器 263.3.11 IIC总线接口 263.3.12 AC’97音频解码器接口 273.3.13 USB设备控制器 273.3.14 SD接口 273.3.15 SPI接口 283.3.16 相机接口 283.3.17 工作电压 293.4 本章小结 29 第4章 熟悉ARM处理器 30本章首先介绍了ARM公司的历史，并列出了目前比较流行的ARM处理器系列，读者可以根据不同的需要做出自己的选择。接下来详细介绍了ARM的指令集。希望读者通过本章的学习，能对ARM处理器有一个大体的认识，熟悉ARM的指令集并在实际开发中学习和应用。 4.1 为什么用ARM 304.2 ARM公司简介 304.3 ARM微处理器系列 304.3.1 ARM7微处理器 304.3.2 ARM9微处理器 314.3.3 ARM10E微处理器 314.3.4 ARM11微处理器 324.4 ARM微处理器的结构 324.4.1 体系结构 324.4.2 寄存器结构 334.4.3 指令结构 334.5 ARM微处理器的选择 334.5.1 内核的选择 334.5.2 工作频率的选择 334.5.3 芯片内存储器的选择 334.5.4 片内外围电路的选择 344.6 ARM的指令集概述 344.6.1 ARM微处理器的指令分类和格式 344.6.2 指令的条件域 354.7 ARM指令的寻址方式 364.7.1 立即寻址 364.7.2 寄存器寻址 364.7.3 寄存器间接寻址 364.7.4 基址变址寻址 364.7.5 多寄存器寻址 374.7.6 相对寻址 374.7.7 堆栈寻址 374.8 ARM指令集详解 384.8.1 跳转指令 384.8.2 数据处理指令 384.8.3 乘法指令与乘加指令 424.8.4 程序状态寄存器访问指令 444.8.5 加载/存储指令 454.8.6 批量数据加载/存储指令 474.8.7 数据交换指令 474.8.8 移位指令 484.8.9 协处理器指令 494.8.10 异常产生指令 514.9 本章小结 51 第5章 熟悉ADS集成开发环境 52本章介绍了ADS集成开发环境，通过具体的例子，展示了ADS的使用过程和主要功能。希望读者通过本章的学习，能够初步学会使用ADS，帮助自己学习和开发ARM系统。 5.1 命令行开发工具 525.1.1 armcc介绍 525.1.2 armcc用法详解 535.1.3 armlink介绍 545.1.4 armlink用法详解 545.1.5 ARM运行时库 545.1.6 ADS调试器 555.1.7 实用程序 565.1.8 支持的软件 565.2 使用ADS创建工程 565.2.1 建立一个工程 575.2.2 编译和链接工程 605.2.3 Target设置选项 605.2.4 Language Settings 615.2.5 Linker设置 615.2.6 ARM fromELF工具 635.2.7 命令行下编译工程 645.3 使用AXD调试代码 655.3.1 打开调试文件 655.3.2 查看存储器内容 665.3.3 设置断点 665.3.4 查看变量值 675.4 本章小结 67 第6章 ARM的外部电路 68本章详细介绍了基于S3C2440处理器的基本应用电路图。这些电路在S3C2440微处理器的系统设计中会经常使用到，读者也可以根据自身的实际需求，进行必要的修改。 6.1 核心板电路 686.1.1 晶振电路 686.1.2 复位电路 696.1.3 启动配置电路 696.1.4 Flash接口 696.1.5 SDRAM接口 726.2 底板电路 736.2.1 电源电路 736.2.2 串口电路 746.2.3 USB接口 756.2.4 以太网接口 756.2.5 JTAG调试接口 766.2.6 音频接口 776.2.7 LCD接口 776.2.8 SD卡接口 786.3 本章小结 79 第7章 嵌入式操作系统概述 80本章从操作系统的一般特性讲起，介绍了操作系统的进程管理、存储管理、文件管理和设备管理等基本功能。然后对嵌入式操作系统与一般操作系统的特性进行了区别，介绍了嵌入式操作系统的特点、发展和分类。最后介绍了目前常见的一些嵌入式操作系统及它们的特点和主要的应用领域。 7.1 操作系统的结构和功能 807.2 进程管理 817.2.1 进程的描述 827.2.2 进程的调度 827.3 存储管理 837.3.1 存储器的体系结构 837.3.2 内存管理的基本概念 847.3.3 连续分配存储管理方式 847.3.4 页式存储管理方式 867.4 文件管理 877.4.1 文件 887.4.2 目录 897.4.3 EXT2文件系统 897.5 设备管理 927.5.1 设备的分类 927.5.2 数据传输控制方式 937.5.3 中断处理 937.5.4 设备驱动程序 947.6 嵌入式操作系统的特点 957.6.1 嵌入式操作系统的发展 957.6.2 嵌入式操作系统的优势 967.6.3 嵌入式操作系统的分类 967.7 常见的嵌入式操作系统 977.7.1 VxWorks 977.7.2 pSOS 977.7.3 Palm OS 987.7.4 QNX 987.7.5 Windows CE 997.7.6 μC/OS-II 1007.7.7 嵌入式Linux 1007.8 本章小结 101 第8章 快速体验——构建开发环境 102本章主要介绍了嵌入式开发环境的构建过程，首先对交叉开发的概念进行了介绍，说明了在嵌入式系统的开发中采用交叉开发的原因。然后分别介绍了主机环境和目标板系统环境的构建过程，同时对这两个环境的连接方式也做了简要的介绍。最后介绍了目标板系统的3个主要方面：Bootloader、Kernel和根文件系统，说明了它们的作用和构建方法，同时举例说明了一些常用配置的配置方法。 8.1 交叉开发环境介绍 1028.2 主机与目标板的连接方式 1038.2.1 串口通信接口 1038.2.2 以太网接口 1048.2.3 USB接口 1048.2.4 JTAG接口 1058.3 建立主机开发环境 1058.3.1 Ubuntu 6.06的安装 1058.3.2 Minicom的安装配置 1078.3.3 TFTP服务的安装配置 1098.3.4 NFS的安装配置 1108.3.5 建立交叉工具链 1128.4 启动目标板系统 1168.4.1 Bootloader和Kernel 1178.4.2 根文件系统 1188.5 本章小结 119 第9章 Linux使用基础 120Linux的命令行博大精深，有数不清的内容等待读者去探索。本章仅就一些最基本的知识做了最简要的介绍。另外，由于Linux中的命令非常多，要全部介绍也是几乎不可能的。因此，本章按照命令的用途进行了分类讲解，力求举一反三。通过本章的介绍，相信读者可以很快地掌握Linux命令行的基本操作，并熟练掌握常用的命令。 9.1 Linux的基本概念 1209.1.1 文件 1209.1.2 目录 1209.1.3 分区 1219.1.4 挂载 1229.1.5 用户系统 1229.1.6 用户权限 1229.1.7 shell 1239.1.8 环境变量 1249.2 Linux的命令行 1249.2.1 执行命令 1249.2.2 参数 1259.2.3 重定向符号 1259.2.4 获取帮助 1259.3 Linux的常用命令 1279.3.1 文件管理 1279.3.2 内容管理 1309.3.3 权限管理 1319.3.4 备份压缩 1329.3.5 系统设置 1339.3.6 进程控制 1369.3.7 网络设置 1389.4 本章小结 139 第10章 Bootloader 140本章介绍了Bootloader的概念、基本结构，并对Bootloader的一般工作原理进行了介绍，重点介绍了vivi和U-Boot的开发调试及使用。通过学习这两种常见的Bootloader，可以使读者实际接触到Bootloader的工作原理和代码实现。 10.1 Bootloader的概念 14010.1.1 Bootloader所支持的嵌入式体系 14110.1.2 Bootloader的安装位置 14110.1.3 Bootloader的启动过程 14210.1.4 Bootloader与主机的通信 14210.1.5 Bootloader的操作模式 14210.2 Bootloader的基本结构 14310.2.1 Bootloader的stage1 14310.2.2 Bootloader的stage2 14410.3 vivi简介 14910.3.1 vivi的体系架构 14910.3.2 vivi启动的第一阶段 15010.3.3 vivi启动的第二阶段 15410.4 vivi的基本命令 15810.4.1 mem命令 15810.4.2 load命令 15910.4.3 part命令 15910.4.4 param命令 16010.4.5 boot命令 16010.4.6 go命令 16110.4.7 bon命令 16110.4.8 reset命令 16110.4.9 help命令 16110.5 U-Boot简介 16210.5.1 U-Boot的特点 16210.5.2 U-Boot的目录结构 16310.5.3 U-Boot的启动过程 16310.5.4 U-Boot的移植 16510.6 U-Boot的基本命令 16710.6.1 设置环境变量 16710.6.2 数据通信 16710.6.3 存储器操作 16810.6.4 系统引导 16810.6.5 其他 16910.7 本章小结 169 第11章 Linux内核移植 170本章讲解了Linux内核移植中需要的基本知识，包括：Linux内核的5个子系统及其相互关系；Linux内核源码各目录包含的模块及其功能；Linux内核编译的方法和步骤；Linux内核编译时的详细配置指南；Linux内核下载和调试的相关知识。其中需要初学者熟练掌握Linux编译的方法和步骤，并对其他相关知识有所了解。 11.1 Linux内核结构 17011.2 Linux源码结构 17111.2.1 arch目录 17211.2.2 drivers目录 17211.2.3 fs目录 17311.2.4 其他目录 17411.3 内核编译 17511.3.1 编译准备 17511.3.2 设置Flash分区 17611.3.3 配置内核 17811.4 内核配置选项 18011.4.1 常规设置 18011.4.2 模块和块设备层 18211.4.3 CPU类型 18311.4.4 电源管理 18511.4.5 总线和网络 18711.4.6 驱动 18811.4.7 文件系统 19511.4.8 其他 19811.5 下载内核 20011.6 内核调试 20111.6.1 内核调试步骤 20111.6.2 常见内核问题 20211.7 本章小结 203 第12章 嵌入式Linux文件系统 204本章首先介绍了嵌入式系统中两种主要的存储介质NAND Flash和NOR Flash，对它们的特点和区别进行了阐述。然后介绍了常见的适用于嵌入式系统的5种文件系统：CramFS文件系统、YAFFS 1/2文件系统、JFFS 1/2文件系统、Ramdisk文件系统和TmpFS/RamFS文件系统，分析了这些文件系统的基本结构和实现原理，介绍了各种文件系统及相应的映像文件的制作方法。最后针对文件系统的选择和设计提出了参考意见和方法。 12.1 嵌入式文件系统基础 20412.1.1 NOR型Flash存储器 20412.1.2 NAND型Flash存储器 20512.1.3 MTD 简介 20612.1.4 日志型文件系统 20712.1.5 BusyBox 20812.2 CramFS文件系统 21012.2.1 CramFS文件系统的特性 21012.2.2 CramFS文件系统映像文件的结构 21112.2.3 CramFS文件系统的工作原理 21212.2.4 CramFS文件系统的初始化过程 21312.2.5 CramFS文件系统的制作 21312.2.6 CramFS文件系统的挂载流程 21612.3 YAFFS文件系统 21712.3.1 YAFFS文件系统的数据存储方式 21712.3.2 YAFFS文件系统的工作原理 21812.3.3 YAFFS文件系统对MTD的依赖性 22012.3.4 YAFFS文件系统驱动的安装流程 22212.3.5 YAFFS文件系统的制作 22212.4 JFFS文件系统 22412.4.1 JFFS1文件系统简介 22412.4.2 JFFS2文件系统简介 22612.4.3 JFFS3文件系统简介 22812.4.4 JFFS2文件系统的工作原理 22812.4.5 JFFS2文件系统的制作 23112.5 基于RAM的文件系统 23112.5.1 Ramdisk文件系统 23112.5.2 RamFS/TmpFS文件系统 23212.6 嵌入式文件系统的设计 23312.6.1 文件系统格式选择的基本策略 23412.6.2 混合型文件系统格式的设计方法 23412.7 本章小结 235 第13章 嵌入式Linux C语言开发工具 236“工欲善其事，必先利其器”，熟悉手头的开发工具是每一个开发人员都必须完成的功课。本章介绍了在开发嵌入式C语言时需要用到的主要开发工具，包括命令行模式下的开发工具：编辑器VIM、编译器GCC、调试器GDB、项目管理MAKE、版本管理CVS和图形化模式下的集成开发环境Eclipse等。读者可根据个人的喜好选择一种适合自己的开发环境。 13.1 编辑器VIM 23613.1.1 VIM的编辑模式 23613.1.2 VIM的进入与退出 23813.1.3 光标的移动 23913.1.4 删除和恢复 23913.1.5 复制和粘贴 24013.1.6 查找和替换 24013.1.7 网络资源 24113.2 编译器GCC 24213.2.1 GCC的编译流程 24213.2.2 GCC的常用编译选项 24513.2.3 实例分析 24813.3 调试器GDB 25013.3.1 GDB使用概述 25013.3.2 GDB的使用流程 25113.3.3 GdbServer远程调试 25313.4 工程管理Make 25513.4.1 Makefile文件介绍 25513.4.2 Makefile的规则 25613.4.3 Makefile的变量 25813.4.4 make命令的使用 26013.4.5 使用自动工具生成Makefile 26113.5 集成开发环境Eclipse 26313.5.1 Eclipse的安装 26313.5.2 Eclipse的界面简介 26413.5.3 创建Hello项目 26513.5.4 调试Hello项目 26713.5.5 使用CVS进行版本管理 26713.6 本章小结 271 第14章 快速体验——嵌入式C语言开发流程 272本章分别介绍了命令行模式下和集成开发环境下开发嵌入式程序的基本流程。首先介绍了在命令行下如何通过VI编辑一个代码文件，如何在PC和开发板上运行编译好的程序和如何通过编写Makefile文件提高编译和文件管理的效率。然后介绍了在Eclipse下创建工程、编写代码、编译工程和运行最终程序的过程。 14.1 命令行下的开发流程 27214.1.1 编写代码 27214.1.2 编译程序 27414.1.3 运行程序 27514.1.4 交叉编译 27514.1.5 编写Makefile 27614.2 基于Eclipse的开发流程 27714.2.1 下载和安装Eclipse 27714.2.2 新建工程 27814.2.3 编写代码 27914.2.4 编译工程 28014.2.5 运行程序 28114.3 本章小结 281 第15章 嵌入式Linux C语言基础 282本章一起学习和回顾了C语言的基础知识，主要包括：C语言概述、数据类型、运算符、表达式、流程、函数、数组和指针、复杂数据结构。本章的目的在于将C语言的语法精华浓缩成一章的内容，便于读者随时翻阅和查找。通过本章的学习，读者可以立即进入编程的实战阶段。 15.1 Ｃ语言概述 28215.1.1 C语言的特点 28215.1.2 C语言程序的总体结构 28215.1.3 C语言的语句 28315.1.4 C语言的关键字 28415.1.5 C语言程序设计步骤 28415.2 数据类型 28415.2.1 基本数据类型 28415.2.2 常量与变量 28515.2.3 整型数据、实型数据 28515.2.4 字符型数据 28615.3 运算符 28715.3.1 算术运算符 28715.3.2 关系和逻辑运算符 28715.3.3 位操作符 28815.3.4 ？操作符 28815.3.5 表达式的优先级 28815.4 表达式 28915.4.1 类型转换 28915.4.2 构成符cast和可读性 28915.5 流程控制 28915.5.1 格式输入/输出 28915.5.2 顺序程序设计 29215.5.3 选择结构设计 29315.5.4 循环结构设计 29415.6 函数 29615.6.1 概述 29615.6.2 函数定义的一般形式 29715.6.3 函数的参数和函数的值 29715.6.4 函数的调用 29815.6.5 局部变量和全局变量 29915.7 数组与指针 30015.7.1 数组 30015.7.2 指针的基本概念 30215.7.3 指针与数组 30415.7.4 指针与字符串 30615.7.5 指针与函数 30715.7.6 指针其他用法 30815.7.7 动态内存管理 30815.8 复杂数据结构 30915.8.1 结构体定义 30915.8.2 结构体使用 31015.8.3 链表 31215.8.4 枚举类型 31315.8.5 共用体类型 31315.9 本章小结 313 第16章 嵌入式Linux C语言标准库 314本章介绍了在Linux下编程时常用的标准库函数，包括字符测试、数据转换、基本I/O、标准I/O、内存配置、字符串处理、日期时间、错误处理、系统日志和环境管理等函数。着重介绍了这些函数的基本格式和用法，并对主要的函数进行了举例说明。灵活使用这些函数，将给程序设计带来很大的便利。 16.1 Glibc简介 31416.2 字符测试和数据转换函数 31616.2.1 字符测试函数 31616.2.2 数据转换函数 31716.3 基本I/O函数 31816.3.1 open()函数 31916.3.2 close()函数 32016.3.3 read()函数和write()函数 32016.3.4 其他函数 32116.4 标准I/O函数 32216.4.1 fopen()函数 32216.4.2 fclose()函数 32316.4.3 fread()函数和fwrite()函数 32416.4.4 printf()函数和scanf()函数 32516.4.5 其他函数 32616.5 内存配置及字符串处理函数 32616.5.1 内存分配函数 32716.5.2 memXXX函数 32716.5.3 strXXX函数 33016.5.4 释放内存的函数 33116.5.5 动态内存分配的实例 33216.6 日期时间函数 33416.6.1 时间的定义 33416.6.2 日历时间 33416.6.3 时钟计时单元 33616.6.4 格式化日期和时间 33716.6.5 自定义时间格式 33716.7 其他函数 33916.7.1 错误处理函数 33916.7.2 系统日志函数 34216.7.3 环境管理函数 34416.8 本章小结 345 第17章 嵌入式Linux的多任务编程 346本章介绍了多任务处理的基本知识，主要介绍了基于进程和线程实现多任务处理的不同特点及区别。分别介绍了进程和线程的概念、数据结构，介绍了创建和终止一个进程或线程的基本方法，同时对于一些较为深入的内容，如僵尸（Zombie）进程、线程属性等，也做了基本的介绍。最后，介绍了一种多任务处理的解决方案：线程池，并给出了全部的实现代码，具有很好的参考价值。 17.1 什么是多任务 34617.1.1 对话级多任务 34617.1.2 进程级多任务 34717.1.3 线程级多任务 34717.1.4 多任务处理的特点 34817.2 进程 34917.2.1 进程的概念 35017.2.2 进程的数据结构 35117.2.3 进程的创建 35317.2.4 文件描述符共享 35517.2.5 vfork()函数 35717.2.6 exec()函数族 35717.2.7 执行新程序 35917.2.8 进程的终止 36117.2.9 进程的退出状态 36317.2.10 Zombie进程 36517.3 线程 36617.3.1 线程的概念 36617.3.2 线程的创建 36717.3.3 线程的终止 36817.3.4 线程的基本属性 37017.3.5 线程属性的修改 37117.3.6 线程的扩展属性 37417.4 线程池 37717.4.1 线程池的工作原理 37717.4.2 线程池的实现 37817.4.3 工作状态的记录 38317.4.4 线程池的测试 38617.5 本章小结 387 第18章 多任务间通信和同步 388本章介绍了在嵌入式Linux下进行多任务处理时，任务间通信和同步的方法。主要介绍了信号、信号集、管道、FIFO、共享内存（mmap()方式和semget()方式）等数据通信方式，以及信号量（SystemV方式和POSIX方式）、互斥锁、条件变量等同步方式。这些内容都是编制多任务处理程序时所必备的，而且不同的方式有其不同的特点和适用的场合，因此在实际应用中应该在对任务有充分理解和测试后进行优化选择。 18.1 信号 38818.1.1 信号的概念 38818.1.2 信号的产生 39018.1.3 kill()函数和raise()函数 39018.1.4 alarm()函数和pause()函数 39118.1.5 about()函数 39218.1.6 信号的处理 39218.1.7 signal()函数 39218.1.8 sigaction()函数 39318.1.9 信号集 39518.1.10 sigprocmask()函数 39618.1.11 sigpending()函数 39618.1.12 sigsuspend()函数 39618.2 管道 39718.2.1 管道的相关概念 39818.2.2 管道的创建 39818.2.3 多进程中的管道通信 39918.2.4 管道的应用实例 40118.2.5 FIFO的相关概念 40218.2.6 FIFO的创建 40318.2.7 FIFO的读写规则 40418.2.8 FIFO的应用实例 40518.3 共享内存 40718.3.1 系统调用mmap() 40818.3.2 系统调用munmap() 40818.3.3 系统调用msync() 40918.3.4 mmap()的应用实例 40918.4 System V共享内存 41118.4.1 系统调用shmget() 41118.4.2 系统调用shmat() 41218.4.3 系统调用shmdt() 41218.4.4 System V共享内存的应用实例 41218.5 消息队列 41318.5.1 系统调用msgget() 41318.5.2 系统调用msgsnd() 41418.5.3 系统调用msgrcv() 41418.5.4 系统调用msgctl() 41518.5.5 消息队列的应用实例 41518.6 System V信号量 41718.6.1 系统调用semget() 41718.6.2 系统调用semop() 41818.6.3 系统调用semctl() 41918.6.4 System V信号量的应用实例 41918.7 POSIX信号量 42118.7.1 系统调用sem_init() 42218.7.2 系统调用sem_wait() 42218.7.3 系统调用sem_post() 42218.7.4 系统调用sem_destory() 42218.7.5 POSIX信号量的应用实例 42218.8 互斥锁 42418.8.1 系统调用pthread_mutex_init() 42418.8.2 系统调用pthread_mutex_lock() 42418.8.3 系统调用pthread_mutex_trylock() 42418.8.4 系统调用pthread_mutex_unlock () 42518.8.5 系统调用pthread_mutex_destory () 42518.8.6 互斥锁的应用实例 42518.9 条件变量 42718.9.1 系统调用pthread_cond_init() 42818.9.2 系统调用pthread_cond_wait () 42818.9.3 系统调用pthread_cond_timedwait () 42818.9.4 系统调用pthread_cond_signal() 42818.9.5 系统调用pthread_cond_broadsignal() 42818.9.6 系统调用pthread_cond_destroy() 42818.9.7 条件变量的应用实例 42918.10 本章小结 430 第19章 设备驱动开发基础 431本章主要介绍了Linux驱动开发的基础知识，包括字符设备和块设备驱动。其中字符设备知识主要包括：内核与模块、并发控制、阻塞、中断、内存操作。作为初学者，大多数读者并不需要在实际工作中接触到块设备的驱动编写，因此建议读者将主要精力放在学习字符设备驱动之上，而这也足以满足大多数情况下的实际需要。 19.1 Linux设备管理和驱动概述 43119.1.1 Linux设备的分类 43119.1.2 设备驱动程序的作用 43119.1.3 访问设备的实现 43219.1.4 Linux设备控制方式 43219.2 Linux设备驱动开发流程 43419.2.1 构造和运行模块 43419.2.2 字符设备驱动编写 43519.2.3 字符设备驱动实例 43719.2.4 并发控制 44019.2.5 阻塞与非阻塞 44519.2.6 select和poll 44919.2.7 中断处理 45119.2.8 内存与I/O操作 45219.3 块设备驱动编写 45619.3.1 块设备的I/O操作特点 45719.3.2 block_device_operations结构体 45719.3.3 gendisk结构体 45719.3.4 request结构体 45919.3.5 request操作函数 46219.3.6 bio结构体 46419.3.7 注册与注销 46619.3.8 加载与卸载 46619.3.9 打开与释放 46819.3.10 ioctl()函数 46819.3.11 I/O请求处理 46919.4 本章小结 472 第20章 嵌入式Linux的网络编程 473本章介绍了开发嵌入式Linux网络程序的基本流程，先后分析了TCP Server程序、TCP Client程序、UDP通信程序、多线程文件服务器程序和Proxy程序。针对网络程序涉及的函数多、内容复杂等特点，本章采取了在实际的网络程序代码中学习编程的方法，在阅读代码的同时进行讲解，将在进行网络编程中常用的函数和知识做了详细的阐述，希望对读者理解网络程序的编写能有所帮助。 20.1 TCP/IP协议 47320.2 TCP协议 47420.2.1 TCP连接建立的过程 47420.2.2 TCP连接的标识 47420.2.3 关闭TCP连接 47520.3 UDP协议 47520.4 socket简介 47520.4.1 socket的定义 47620.4.2 socket的类型 47620.5 TCP Server程序设计 47620.5.1 TCP的通信过程 47620.5.2 TCP Server程序 47720.5.3 网络地址的表示 47820.5.4 建立socket 47920.5.5 绑定本地地址 47920.5.6 字节顺序转换 48020.5.7 IP地址转换 48120.5.8 listen()函数 48120.5.9 等待连接 48220.5.10 数据通信 48320.5.11 关闭套接字 48420.6 TCP Client程序设计 48520.6.1 DNS操作 48620.6.2 连接服务器 48720.6.3 测试实例 48820.7 UDP通信的程序设计 48920.7.1 UDP的通信过程 48920.7.2 UDP通信服务器端 49020.7.3 UDP通信客户端 49120.8 多线程文件服务器 49320.8.1 文件服务器主程序 49320.8.2 动态分配监听端口 49520.8.3 多线程服务器的实现 49520.8.4 大数据量的读写函数 49620.8.5 客户端测试例程 49920.8.6 编译和测试 50120.9 Proxy源代码分析 50120.9.1 主函数main() 50220.9.2 参数处理函数parse_args() 50320.9.3 守护进程函数daemonize() 50520.9.4 代理服务函数do_proxy() 50720.9.5 错误信息函数errorout() 51020.10 本章小结 510 第21章 MiniGUI图形界面设计 511本章主要介绍了嵌入式图形界面库MiniGUI的程序设计。首先介绍了MiniGUI的安装、配置及使用Eclipse进行MiniGUI应用开发的配置方式。然后对开发MiniGUI程序的基本函数进行解释，包括消息和消息传递、窗口过程、对话框、控件、图形设备和配置文件等方面。最后列举了一个利用MiniGUI编成的图形界面程序MiniQQ，对这个例程的3个主要窗口的设计与编写进行了详细的介绍。 21.1 MiniGUI概述 51121.1.1 MiniGUI的特点 51121.1.2 MiniGUI v1.3.3软件包 51221.1.3 MiniGUI运行模式 51221.2 MiniGUI的安装和使用 51421.2.1 安装MiniGUI库 51421.2.2 安装MiniGUI的资源 51521.2.3 配置MiniGUI 51521.2.4 编译应用程序例子 51621.2.5 交叉编译MiniGUI库 51621.2.6 交叉编译例程 51721.2.7 QVFB图形引擎 51821.2.8 FrameBuffer图形引擎 51921.3 利用Eclipse编写MiniGUI程序 52021.3.1 建立vacs工程 52021.3.2 配置编译选项 52121.3.3 配置外部工具QVFB 52221.3.4 运行vacs 52321.3.5 调试vacs 52321.4 MiniGUI的编程基础 52421.4.1 头文件 52521.4.2 程序入口 52521.4.3 创建和显示主窗口 52621.4.4 进入消息循环 52621.4.5 窗口过程函数 52821.4.6 屏幕输出 52821.4.7 程序的退出 52821.5 消息循环和窗口过程 52921.5.1 消息处理函数 52921.5.2 重要的消息 53021.5.3 窗口及窗口过程 53021.6 对话框和控件编程 53121.6.1 控件的概念 53121.6.2 预定义控件 53221.6.3 自定义控件 53421.6.4 控件子类化 53521.6.5 对话框和对话框模板 53621.6.6 模态和非模态对话框 53821.7 图形设备接口 53921.7.1 图形设备上下文 53921.7.2 矩形操作和区域操作 54021.7.3 像素值和调色板 54221.7.4 位图操作函数 54321.7.5 字体和文本输出 54421.7.6 绘制图形 54621.8 其他功能 54721.8.1 读写配置文件 54721.8.2 定点数运算 54821.9 MiniQQ界面设计 54921.9.1 登录窗口 55121.9.2 好友列表窗口 55421.9.3 聊天窗口 55721.9.4 其他 55921.10 本章小结 560 第22章 CAN总线驱动设计 561随着需求的发展，许多工业控制场合需要嵌入式设备，需要提供CAN总线接口来连接CAN设备，以满足应用的需要。本章详细介绍了CAN总线的基础知识，对Linux系统下的CAN驱动程序进行了详细的分析。最后结合本书使用的ARM9平台，介绍了移植CAN驱动程序的要点。 22.1 CAN总线介绍 56122.2 SJA1000介绍 56122.2.1 SJA1000的特性 56122.2.2 SJA1000内部原理 56222.2.3 SJA1000引脚说明 56322.3 SJA1000寄存器介绍 56422.3.1 控制寄存器CR 56422.3.2 命令寄存器CMR 56522.3.3 状态寄存器SR 56622.3.4 中断寄存器IR 56722.3.5 发送缓冲器 56822.3.6 接收缓冲器 56822.3.7 验收滤波器 56922.4 SJA1000与S3C2440连接 56922.5 SJA1000的驱动程序 57122.5.1 驱动程序源代码 57122.5.2 测试的操作方法 57922.6 本章小结 580 第23章 SD卡驱动设计 581SD卡在嵌入式设备中的使用越来越多，本章首先介绍了SD卡的基本知识和协议内容，然后结合S3C2440的SD卡控制器，详细分析了Linux下SD卡的驱动程序，并给出了实现过程。驱动程序的编写对程序员要求很高，不仅要求代码完全正确，效率低下的驱动程序也是不合格的。因此如果要编写出好的驱动程序，经验非常重要。 23.1 SD卡概述及协议 58123.1.1 SD卡概述 58123.1.2 SD卡协议 58223.2 SD卡驱动设计 58323.2.1 块设备驱动设计 58323.2.2 SD卡驱动程序分析 58423.2.3 SD卡驱动程序设计 58623.3 本章小结 588 第24章 网络驱动设计 589近年来，Internet获得了突飞猛进的发展。嵌入式系统接入Internet后将使得远程监测、远程维护变得非常容易，因此嵌入式系统的网络功能也是非常重要的。嵌入式系统实现Internet接入的前提条件是系统的软件中有TCP/IP协议支持。幸运的是，Linux内核提供了包括TCP/IP在内的多种协议的支持。本章以DM9000网络芯片为例，分析了Linux内核中网络设备驱动程序的运行机理，并介绍了实现Linux网络驱动程序的关键过程。 24.1 Linux网络设备概述 58924.2 DM9000芯片介绍 59024.3 重要的数据结构 59124.3.1 通用部分 59124.3.2 硬件相关部分 59124.3.3 物理层相关数据 59224.3.4 网络层协议相关部分 59224.3.5 服务处理部分 59324.4 网络设备初始化 59324.5 激活和关闭网络设备 59524.6 中断控制的实现 59624.7 发送过程的实现 59824.8 接收过程的实现 59924.8.1 sk_buff结构 59924.8.2 接收函数的实现 60124.9 其他接口函数 60224.10 本章小结 602 第25章 综合案例——嵌入式B超 603本章针对某一具体实例，向读者展示了嵌入式开发的基本内容和步骤，相信读者读完本章内容以后对嵌入式系统开发会有一个更全面的认识。读者在开发项目的时候，可以参考本章内容，同时更要关注最新的技术发展，以便更好地完成和实现自己的项目设计。 25.1 系统终端的结构设计 60325.1.1 总体结构 60325.1.2 显示控制芯片选型 60425.2 系统终端的软件设计 60425.2.1 U-Boot 60525.2.2 嵌入式Linux移植 60525.2.3 MiniGUI移植 60625.3 FPGA与ARM接口设计 60825.3.1 硬件连接 60825.3.2 FPGA驱动程序设计 60825.4 显示芯片的连接与控制 61025.4.1 选择SM501的原因 61025.4.2 SM501驱动程序设计 61025.5 超声动态图像的实时显示 61225.5.1 图像动态显示 61225.5.2 坐标转换和灰度插值 61225.6 图形界面的结构 61425.6.1 需求分析 61425.6.2 总体结构 61425.6.3 网络通信 61525.6.4 多线程编程 61625.7 操作界面设计 61625.7.1 区域分配 61725.7.2 键盘响应 61725.7.3 控件设计 61825.8 测量模块设计 61925.8.1 椭圆的画法 61925.8.2 椭圆测量周长和面积 62025.8.3 轨迹法测量面积 62125.9 本章小结 621