嵌入式系統(tǒng)原理與應用

內容概要

朱華生、呂莉、熊志文、徐晨光編著的《嵌入式系統(tǒng)原理與應用——基于ARM微處理器和Linux操作系統(tǒng)》以ARM微處理器為核心，以Linux操作系統(tǒng)為基礎，以實際應用為主線，介紹嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術。
《嵌入式系統(tǒng)原理與應用——基于ARM微處理器和Linux操作系統(tǒng)》主要內容包括嵌入式系統(tǒng)基礎、ARM9處理器硬件平臺、Linux系統(tǒng)編程基礎、嵌入式交叉開發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)裁剪、Linux驅動程序設計、Qtopia
Core應用程序設計和嵌入式數(shù)據庫應用等。
本書內容豐富，講述深入淺出，既適合作為高等院校計算機、電子和通信等本科專業(yè)嵌入式系統(tǒng)課程的教材，也可作為嵌入式領域科研人員的技術參考書。

書籍目錄

第1章  嵌入式系統(tǒng)基礎
  1.1  嵌入式系統(tǒng)的定義
  1.2  嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程
    1.2.1  嵌入式系統(tǒng)的由來
    1.2.2  嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的四個階段
    1.2.3  嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
  1.3  嵌入式系統(tǒng)的特點
  1.4  嵌入式系統(tǒng)的結構
  1.5  嵌入式處理器
    1.5.1  嵌入式處理器的特點
    1.5.2  嵌入式處理器的分類
    1.5.3  典型的嵌入式處理器
  1.6  嵌入式操作系統(tǒng)
  1.7  實例： 網絡溫度采集系統(tǒng)
  1.8  練習題
第2章  基于ARM9處理器的硬件平臺
  2.1  ARM處理器簡介
    2.1.1  ARM處理器核的體系結構
    2.1.2  ARM微處理器核
    2.1.3  ARM編程模型
    2.1.4  ARM指令集
  2.2  S3C2410X控制器簡介
    2.2.1  S3C2410X內部結構
    2.2.2  存儲控制器
    2.2.3  NAND Flash控制器
    2.2.4  時鐘和電源管理
    2.2.5  GPIO端口
    2.2.6  ADC和觸摸屏接口
    2.2.7  PWM定時器
    2.2.8  通用異步收發(fā)器
    2.2.9  中斷控制器
  2.3  S3C2410X外圍硬件電路
    2.3.1  電源電路
    2.3.2  復位電路
    2.3.3  NAND Flash接口電路
    2.3.4  SDRAM接口電路
    2.3.5  UART串口電路
  2.4  練習題
第3章  Linux系統(tǒng)編程基礎
  3.1  GCC編譯器
    3.1.1  GCC概述
    3.1.2  GCC編譯過程
    3.1.3  GCC選項
  3.2  GDB調試器
    3.2.1  GDB的基本使用方法
    3.2.2  GDB基本命令
    3.2.3  GDB典型實例
  3.3  Make工具的使用
    3.3.1  Makefile基礎知識
    3.3.2  Makefile的應用
    3.3.3  自動生成Makefile
  3.4  Linux應用程序設計
    3.4.1  文件操作編程
    3.4.2  時間編程
    3.4.3  多線程編程
  3.5  練習題
第4章  嵌入式交叉編譯環(huán)境及系統(tǒng)裁剪
  4.1  嵌入式交叉編譯環(huán)境構建
    4.1.1  嵌入式常用調試方法
    4.1.2  交叉編譯環(huán)境構建
    4.1.3  串口通信軟件配置
    4.1.4  Flash程序燒寫
  4.2  Bootloader程序
    4.2.1  初識Bootloader程序
    4.2.2  常用的Linux Bootloader
    4.2.3  vivi的裁剪和編譯
  4.3  Linux操作系統(tǒng)的裁剪和編譯
    4.3.1  內核的裁剪和編譯
    4.3.2  根文件系統(tǒng)的構建
  4.4  練習題
第5章  Linux驅動程序設計
  5.1  Linux驅動程序概述
    5.1.1  設備驅動原理
    5.1.2  設備分類
    5.1.3  設備文件接口
    5.1.4  驅動程序的加載方法
    5.1.5  設備驅動的重要數(shù)據結構
    5.1.6  驅動程序常用函數(shù)介紹
  5.2  虛擬字符設備Demo驅動程序設計
    5.2.1  Demo字符設備
    5.2.2  Demo驅動程序設計
    5.2.3  Demo測試程序設計
  5.3  A/D驅動程序設計
    5.3.1  ADC工作原理
    5.3.2  A/D驅動程序設計
    5.3.3  溫度采集應用程序設計
  5.4  練習題
第6章  QtopiaCore應用程序設計
  6.1  嵌入式GUI概述
  6.2  Qtopia Core簡介
    6.2.1  Qt簡介
    6.2.2  Qt的體系結構
  6.3  Qtopia Core開發(fā)環(huán)境的構建
  6.4  Qtopia Core程序開發(fā)基礎
    6.4.1  Qt中的主要類
    6.4.2  信號和槽
  6.5  Qtopia Core程序的結構與實例
  6.6  Qtopia Core交叉編譯
  6.7  練習題
第7章  嵌入式數(shù)據庫
  7.1  嵌入式數(shù)據庫概述
    7.1.1  為什么需要嵌入式數(shù)據庫
    7.1.2  什么是嵌入式數(shù)據庫
    7.1.3  常用的嵌入式數(shù)據庫
  7.2  SQLite數(shù)據庫
    7.2.1  SQLite安裝
    7.2.2  SQLite命令
    7.2.3  SQLite數(shù)據類型
    7.2.4  SQLite的API函數(shù)
  7.3  基于Qtopia Core和SQLite的圖書管理系統(tǒng)
  7.4  練習題
附錄A  Linux常用命令的使用
  A.1  基本命令
    A.1.1  管理文件和目錄命令
    A.1.2  進程、關機和線上查詢命令
    A.1.3  其他常用命令
  A.2  網絡命令
  A.3  服務器配置
    A.3.1  FTP服務器
    A.3.2  Telnet服務器
    A.3.3  NFS服務器
附錄B  vi基本操作
  B.1  vi簡介
  B.2  vi基本操作
  B.3  基本命令
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   2.實時操作系統(tǒng) 這是對多任務嵌入式系統(tǒng)進行有效管理的核心部分，可以分成基本內核和擴展內核兩部分。前者提供操作系統(tǒng)的核心功能，負責整個系統(tǒng)的任務調度、存儲分配、時鐘管理、中斷管理，也可以提供文件、GUI、網絡等通用服務；后者則是根據應用領域的需要，為用戶提供面向領域或面向具體行業(yè)的操作系統(tǒng)擴展功能，如圖形圖像處理、汽車電子、信息家電等領域的專用擴展服務。 3.應用編程接口 應用編程接口也可以稱為嵌入式應用編程中間件，由嵌入式應用程序提供的各種編程接口庫（Lib）或組件（Component）組成，可以針對不同應用領域（如網絡設備、PDA、機頂盒等）、不同安全要求分別構建，從而減輕應用開發(fā)者的負擔。 4.應用程序 這是最終運行在目標機上的應用軟件，如嵌入式文本編輯、游戲、家電控制、多媒體播放等軟件。 并不是所有嵌入式系統(tǒng)的軟件都包括以上四個層次。有些嵌入式系統(tǒng)只有板級支持包和應用程序兩個層次，而沒有使用RTOS和API這兩個層次。所以在實際使用中，要根據具體應用需求來進行配置和剪裁。 1.5 嵌入式處理器 嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心部件。由于嵌入式系統(tǒng)是為了具體應用而設計的，因此不同的應用領域往往需要不同結構和性能指標的處理器，所以嵌入式處理器的品種非常多。下面介紹嵌入式處理器的共同特點、分類，以及幾種典型的嵌入式處理器。 1.5.1 嵌入式處理器的特點 作為嵌入式系統(tǒng)的核心，嵌入式處理器必須首先滿足嵌入式系統(tǒng)在功耗、功能和速度等方面的要求。一般來說，嵌入式系統(tǒng)實時性強、功耗低、體積小、對可靠性要求高，這決定了嵌入式處理器具有以下一些特點。 （1）功耗低。與通用處理器相比，嵌入式處理器設計的首要目標不是高性能而是低功耗。至于處理速度，“夠用”即可。這是因為嵌入式系統(tǒng)往往都會對功耗提出非常嚴格的要求，那些采用電池供電的便攜式無線及移動計算和通信設備更是如此，某些特殊應用甚至要求功耗只有mW甚至μW級。 （2）集成豐富的外圍設備接口。嵌入式處理器中往往會集成豐富的外圍設備接口，這樣不僅滿足了系統(tǒng)的功能要求，還可以大大提高產品的集成度，從而達到縮小體積、提高可靠性的目的。隨著生產工藝水平的提高，越來越多的部件，甚至整個嵌入式系統(tǒng)的硬件模塊，都可以被集成到一塊芯片之中，這就是現(xiàn)在SoC越來越流行的原因之一。 （3）對實時多任務有很強的支持能力。很多嵌入式系統(tǒng)的應用，如監(jiān)測、控制、通信等方面的工作，都對響應時間有很高的要求，一旦出現(xiàn)有關情況，系統(tǒng)能夠及時響應。目前實時多任務操作系統(tǒng)已經廣泛應用在嵌入式系統(tǒng)之中，嵌入式處理器必須為其提供有效的支持。 相對于通用處理器，嵌入式處理器的生命周期很長。例如Intel公司1980年推出的8位控制器8051，直到今天仍然是全世界普遍流行的產品。 1.5.2 嵌入式處理器的分類 嵌入式處理器有多種不同的分類方法。按照嵌入式處理器的字長分類，可以分為4位、8位、16位、32位和64位等字長的嵌入式處理器。根據嵌入式處理器的組織結構和功能特點來分類，可以將嵌入式處理器分成：嵌入式微處理器（Embedded Micro Processor Unit，EMPU）、微控制器（Micro Controller Unit，MCU）和數(shù)字信號處理器（Digital Single Processor）三類。 1.嵌入式微處理器 嵌入式微處理器是由通用計算機中的CPU演變而來的。與計算機處理器不同的是，在實際嵌入式應用中，只保留和嵌入式應用緊密相關的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實現(xiàn)嵌入式應用的特殊要求。目前市場上主流的嵌入式微處理器產品包括ARM、PowerPC、MIPS等系列。 在以嵌入式微處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)中，RAM、ROM、總線結構和其他外設是由專門的芯片提供的，它們與嵌入式微處理器芯片一起安裝在一塊或多塊PCB板上。因此，雖然嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點，但由于PCB板上還必須包括ROM、RAM、總線接口、各種外設等器件，從而降低了系統(tǒng)的可靠性，技術保密性也較差。

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