嵌入式系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)與Linux驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)

前言

　　我十分榮幸結(jié)識(shí)并指導(dǎo)了一批優(yōu)秀的博士生，他們不僅勤奮好學(xué)，勇于開拓，更重要的是他們有抱負(fù)、有理想，劉淼博士就是其中的一位。我記得第一次見到劉淼是2000年，當(dāng)時(shí)他還是北京航空航天大學(xué)一名大二的學(xué)生，經(jīng)我的一位博士生介紹，加入了我們仿生機(jī)器魚研究小組。他給我的印象是個(gè)頭不高，身體單薄，但微笑中帶著亮亮的眼神，眼神中透著自信和執(zhí)著。隨后他們小組通過勤奮努力，其研究成果“多微小型仿生機(jī)器魚協(xié)調(diào)控制”獲得了2001年全國“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外科技活動(dòng)競賽一等獎(jiǎng)，劉淼作為第一作者，主要負(fù)責(zé)其中的單片機(jī)控制和圖像處理軟件工作。劉淼不僅編程能力很強(qiáng)，硬件設(shè)計(jì)能力也很強(qiáng)。

內(nèi)容概要

　　《嵌入式系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)與Linux驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)》針對(duì)ARM處理器為核心的主流嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)，主要講述嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程。內(nèi)容同時(shí)涵蓋嵌入式系統(tǒng)的軟硬件兩個(gè)方面：一方面是嵌入式系統(tǒng)常用的硬件接口時(shí)序、電氣特性等內(nèi)容的分析；另一方面講述對(duì)應(yīng)硬件的Linux驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)方法。《嵌入式系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)與Linux驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)》共分為16章。第1、2章介紹嵌入式系統(tǒng)和Linux驅(qū)動(dòng)程序的基礎(chǔ)性知識(shí)。從第3章開始，詳細(xì)講述硬件平臺(tái)及其對(duì)應(yīng)的Linux驅(qū)動(dòng)程序。硬件包括I/O口、CAN總線、觸摸屏、I2C、PS/2、異步串口、音頻、顯示、IDE、PCMCIA、USB、以太網(wǎng)以及Flash的使用等內(nèi)容。軟件涉及針對(duì)上述硬件的各種驅(qū)動(dòng)程序在Linux下的體系結(jié)構(gòu)，Linux的字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，ARM Linux的中斷處理，BootLoader和內(nèi)核的啟動(dòng)過程等。　　《嵌入式系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)與Linux驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)》可作為機(jī)器人技術(shù)、機(jī)電控制系統(tǒng)、信息家電、工業(yè)控制、手持設(shè)備、智能玩具、醫(yī)療儀器等方面嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用的參考書，也可作為高等院校有關(guān)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的本科生或研究生的教材。

作者簡介

　　劉焱，吉林省吉林市人。2000年開始從事嵌入式系統(tǒng)方面的研發(fā)工作，參加過多項(xiàng)國家863、自然基金研究項(xiàng)目，熟練掌握ARM等RISC微處理器系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及Linux、WinCEVxWorks等操作系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).尤其擅長硬件接口與驅(qū)動(dòng)程序等系統(tǒng)底層架構(gòu)設(shè)計(jì)。先后主持過基于S3C4480、S3C2410、PXA270等多款嵌入式教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及基于HMS30C7202.AT91 RM9200的工業(yè)測控系統(tǒng)的開發(fā)工作，作為主要研究人員完成的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)已在企業(yè)成功應(yīng)用。曾擔(dān)任過清華大學(xué)軟件學(xué)院、北京航空航天大學(xué)軟件學(xué)院嵌入式系統(tǒng)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作及南開大學(xué)軟件學(xué)院的嵌入式系統(tǒng)專業(yè)課程教學(xué)工作?，F(xiàn)任中國電子學(xué)會(huì)嵌入式系統(tǒng)培訓(xùn)中心ESTC認(rèn)證講師。

書籍目錄

第1章　典型的嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)1.1 嵌入式系統(tǒng)概述1.2 嵌入式系統(tǒng)的組成1.2.1 嵌入式平臺(tái)的硬件架構(gòu)1.2.2 板級(jí)支持包和嵌入式系統(tǒng)1.2.3 嵌入式系統(tǒng)上的應(yīng)用程序1.3 嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程和優(yōu)勢1.4 嵌入式系統(tǒng)的方案選擇1.4.1 處理器的選擇1.4.2 嵌入式操作系統(tǒng)的選擇1.5 本書涉及的平臺(tái)及Linux內(nèi)核版本第2章　Linux內(nèi)核與驅(qū)動(dòng)程序2.1 Linux內(nèi)核與ARM2.2 閱讀ARM Linux內(nèi)核源碼2.3 翻譯環(huán)境的建立2.4 Linux驅(qū)動(dòng)程序2.4.1 用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)2.4.2 Linux驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)2.4.3 設(shè)備文件與設(shè)備文件系統(tǒng)第3章　簡單的Linux字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序3.1 Linux字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)3.2 一個(gè)雙色LED的Linux驅(qū)動(dòng)程序3.2.1 系統(tǒng)硬件平臺(tái)組成原理3.2.2 Linux下的雙色LED驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)3.2.3 雙色LED驅(qū)動(dòng)程序的測試3.3 按鍵的Linux驅(qū)動(dòng)程序3.3.1 系統(tǒng)硬件平臺(tái)組成原理3.3.2 Linux系統(tǒng)中斷分析3.3.3 Linux下按鍵驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)現(xiàn)3.3.4 按鍵驅(qū)動(dòng)程序的測試第4章　CAN總線接口設(shè)計(jì)與Linux驅(qū)動(dòng)程序4.1 CAN總線接口設(shè)計(jì)4.1.1 CAN總線概述4.1.2 嵌入式處理器上擴(kuò)展CAN總線接口4.2 CAN總線驅(qū)動(dòng)程序的體系結(jié)構(gòu)4.3 CAN總線的Linux驅(qū)動(dòng)程序4.4 CAN總線驅(qū)動(dòng)測試程序第5章　觸摸屏接口設(shè)計(jì)與Linux驅(qū)動(dòng)程序5.1 觸摸屏接口設(shè)計(jì)5.1.1 觸摸屏概述5.1.2 嵌入式處理器上擴(kuò)展觸摸屏接口5.2 觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序的體系結(jié)構(gòu)5.3 觸摸屏的Linux驅(qū)動(dòng)程序分析5.3.1 自定義的字符設(shè)備5.3.2 Linux的輸入設(shè)備5.4 觸摸屏驅(qū)動(dòng)測試程序5.4.1 自定義觸摸屏設(shè)備5.4.2 輸入事件接口的觸摸屏設(shè)備5.5 觸摸屏的校準(zhǔn)方法第6章　I2C總線與Linux驅(qū)動(dòng)程序6.1 I2C總線接口設(shè)計(jì)6.1.1 I2C總線概述6.1.2 嵌入式處理器上的12C總線接口6.2 Linux下12C總線驅(qū)動(dòng)程序體系結(jié)構(gòu)6.3 S3C2410上的I2C總線驅(qū)動(dòng)程序分析6.4 I2C總線驅(qū)動(dòng)測試程序第7章　PS/2接口設(shè)計(jì)與Linux鍵盤/鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)程序7.1 PS/2接口設(shè)計(jì)7.1.1 鍵盤接口與PS/27.1.2 PS/2接口的物理標(biāo)準(zhǔn)7.1.3 PS/2接口的電氣特性7.1.4 PS/2鍵盤的數(shù)據(jù)幀格式7.1.5 PS/2鼠標(biāo)的數(shù)據(jù)幀格式7.1.6 嵌入式處理器上擴(kuò)展PS/2接口7.2 Linux鍵盤驅(qū)動(dòng)程序體系結(jié)構(gòu)7.3 UP—NETARM2410平臺(tái)的PS/2接口驅(qū)動(dòng)程序分析7.3.1 現(xiàn)有的I2C總線驅(qū)動(dòng)的不足7.3.2 對(duì)Limax下I2C總線驅(qū)動(dòng)程序的改造7.3.3 PS/2接口驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)7.3.4 PS/2鍵盤驅(qū)動(dòng)程序7.3.5 PS/2鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)程序7.4 PS/2接口驅(qū)動(dòng)的測試7.4.1 PS/2鍵盤7.4.2 PS/2鼠標(biāo)第8章　音頻接口設(shè)計(jì)與Linux驅(qū)動(dòng)程序8.1 音頻總線8.1.1 I2S總線接口8.1.2 AC97總線接口8.1.3 音頻接口的硬件設(shè)計(jì)8.2 Linux音頻驅(qū)動(dòng)程序體系結(jié)構(gòu)8.3 S3C2410平臺(tái)的音頻驅(qū)動(dòng)分析8.3.1 DMA的重要性8.3.2 標(biāo)準(zhǔn)的音頻設(shè)備8.4 音頻驅(qū)動(dòng)的測試第9章　異步串口與Linux驅(qū)動(dòng)程序9.1 異步串口概述9.1.1 異步傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)與分類9.1.2 16C550兼容的異步串口控制器9.1.3 異步串口的硬件設(shè)計(jì)9.2 Linux終端與控制臺(tái)體系9.2.1 Linux終端概述9.2.2 Linux控制臺(tái)的初始化過程9.2.3 Linux啟動(dòng)命令行與控制臺(tái)定義9.2.4 控制臺(tái)與printk輸出9.3 Linux串口驅(qū)動(dòng)程序與分析9.3.1 UART驅(qū)動(dòng)注冊函數(shù)9.3.2 16c550驅(qū)動(dòng)程序端口的初始化9.3.3 設(shè)備文件名和控制臺(tái)名的問題9.4 Linux串口的應(yīng)用9.4.1 Linux串口測試9.4.2 Linux串口編程9.4.3 通過Linux串口實(shí)現(xiàn)GPRS撥號(hào)上網(wǎng)第10章　顯示接口與Linux幀緩沖10.1 液晶顯示概述10.1.1 液晶顯示簡介10.1.2 液晶屏接口10.1.3 VGA接口10.1.4 TFT接口到VGA接口的轉(zhuǎn)換10.2 嵌入式處理器上的LCD控制器10.2.1 LCD控制器10.2.2 顯示緩存與顯示點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系10.3 Linux幀緩沖驅(qū)動(dòng)程序體系結(jié)構(gòu)10.4 PXA270上簡單的幀緩沖驅(qū)動(dòng)程序10.5　Linux幀緩沖的應(yīng)用程序接口10.5.1 一個(gè)簡單的Linux幀緩沖的應(yīng)用程序10.5.2 Linux下常用的基于幀緩沖的GUI第11章　IDE接口與Linux驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)11.1 IDE接口概述11.1.1 IDE接口物理及電氣特性11.1.2 IDE接口寄存器11.1.3 應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)設(shè)備11.1.4 IDE模式的CF卡11.2 嵌入式處理器的IDE接口擴(kuò)展11.3 Linux的IDE驅(qū)動(dòng)程序接口11.4 UP-TECHPXA270上的IDE接口驅(qū)動(dòng)程序分析11.4.1 Linux 2.4內(nèi)核中IDE接口驅(qū)動(dòng)程序11.4.2 Linux 2.6內(nèi)核中IDE接口驅(qū)動(dòng)程序11.5 IDE驅(qū)動(dòng)程序測試11.5.1 硬盤分區(qū)工具11.5.2 常見的磁盤文件系統(tǒng)11.5.3 Linux下FAT和Ext3文件系統(tǒng)的使用第12章　PCMCIA接口與LinlllX驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)12.1 PCMCIA接口12.1.1 PCMCIA接口概述12.1.2 PCMCIA接口引腳定義l2.1.3 PCMCIA卡的類型檢測12.1.4 PCMC：IA與CF卡12.2 為嵌入式處理器擴(kuò)展PCMCIA接口12.3 Linux下PCMCIA驅(qū)動(dòng)程序接口12.4 UP-NETARM2410—S平臺(tái)的PCMCIA接口驅(qū)動(dòng)程序分析12.5 PCMCIA接口測試l2.5.1 PCMCIA接口CF卡的應(yīng)用l2.5.2 PCMCIA接口無線網(wǎng)卡的應(yīng)用第13章　USB HOST接口與Linux驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)13 1 USB接口概述13.2 LISBOHCI標(biāo)準(zhǔn)13.3 LISB Host接口的硬件設(shè)計(jì)13.4 Linux的LISBOHCI驅(qū)動(dòng)程序接口分析13.5 USB Host驅(qū)動(dòng)程序測試13.5.1 熱插拔腳本13.5.2 利用熱插拔腳本實(shí)現(xiàn)U盤的自動(dòng)加載第14章　建立Flash上的文件系統(tǒng)14.1 Flash的特性14.1.1 Flash的分類與比較14.1.2 NAND Flash與處理器的接口14.2　Linux下MTD驅(qū)動(dòng)程序體系結(jié)構(gòu)14.2.1 UP-TECHPXA270平臺(tái)上NORFlash驅(qū)動(dòng)程序14.2.2 UP-TECHPXA270平臺(tái)上NANDFlash驅(qū)動(dòng)程序14.2.3 MTD驅(qū)動(dòng)程序的配置14.3 MTD驅(qū)動(dòng)程序的接口與測試14.4 建立在Flash上的文件系統(tǒng)14.4.1 JFFsx文件系統(tǒng)14.4.2 YAFFS/YAFFS2文件系統(tǒng)14.4.3 cramfs文件系統(tǒng)第15章　以太網(wǎng)接口與Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)15.1 以太網(wǎng)概述15.1.1 以太網(wǎng)MAC層幀格式15.1.2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧與常用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議15.2 嵌入式處理器上擴(kuò)展以太網(wǎng)接口15.2.1 帶有MAC層控制器的嵌入式處理器15.2.2 通過MAC+PHY的以太網(wǎng)芯片擴(kuò)展15.3 Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序體系結(jié)構(gòu)15.3.1 Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的層次15.3.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的初始化15.3.3 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收15.3.4 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的內(nèi)核加載15.3.5 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的模塊加載15.4 NE2000兼容的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序的移植15.5 網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與測試15.5.1 Linux的網(wǎng)絡(luò)配置15.5.2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)嗅探器軟件15.5.3 NFS文件系統(tǒng)的使用第16章　嵌入式Linux的啟動(dòng)過程16.1 BootLoader16.1.1 BootLoader概述16.1.2 常見的Linux BootLoader16.1.3 UP TECHPXA270平臺(tái)上的Blob分析16.2　ARM Linux內(nèi)核的啟動(dòng)過程16.2.1 編譯生成Linux內(nèi)核16.2.2 UP—TECHPXA270平臺(tái)上的Linux啟動(dòng)過程16.3 Linux的根文件系統(tǒng)16.3.1 基本的Linux根文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)16.3.2 用BusyBox建立簡單的根文件系統(tǒng)16.3.3 在Flash上建立JFFS2根文件系統(tǒng)附錄A　鍵盤掃描碼表A.1 第1套鍵盤掃描碼A.2 第2套鍵盤掃描碼A.3 第3套鍵盤掃描碼附錄B ARM MMU簡介B.1 ARM MMU的基本結(jié)構(gòu)B.2 ARM的存儲(chǔ)器訪問方法B.3 允許和禁止MMUB.4 虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換過程B.4.1 轉(zhuǎn)換表基址B.4.2 取第一級(jí)表B.4.3 第一級(jí)描述符B.4.4 節(jié)的描述符和轉(zhuǎn)換B.5 訪問權(quán)限B.6 CPl5寄存器B.6.1 寄存器1：MMU控制位B.6.2 寄存器2：轉(zhuǎn)換表基地址B.6.3 寄存器3：域訪問控制B.6.4 寄存器4：保留B.6.5 寄存器5：錯(cuò)誤狀態(tài)寄存器FSRB.6.6 寄存器6：錯(cuò)誤地址寄存器FARB.6.7 寄存器8：TLB功能B.6.8 寄存器10：TLB鎖定附錄C　本書用到的縮寫參考文獻(xiàn)

編輯推薦

　　Linux是源碼開放的操作系統(tǒng)，它發(fā)展迅速，愛好者眾多，同時(shí)也是主流的嵌入式操作系統(tǒng)之一。以ARM為核心的處理器應(yīng)用廣泛，成本低廉，軟件支持好，也是當(dāng)今市場占有率最高的32位嵌入式處理器?！肚度胧较到y(tǒng)接口設(shè)計(jì)與Linux驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)》Linux和ARM處理器平臺(tái)為例，結(jié)合兩大主流軟件和硬件，講述嵌入系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)知識(shí)，是對(duì)深入學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)很有借鑒意義的書。

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