嵌入式開發(fā)技術(shù)原理與實(shí)踐

前言

本書是北京郵電大學(xué)研究生必修課“微機(jī)與嵌入式技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，是北京郵電大學(xué)研究生教育研究項(xiàng)目“研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究與實(shí)踐”的重要成果之一。本書不但講解了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的原理，更多的是對(duì)實(shí)際應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)的實(shí)踐。本書選取了基于Motorola i.MX系列嵌入式處理器的ADS開發(fā)板，基于此開發(fā)系統(tǒng)詳細(xì)講述了二十個(gè)實(shí)驗(yàn)的具體操作，并給出了程序示例，使讀者在學(xué)習(xí)基本的嵌入式開發(fā)原理的同時(shí)，能從具體的實(shí)驗(yàn)中得到切實(shí)的實(shí)踐和體驗(yàn)，掌握嵌入式開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)。全書共分6章，各章節(jié)內(nèi)容安排如下。第1章介紹嵌入式系統(tǒng)概念、特點(diǎn)、發(fā)展歷程，著重講述嵌入式系統(tǒng)的組成和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，包括開發(fā)流程、交叉編譯、鏈接、調(diào)試以及系統(tǒng)測(cè)試。第2章介紹嵌入式微處理器中的ARM微處理器的特點(diǎn)、體系結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)對(duì)ARM微處理器的編程模型、指令系統(tǒng)進(jìn)行介紹并對(duì)其產(chǎn)品系列進(jìn)行總結(jié)，使讀者對(duì)ARM微處理器技術(shù)的發(fā)展有一個(gè)總的了解。

內(nèi)容概要

本書作為嵌入式實(shí)驗(yàn)課的教材，著眼于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基本原理和實(shí)際開發(fā)過(guò)程的講解，內(nèi)容涉及嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展、組成、特點(diǎn)、開發(fā)流程，ARM系列微處理器的基本原理和嵌入式Linux開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，著重介紹了ARM微處理器的體系結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品系列、嵌入式Linux內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)、嵌人式Linux的剪裁以及嵌人式Linux開發(fā)環(huán)境，實(shí)際選取基于Motorola i.MX系列嵌入式處理器MC9328MX1/MXL的應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)，詳細(xì)講述了ADS開發(fā)板的使用和基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程，包括嵌入式Linux應(yīng)用程序編寫、驅(qū)動(dòng)程序編寫，詳細(xì)介紹了從交叉編譯環(huán)境的建立、內(nèi)核編譯、根文件系統(tǒng)的生成、Bootloader映像的燒寫、內(nèi)核映像和文件系統(tǒng)的燒寫到系統(tǒng)的運(yùn)行及調(diào)試等嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的詳細(xì)過(guò)程。本書給出了二十個(gè)實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)描述了具體的開發(fā)步驟，使讀者在學(xué)習(xí)基本的嵌入式開發(fā)原理的同時(shí)，能從具體的實(shí)驗(yàn)中得到切實(shí)的實(shí)踐和體驗(yàn)，掌握嵌入式開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。    本書可作為Motorola i.MX系列嵌入式處理器應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)的參考手冊(cè)、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)的教學(xué)用書，以及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)人員的參考用書。

書籍目錄

第1章 嵌入式系統(tǒng)概述  1.1 什么是嵌入式系統(tǒng)  1.2 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)  1.3 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展  1.4 嵌入式系統(tǒng)的組成    1.4.1 嵌入式處理器    1.4.2 嵌入式操作系統(tǒng)  1.5 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)    1.5.1 開發(fā)流程    1.5.2 交叉編譯和鏈接    1.5.3 交叉調(diào)試    1.5.4 系統(tǒng)測(cè)試  1.6 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用第2章 ARM微處理器  2.1 ARM簡(jiǎn)介  2.2 ARM微處理器的結(jié)構(gòu)  2.3 ARM微處理器的編程模型    2.3.1 數(shù)據(jù)類型    2.3.2 處理器狀態(tài)    2.3.3 處理器模式    2.3.4 寄存器組織    2.3.5 程序狀態(tài)寄存器    2.3.6 異常  2.4 ARM微處理器的指令系統(tǒng)    2.4.1 指令格式    2.4.2 尋址方式    2.4.3 ARM指令集    2.4.4 Thumb指令集簡(jiǎn)介  2.5 ARM微處理器的命名規(guī)則  2.6 ARM微處理器系列第3章 嵌入式Linux  3.1 嵌入式Linux簡(jiǎn)介  3.2 嵌入式Linux內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)    3.2.1 進(jìn)程管理    3.2.2 內(nèi)存管理    3.2.3 文件系統(tǒng)    3.2.4 系統(tǒng)調(diào)用    3.2.5 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序  3.3 嵌入式Linux的剪裁    3.3.1 內(nèi)核剪裁    3.3.2 庫(kù)文件及根文件系統(tǒng)剪裁  3.4 嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境    3.4.1 集成調(diào)試環(huán)境    3.4.2 GNU開發(fā)工具  3.5 Linux常用命令第4章 ADS開發(fā)板及集成開發(fā)環(huán)境  4.1 簡(jiǎn)介    4.1.1 ADS開發(fā)板的特點(diǎn)    4.1.2 系統(tǒng)要求    4.1.3 主要元器件分布圖  4.2 ADS板的配置    4.2.1 跳線設(shè)置開關(guān)    4.2.2 模式選擇開關(guān)  4.3 ADS板的組成部分  4.4 ADS板外部接口描述  4.5 ADS軟件開發(fā)環(huán)境    4.5.1 Multi-ICE Server    4.5.2 ADS 1.2第5章 嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)  5.1 Linux編程簡(jiǎn)介    5.1.1 應(yīng)用程序編寫    5.1.2 驅(qū)動(dòng)程序編寫  5.2 建立交叉編譯環(huán)境  5.3 編譯Linux內(nèi)核  5.4 生成根文件系統(tǒng)  5.5 燒寫B(tài)ootloader映像、內(nèi)核和啟動(dòng)盤映像  5.6 運(yùn)行圖形用戶界面  5.7 使用GDB調(diào)試應(yīng)用程序  5.8 開發(fā)工具介紹第6章 基AADS 發(fā)板的嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)  6.1 實(shí)驗(yàn)一 ADS系統(tǒng)加載  6.2 實(shí)驗(yàn)二 利用HAB工具燒寫程序  6.3 實(shí)驗(yàn)三 利用BootStrap模式進(jìn)行調(diào)試  6.4 實(shí)驗(yàn)四 下載Bootloader  6.5 實(shí)驗(yàn)五 ARM Linux系統(tǒng)移植  6.6 實(shí)驗(yàn)六 嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序的編寫  6.7 實(shí)驗(yàn)七 嵌入式Linux應(yīng)用程序的編寫  6.8 實(shí)驗(yàn)八 利用集成調(diào)試環(huán)境(IDE)調(diào)試應(yīng)用程序  6.9 實(shí)驗(yàn)九 串口通信  6.10 實(shí)驗(yàn)十 網(wǎng)絡(luò)通信  6.11 實(shí)驗(yàn)十一 USB通信  6.12 實(shí)驗(yàn)十二 MP3播放  6.13 實(shí)驗(yàn)十三 MMC卡讀寫  6.14 實(shí)驗(yàn)十四 PWM實(shí)驗(yàn)  6.15 實(shí)驗(yàn)十五 鍵盤輸入輸出  6.16 實(shí)驗(yàn)十六 開關(guān)量輸入輸出  6.17 實(shí)驗(yàn)十七 模擬PDA的液晶與觸摸屏  6.18 實(shí)驗(yàn)十八 Linux點(diǎn)陣字庫(kù)的使用  6.19 實(shí)驗(yàn)十九 移植MiniGUI  6.20 實(shí)驗(yàn)二十 圖像傳感器視頻采集與顯示參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：（5）有實(shí)時(shí)的要求。與通用系統(tǒng)軟件代碼相比，嵌入式系統(tǒng)的軟件代碼要求具有更高質(zhì)量、可靠性和實(shí)時(shí)性。這是嵌入式軟件的基本要求，而且軟件要求固化存儲(chǔ)，以提高速度。嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒(méi)有操作系統(tǒng)，直接在芯片上運(yùn)行，但多數(shù)嵌入式應(yīng)用要求操作系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)處理能力。在多任務(wù)嵌入式系統(tǒng)中，對(duì)重要性各不相同的任務(wù)進(jìn)行合理調(diào)度是保證每個(gè)任務(wù)能夠及時(shí)執(zhí)行的關(guān)鍵，單純通過(guò)提高處理器速度是低效的，甚至是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，必須有一個(gè)高效的多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來(lái)支撐。為了合理地調(diào)度多任務(wù)，利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)，需選配RTOS（Real-Time Operating System）開發(fā)平臺(tái)，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、可靠性，也有助于縮短開發(fā)時(shí)間，保障軟件質(zhì)量。（6）軟件要求固化存儲(chǔ)。為了保證系統(tǒng)的高效性和可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在只讀存儲(chǔ)器中，而不是以磁盤為載體、隨意更換，因此嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用軟件生命周期也和嵌入式產(chǎn)品一樣長(zhǎng)。（7）軟件硬件可靠性更高。軟件代碼要求高效和高可靠性。在大多數(shù)嵌入式應(yīng)用中，存儲(chǔ)空間是很寶貴的，同時(shí)還有實(shí)時(shí)性要求，為此對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的質(zhì)量要求很高，因此要求程序編寫和編譯工具的質(zhì)量要高，以減少程序二進(jìn)制代碼長(zhǎng)度、提高執(zhí)行速度。（8）嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境。

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