基于ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)：以Linux系統(tǒng)為例

目錄
第1章 嵌入式系統(tǒng)概述 1
1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義 1
1.2 嵌入式系統(tǒng)的組成 2
1.2.1 硬件組成 2
1.2.2 軟件組成 6
1.3 嵌入式系統(tǒng)課程介紹 8
1.3.1 從單片機(jī)到嵌入式 9
1.3.2 嵌入式系統(tǒng)的學(xué)科體系 10
1.3.3 嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法 12
1.4 本章小結(jié) 13
第2章 ARM架構(gòu)和匯編語言 14
2.1 ARM架構(gòu) 14
2.1.1 芯片架構(gòu) 14
2.1.2 ARM簡介 15
2.1.3 ARM發(fā)展歷程 17
2.1.4 ARM系列芯片應(yīng)用范圍 18
2.2 嵌入式系統(tǒng)的常用知識點(diǎn) 20
2.2.1 馮?諾依曼結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu) 20
2.2.2 精簡指令集和復(fù)雜指令集 21
2.2.3 I/O端口編址方式 22
2.2.4 流水線技術(shù) 23
2.2.5 中斷 23
2.2.6 DMA傳輸 25
2.2.7 Jazelle加速器 26
2.3 Cortex-M3架構(gòu)分析 27
2.3.1 Cortex-M3寄存器 27
2.3.2 Cortex-M3工作模式 31
2.3.3 Cortex-M3存儲器映射 32
2.3.4 操作模式和特權(quán)級別 34
2.3.5 Cortex-M3中斷控制器 35
2.3.6 Cortex-M3總評 36
2.3.7 STM32系列微控制器 37
2.4 ARM指令集 38
2.4.1 匯編語言簡介 38
2.4.2 ARM指令集發(fā)展歷程 39
2.4.3 ARM指令簡介 39
2.4.4 ARM指令書寫格式 41
2.4.5 ARM指令尋址方式 42
2.4.6 Thumb-2指令集 44
2.5 ARM指令 45
2.5.1 ARM指令基礎(chǔ) 45
2.5.2 常用ARM指令 45
2.5.3 偽指令 49
2.5.4 ARM匯編語言程序架構(gòu) 51
2.5.5 匯編語言和C語言的混合編程 53
2.5.6 Cortex-M3開發(fā)工具 55
2.5.7 STM32固件庫簡介 56
2.6 本章小結(jié) 57
第3章 嵌入式系統(tǒng)外圍電路 58
3.1 嵌入式系統(tǒng)外圍電路概述 58
3.1.1 外圍電路構(gòu)成 58
3.1.2 外圍電路種類 58
3.1.3 底板和核心板 59
3.2 時鐘和定時器 59
3.2.1 ARM時鐘分類 59
3.2.2 “看門狗”和RTC實(shí)時時鐘 61
3.2.3 工作模式與時鐘 63
3.3 存儲器 63
3.3.1 存儲器概述 64
3.3.2 存儲器擴(kuò)展 65
3.3.3 Flash 66
3.3.4 eMMC 67
3.3.5 Ramdisk技術(shù) 67
3.4 總線接口 68
3.4.1 串行接口 68
3.4.2 IIC總線 70
3.4.3 IIS總線 71
3.4.4 SPI總線 71
3.4.5 現(xiàn)場總線 72
3.4.6 CAN總線 73
3.4.7 支持熱插拔總線 74
3.4.8 并行接口 76
3.5 網(wǎng)絡(luò)接口 77
3.5.1 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 77
3.5.2 無線網(wǎng)與有線網(wǎng) 77
3.5.3 藍(lán)牙 78
3.5.4 ZigBee 78
3.5.5 Wi-Fi 78
3.6 人機(jī)交互 79
3.6.1 常見的交互接口 80
3.6.2 可穿戴設(shè)備 81
3.7 本章小結(jié) 81
第4章 Linux基礎(chǔ) 83
4.1 Linux概述 83
4.1.1 Linux簡史 84
4.1.2 Linux的讀法 84
4.1.3 Linux的特點(diǎn) 84
4.1.4 Linux內(nèi)核簡介 85
4.1.5 Linux系統(tǒng)架構(gòu)簡述 85
4.1.6 Linux學(xué)習(xí)及建議 86
4.2 Linux入門 88
4.2.1 Shell簡介 88
4.2.2 Linux用戶及權(quán)限 89
4.2.3 Shell常用命令 90
4.2.4 U盤和TF卡的掛載 93
4.3 Shell編程 94
4.3.1 編譯型語言和解釋型語言 94
4.3.2 一個簡單的Shell例程 95
4.3.3 Shell變量 95
4.3.4 Shell算術(shù)運(yùn)算 96
4.3.5 Shell循環(huán) 97
4.3.6 Shell分支語句 98
4.4 Linux編譯環(huán)境搭建 101
4.4.1 Linux的發(fā)行版本 101
4.4.2 虛擬機(jī)與Ubuntu的安裝 102
4.4.3 Linux交叉編譯環(huán)境搭建 102
4.4.4 開發(fā)常用軟件 102
4.5 本章小結(jié) 103
第5章 嵌入式Linux內(nèi)核移植 105
5.1 深入嵌入式Linux系統(tǒng)架構(gòu) 105
5.1.1 BootLoader簡介 106
5.1.2 Uboot簡介 106
5.1.3 Linux系統(tǒng)層次 108
5.1.4 Linux內(nèi)核 109
5.1.5 Linux文件 110
5.1.6 Linux內(nèi)核源碼 111
5.2 內(nèi)核編譯基礎(chǔ) 112
5.2.1 內(nèi)核裁剪 112
5.2.2 Menuconfig的操作 113
5.2.3 Kconfig文件 114
5.2.4 .config文件 116
5.2.5 編譯路徑設(shè)置 118
5.2.6 內(nèi)核編譯流程 119
5.3 Linux*小系統(tǒng)的搭建和移植 120
5.3.1 BusyBox 120
5.3.2 *小系統(tǒng)搭建所需文件 122
5.3.3 將可執(zhí)行文件編譯到*小系統(tǒng) 122
5.3.4 系統(tǒng)移植過程 123
5.3.5 Linux的啟動過程 125
5.4 其他常用系統(tǒng)移植 126
5.4.1 Android系統(tǒng)移植 126
5.4.2 使用TF卡燒寫QTE系統(tǒng) 128
5.5 本章小結(jié) 130
第6章 Linux系統(tǒng)編程 132
6.1 系統(tǒng)編程簡述 132
6.1.1 編譯一個簡單程序 132
6.1.2 交叉編譯工具 133
6.1.3 Makefile文件 134
6.1.4 基于Makefile文件的系統(tǒng)編程 136
6.2 Linux編程 139
6.2.1 Linux的文件操作 139
6.2.2 驅(qū)動測試編程 145
6.2.3 延時函數(shù)簡介 146
6.2.4 時間基礎(chǔ)知識 147
6.3 多進(jìn)程程序開發(fā) 151
6.3.1 進(jìn)程基礎(chǔ) 151
6.3.2 進(jìn)程操作 153
6.3.3 進(jìn)程通信的管道 155
6.3.4 進(jìn)程通信的信號 158
6.3.5 共享內(nèi)存shmdata 160
6.4 本章小結(jié) 164
第7章 Linux驅(qū)動開發(fā) 165
7.1 Linux驅(qū)動簡介 165
7.2 簡單的Linux驅(qū)動模塊開發(fā) 166
7.2.1 *簡驅(qū)動模塊程序 166
7.2.2 驅(qū)動模塊的編譯 167
7.2.3 驅(qū)動模塊的運(yùn)行 169
7.3 驅(qū)動注冊 170
7.3.1 系統(tǒng)總線和設(shè)備查看 172
7.3.2 設(shè)備注冊 173
7.3.3 驅(qū)動注冊 174
7.3.4 設(shè)備節(jié)點(diǎn)生成 176
7.4 硬件電路和驅(qū)動的對應(yīng) 176
7.4.1 硬件基礎(chǔ) 176
7.4.2 物理地址和虛擬地址對應(yīng) 177
7.4.3 GPIO在Linux中的驅(qū)動實(shí)例 179
7.5 本章小結(jié) 184
第8章 Android應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ) 186
8.1 搭建Android 應(yīng)用的開發(fā)環(huán)境 186
8.1.1 下載JDK 186
8.1.2 Android JDK和修改JDK環(huán)境變量 186
8.1.3 下載SDK 187
8.1.4 ADT集成開發(fā)環(huán)境 187
8.1.5 創(chuàng)建Android模擬器 188
8.1.6 創(chuàng)建**個Android應(yīng)用程序(Hello world) 189
8.2 ADB驅(qū)動 190
8.2.1 安裝ADB驅(qū)動 190
8.2.2 安裝ADB驅(qū)動常見問題及解決方法 191
8.3 JNI基礎(chǔ)概念 192
8.3.1 JNI應(yīng)用例子 193
8.3.2 Android.MK文件 194
8.3.3 安裝NDK編譯器 195
8.3.4 編譯Android動態(tài)鏈接庫 196
8.4 Android應(yīng)用程序 197
8.4.1 導(dǎo)入LED應(yīng)用程序工程 197
8.4.2 導(dǎo)入工程常見問題 198
8.4.3 在模擬器上調(diào)試 199
8.4.4 在開發(fā)板上調(diào)試 200
8.4.5 串口應(yīng)用程序和藍(lán)牙應(yīng)用 200
8.5 本章小結(jié) 204
第9章 嵌入式系統(tǒng)新進(jìn)展 205
9.1 嵌入式系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng) 205
9.1.1 物聯(lián)網(wǎng)概念及特點(diǎn) 205
9.1.2 物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢 206
9.1.3 物聯(lián)網(wǎng)中的云計(jì)算 208
9.2 嵌入式系統(tǒng)與邊緣計(jì)算 210
9.2.1 邊緣計(jì)算 210
9.2.2 邊緣計(jì)算環(huán)境下的硬件架構(gòu) 211
9.2.3 邊緣計(jì)算算法設(shè)計(jì) 212
9.2.4 MCU向AI芯片的變革 212
9.3 霧計(jì)算及其特點(diǎn) 213
9.4 工業(yè)機(jī)器人 215
9.4.1 工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域 215
9.4.2 工業(yè)機(jī)器人舉例 216
9.5 可穿戴設(shè)備和人機(jī)交互 217
9.5.1 可穿戴設(shè)備 218
9.5.2 人機(jī)交互 218
9.5.3 人機(jī)交互的限制 219
9.5.4 人機(jī)交互的發(fā)展 220
9.6 嵌入式系統(tǒng)綜合進(jìn)展及應(yīng)用案例 220
9.6.1 嵌入式系統(tǒng)的綜合進(jìn)展 220
9.6.2 嵌入式系統(tǒng)綜合應(yīng)用案例 222
9.7 本章小結(jié) 224
第10章 嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 225
10.1 開發(fā)板選購 225
10.2 STM32開發(fā)實(shí)驗(yàn) 225
10.2.1 STM32開發(fā)環(huán)境搭建 227
10.2.2 STM32工程模板搭建 227
10.2.3 STM32輸入輸出實(shí)驗(yàn) 228
10.2.4 STM32中斷實(shí)驗(yàn) 228
10.2.5 STM32液晶顯示實(shí)驗(yàn) 229
10.2.6 STM32綜合實(shí)驗(yàn) 229
10.3 系統(tǒng)移植實(shí)驗(yàn) 229
10.3.1 在虛擬機(jī)上安裝Linux系統(tǒng)(Ubuntu) 230
10.3.2 Shell命令操作 230
10.3.3 Linux*小系統(tǒng)編譯移植實(shí)驗(yàn) 231
10.3.4 Android移植實(shí)驗(yàn) 232
10.3.5 Linux系統(tǒng)編程實(shí)驗(yàn) 232
10.4 本章小結(jié) 233
參考文獻(xiàn) 234