基于ARM架构的嵌入式系统开发——以LINUX系统为例

本书围绕嵌入式系统的组成，从硬件和软件两个方面对嵌入式系统进行全面深入的介绍，着重讲述嵌入式系统的操作系统移植、系统编程和驱动开发等内容，并加入大量编程实例和开发流程以帮助读者快速掌握相关知识，最后简要介绍嵌入式系统发展趋势和未来研究重点。

目录
第1章 嵌入式系统概述 1
1.1 嵌入式系统的定义 1
1.2 嵌入式系统的组成 2
1.2.1 硬件组成 2
1.2.2 软件组成 6
1.3 嵌入式系统课程介绍 8
1.3.1 从单片机到嵌入式 9
1.3.2 嵌入式系统的学科体系 10
1.3.3 嵌入式系统的学习方法 12
1.4 本章小结 13
第2章 ARM架构和汇编语言 14
2.1 ARM架构 14
2.1.1 芯片架构 14
2.1.2 ARM简介 15
2.1.3 ARM发展历程 17
2.1.4 ARM系列芯片应用范围 18
2.2 嵌入式系统的常用知识点 20
2.2.1 冯?诺依曼结构和哈佛结构 20
2.2.2 精简指令集和复杂指令集 21
2.2.3 I/O端口编址方式 22
2.2.4 流水线技术 23
2.2.5 中断 23
2.2.6 DMA传输 25
2.2.7 Jazelle加速器 26
2.3 Cortex-M3架构分析 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存储器映射 32
2.3.4 操作模式和特权级别 34
2.3.5 Cortex-M3中断控制器 35
2.3.6 Cortex-M3总评 36
2.3.7 STM32系列微控制器 37
2.4 ARM指令集 38
2.4.1 汇编语言简介 38
2.4.2 ARM指令集发展历程 39
2.4.3 ARM指令简介 39
2.4.4 ARM指令书写格式 41
2.4.5 ARM指令寻址方式 42
2.4.6 Thumb-2指令集 44
2.5 ARM指令 45
2.5.1 ARM指令基础 45
2.5.2 常用ARM指令 45
2.5.3 伪指令 49
2.5.4 ARM汇编语言程序架构 51
2.5.5 汇编语言和C语言的混合编程 53
2.5.6 Cortex-M3开发工具 55
2.5.7 STM32固件库简介 56
2.6 本章小结 57
第3章 嵌入式系统外围电路 58
3.1 嵌入式系统外围电路概述 58
3.1.1 外围电路构成 58
3.1.2 外围电路种类 58
3.1.3 底板和核心板 59
3.2 时钟和定时器 59
3.2.1 ARM时钟分类 59
3.2.2 “看门狗”和RTC实时时钟 61
3.2.3 工作模式与时钟 63
3.3 存储器 63
3.3.1 存储器概述 64
3.3.2 存储器扩展 65
3.3.3 Flash 66
3.3.4 eMMC 67
3.3.5 Ramdisk技术 67
3.4 总线接口 68
3.4.1 串行接口 68
3.4.2 IIC总线 70
3.4.3 IIS总线 71
3.4.4 SPI总线 71
3.4.5 现场总线 72
3.4.6 CAN总线 73
3.4.7 支持热插拔总线 74
3.4.8 并行接口 76
3.5 网络接口 77
3.5.1 网络协议 77
3.5.2 无线网与有线网 77
3.5.3 蓝牙 78
3.5.4 ZigBee 78
3.5.5 Wi-Fi 78
3.6 人机交互 79
3.6.1 常见的交互接口 80
3.6.2 可穿戴设备 81
3.7 本章小结 81
第4章 Linux基础 83
4.1 Linux概述 83
4.1.1 Linux简史 84
4.1.2 Linux的读法 84
4.1.3 Linux的特点 84
4.1.4 Linux内核简介 85
4.1.5 Linux系统架构简述 85
4.1.6 Linux学习及建议 86
4.2 Linux入门 88
4.2.1 Shell简介 88
4.2.2 Linux用户及权限 89
4.2.3 Shell常用命令 90
4.2.4 U盘和TF卡的挂载 93
4.3 Shell编程 94
4.3.1 编译型语言和解释型语言 94
4.3.2 一个简单的Shell例程 95
4.3.3 Shell变量 95
4.3.4 Shell算术运算 96
4.3.5 Shell循环 97
4.3.6 Shell分支语句 98
4.4 Linux编译环境搭建 101
4.4.1 Linux的发行版本 101
4.4.2 虚拟机与Ubuntu的安装 102
4.4.3 Linux交叉编译环境搭建 102
4.4.4 开发常用软件 102
4.5 本章小结 103
第5章 嵌入式Linux内核移植 105
5.1 深入嵌入式Linux系统架构 105
5.1.1 BootLoader简介 106
5.1.2 Uboot简介 106
5.1.3 Linux系统层次 108
5.1.4 Linux内核 109
5.1.5 Linux文件 110
5.1.6 Linux内核源码 111
5.2 内核编译基础 112
5.2.1 内核裁剪 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 编译路径设置 118
5.2.6 内核编译流程 119
5.3 Linux最小系统的搭建和移植 120
5.3.1 BusyBox 120
5.3.2 最小系统搭建所需文件 122
5.3.3 将可执行文件编译到最小系统 122
5.3.4 系统移植过程 123
5.3.5 Linux的启动过程 125
5.4 其他常用系统移植 126
5.4.1 Android系统移植 126
5.4.2 使用TF卡烧写QTE系统 128
5.5 本章小结 130
第6章 Linux系统编程 132
6.1 系统编程简述 132
6.1.1 编译一个简单程序 132
6.1.2 交叉编译工具 133
6.1.3 Makefile文件 134
6.1.4 基于Makefile文件的系统编程 136
6.2 Linux编程 139
6.2.1 Linux的文件操作 139
6.2.2 驱动测试编程 145
6.2.3 延时函数简介 146
6.2.4 时间基础知识 147
6.3 多进程程序开发 151
6.3.1 进程基础 151
6.3.2 进程操作 153
6.3.3 进程通信的管道 155
6.3.4 进程通信的信号 158
6.3.5 共享内存shmdata 160
6.4 本章小结 164
第7章 Linux驱动开发 165
7.1 Linux驱动简介 165
7.2 简单的Linux驱动模块开发 166
7.2.1 最简驱动模块程序 166
7.2.2 驱动模块的编译 167
7.2.3 驱动模块的运行 169
7.3 驱动注册 170
7.3.1 系统总线和设备查看 172
7.3.2 设备注册 173
7.3.3 驱动注册 174
7.3.4 设备节点生成 176
7.4 硬件电路和驱动的对应 176
7.4.1 硬件基础 176
7.4.2 物理地址和虚拟地址对应 177
7.4.3 GPIO在Linux中的驱动实例 179
7.5 本章小结 184
第8章 Android应用开发基础 186
8.1 搭建Android 应用的开发环境 186
8.1.1 下载JDK 186
8.1.2 Android JDK和修改JDK环境变量 186
8.1.3 下载SDK 187
8.1.4 ADT集成开发环境 187
8.1.5 创建Android模拟器 188
8.1.6 创建第一个Android应用程序(Hello world) 189
8.2 ADB驱动 190
8.2.1 安装ADB驱动 190
8.2.2 安装ADB驱动常见问题及解决方法 191
8.3 JNI基础概念 192
8.3.1 JNI应用例子 193
8.3.2 Android.MK文件 194
8.3.3 安装NDK编译器 195
8.3.4 编译Android动态链接库 196
8.4 Android应用程序 197
8.4.1 导入LED应用程序工程 197
8.4.2 导入工程常见问题 198
8.4.3 在模拟器上调试 199
8.4.4 在开发板上调试 200
8.4.5 串口应用程序和蓝牙应用 200
8.5 本章小结 204
第9章 嵌入式系统新进展 205
9.1 嵌入式系统与物联网 205
9.1.1 物联网概念及特点 205
9.1.2 物联网的优势 206
9.1.3 物联网中的云计算 208
9.2 嵌入式系统与边缘计算 210
9.2.1 边缘计算 210
9.2.2 边缘计算环境下的硬件架构 211
9.2.3 边缘计算算法设计 212
9.2.4 MCU向AI芯片的变革 212
9.3 雾计算及其特点 213
9.4 工业机器人 215
9.4.1 工业机器人的主要应用领域 215
9.4.2 工业机器人举例 216
9.5 可穿戴设备和人机交互 217
9.5.1 可穿戴设备 218
9.5.2 人机交互 218
9.5.3 人机交互的限制 219
9.5.4 人机交互的发展 220
9.6 嵌入式系统综合进展及应用案例 220
9.6.1 嵌入式系统的综合进展 220
9.6.2 嵌入式系统综合应用案例 222
9.7 本章小结 224
第10章 嵌入式系统实验 225
10.1 开发板选购 225
10.2 STM32开发实验 225
10.2.1 STM32开发环境搭建 227
10.2.2 STM32工程模板搭建 227
10.2.3 STM32输入输出实验 228
10.2.4 STM32中断实验 228
10.2.5 STM32液晶显示实验 229
10.2.6 STM32综合实验 229
10.3 系统移植实验 229
10.3.1 在虚拟机上安装Linux系统(Ubuntu) 230
10.3.2 Shell命令操作 230
10.3.3 Linux最小系统编译移植实验 231
10.3.4 Android移植实验 232
10.3.5 Linux系统编程实验 232
10.4 本章小结 233
参考文献 234