嵌入式系统实践教程

前言

第1章嵌入式系统教学与学习概述

1.1嵌入式系统的教学和学习

1.1.1嵌入式系统教学和学习的特点

1.1.2嵌入式系统的知识结构

1.1.3嵌入式系统的开发流程

1.2系统的学习与使用

1.2.1基于主机环境下的嵌入式开发

1.2.2基于开发板的嵌入式开发

1.2.3基于仿真环境的嵌入式开发

1.3系统的组成和构建

1.3.1基于具体硬件环境的系统组成

1.3.2基于仿真环境的系统组成

第2章嵌入式Linux开发环境构建

2.1GCC工具的使用

2.1.1GCC二进制工具的安装

2.1.2GCC交叉编译工具集合的使用

2.2Makefile的使用

2.2.1make工具

2.2.2依赖关系实例

2.2.3编译实例(隐含规则)

2.2.4编译实例(指定依赖)

2.3开发环境设置

2.3.1串口终端工具

2.3.2TFTP

2.3.3NFS

2.4实验指导

2.4.1GCC程序生成实验

2.4.2Makefile实验

第3章嵌入式系统的调试技术

3.1嵌入式系统的调试方法和工作

3.2嵌入式系统的硬件调试技术

3.2.1在线仿真器

3.2.2片上调试器

3.2.3JTAG技术

3.3嵌入式系统的源代码调试技术

3.3.1GDB调试在嵌入式系统中的应用

3.3.2远程GDB调试

3.3.3GDB的安装与使用

3.3.4使用gdbstub实现调试用户程序

3.3.5使用gdbserver调试

3.4内核级源代码调试技术

3.4.1基牟的调试方法printk()

3.4.2内核消息的获取与记录

3.4.3KGDB的调试

3.4.4KDB的调试

3.4.5pdntk、KGDB和KDB三种调试工具的比较

3.5实验指导

3.5.1GDB程序生成实验

3.5.2GDB程序远程调试实验

第4章嵌入式系统的仿真环境

4.1嵌入式系统仿真环境概述与原理

4.1.1仿真环境概述

4.1.2嵌入式系统仿真环境的特点

4.1.3关于嵌入式系统的集成开发环境

4.2SkyEye硬件模拟平台

4.2.1SkyEye介绍

4.2.2SkyEye系统的原理

4.2.3SkyEye的设计实现

4.3SkyEye的使用

4.3.1SkyEye的安装

4.3.2SkyEye的配置文件

4.3.3SkyEye程序的执行

4.4SkyEye的源代码编译

4.4.1SkyEye的目录结构

4.4.2SkyEye的编译

4.4.3SkyEye的改动与扩展

4.5实验指导

4.5.1SkyEye仿真实验

4.5.2SkyEye编译实验

第5章嵌入式系统的Bootloader

5.1嵌入式Bootloader技术

5.1.1Bootloader的开发要点

5.1.2Bootloader的结构

5.1.3Bootloader的实现

5.2U-Boot在嵌入式系统中的使用

5.2.1U-Boot概述

5.2.2U-Boot的设计特点及结构

5.2.3U-Boot的编译和使用

5.2.4U-Boot的启动流程

5.2.5U-Boot的扩展

5.2.6使用SkyEye调试U-Boot

5.3实验指导

5.3.1U-Boot的编译和使用实验

5.3.2U-Boot的扩展

第6章嵌入式Linux操作系统构建

6.1ARMLinux内核的配置和编译

6.1.1基于Linux2.6内核的ARM系统概述

6.1.2内核的配置

6.1.3内核的编译

6.2ARMLinux文件系统的制作

6.2.1C语言库的制作

6.2.2Busybox

6.2.3根文件系统的生成

6.3ARMuClinux的配置和编译

6.3.1μClinux发布包的结构

6.3.2μCtinux配置

6.3.3μClinux内核及应用程序编译

6.4基于SkyEye的Linux系统调试

6.4.1ARMLinux系统的调试

6.4.2ARMμCLinux系统的调试

6.4.3使用GDB调试内核

6.5实验指导

6.5.1基于Linux2.6内核的ARM编译实验

6.5.2使用BusyBox生成文件系统及SkyEye调试实验

6.5.3ARMuClinux系统的编译和调试实验

第7章Linux驱动程序开发

7.1Linux内存设备驱动

7.1.1Linux简单字符设备驱动的结构

7.1.2Linux内存设备驱动的实现

7.1.3内存设备驱动的使用及SkyEye调试

7.2串口驱动

7.2.1Linux串口驱动的结构

7.2.2基于PXA27x的串口驱动实现

7.2.3串口驱动调试

7.3FrameBuffer显示驱动

7.3.1LinuxFrameBuffer驱动的结构

7.3.2基于PXA2xx的FrameBuffer驱动实现

7.3.3FrameBuffer驱动调试

7.4网络驱动程序

7.4.1Linux网络驱动的结构

7.4.2CS89x0网卡驱动实现

7.4.3Linux网卡驱动的调试

7.5内存盘驱动

7.5.1Linux块设备驱动的结构

7.5.2ramdisk驱动实现

7.5.3内存盘驱动的调试

7.6实验指导

7.6.1内存设备驱动SkyEye调试实验

7.6.2串口驱动SkyEye调试实验

7.6.3FrameBuffer驱动SkyEye调试实验

7.6.4网卡驱动SkyEye调试实验

7.6.5内存盘驱动SkyEye调试实验

第8章Linux操作系统的应用开发

8.1GUI应用开发

8.1.1QTE应用程序

8.1.2MiniGUI应用程序

8.2网络应用开发

8.2.1主机字节序实例

8.2.2TCP编程实例

8.2.3UDP编程实例

8.3实验指导

8.3.1QT环境与程序实验

8.3.2网络套接口编程实验

附录

附录AGCC工具的选项

附录Bmake工具参数

附录CSkyEye的使用

附录D本书涉及的网址

参考文献

　　本书是《嵌入式系统原理及应用开发》的姊妹篇，是一本理论与实践结合，并偏重于实践环节的教材。在本书的教学理念中，注重将各个理论环节与实践相结合，避免空洞的理论讲解；而所有的实践环节则以理论思想为指导，注重技术的可扩展性，避免出现以偏概全的情况，实现对嵌入式系统感性认识和理性认识的统一。本书的主要内容以最为流行的嵌入式系统ARM-Linux下的开发为纲，重点实现了交叉编译工具、make工具、GDB调试、引导加载器、系统构建、驱动程序应用开发等几个方面的实践环节。书中示例力求精简，关注知识和技术要点，配套光盘的程序则具有很强的扩展性。　　嵌入式系统是一个涉及多方面知识的交叉学科，目前ARM和Linux是嵌入式系统发展中的两个重点方向。本书是关于嵌入式系统的实践教程，主要关注基于ARM的Linux嵌入式系统开发，向时提供了大量由浅入深、易于扩展的实践环节。配套光盘提供了嵌入式系统的开发工具和源程序，大部分内容使用SkyEye仿真环境，避免了对具体开发板的依赖，通用性更强。本书条理清晰、重点突出、实践性强，既能满足在短时间内通过实践进入嵌入式系统领域的需要，又能满足深入学习拓展知识面的要求。　　本书适合计算机等相关专业师生教学使用，也可供广大嵌入式系统开发人员学习、参考。【作者简介】　　陈渝：工学博士，毕业于国防科技大学计算机学院，目前在清华大学计算机系工作，著名开源项目SkyEye发起人，研究方向为操作系统、嵌入式系统，普适计算、并行主计算等。