ARM嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)詳解（第2版）

第1篇 Linux嵌入式開發(fā)基礎(chǔ)篇
第1章 嵌入式系統(tǒng)入門
1.1 什么是嵌入式系統(tǒng)
1.2 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域
1.2.1 家用電器和電子類產(chǎn)品
1.2.2 交通工具
1.2.3 公共電子設(shè)施
1.3 嵌入式系統(tǒng)發(fā)展
1.3.1 嵌入式微控制器
1.3.2 嵌入式微處理器
1.3.3 未來嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的方向
1.4 典型的嵌入式系統(tǒng)組成
1.5 小結(jié)
第2章 嵌入式軟硬件系統(tǒng)
2.1 電路基本知識
2.1.1 什么是模擬電路
2.1.2 什么是數(shù)字電路
2.1.3 數(shù)制轉(zhuǎn)換
2.2 計算機(jī)組成原理
2.2.1 計算機(jī)體系的發(fā)展
2.2.2 中央處理器
2.2.3 存儲系統(tǒng)
2.2.4 總線系統(tǒng)
2.2.5 輸入輸出系統(tǒng)
2.3 軟件基礎(chǔ)知識
2.3.1 什么是軟件
2.3.2 軟件開發(fā)流程
2.3.3 常見的軟件開發(fā)模型
2.3.4 計算機(jī)編程語言
2.3.5 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
2.4 操作系統(tǒng)知識
2.4.1 什么是操作系統(tǒng)
2.4.2 操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史
2.4.3 操作系統(tǒng)由什么組成
2.4.4 幾種操作系統(tǒng)的設(shè)計思路
2.4.5 操作系統(tǒng)分類
2.5 小結(jié)
第3章 ARM處理器
3.1 微處理器和微控制器
3.2 ARM處理器介紹
3.2.1 ARM微處理器的應(yīng)用領(lǐng)域
3.2.2 ARM的功能特點(diǎn)
3.3 ARM指令集
3.3.1 算術(shù)運(yùn)算指令
3.3.2 邏輯運(yùn)算指令
3.3.3 分支指令
3.3.4 數(shù)據(jù)傳送指令
3.4 ARM的結(jié)構(gòu)
3.4.1 ARM體系結(jié)構(gòu)的命名方法
3.4.2 處理器系列劃分
3.4.3 處理器工作模式
3.4.4 存儲系統(tǒng)
3.4.5 尋址方式
3.5 ARM的功能選型
3.5.1 ARM的選型原則
3.5.2 幾種常見的ARM核處理器選型參考
3.6 小結(jié)
第4章 嵌入式Linux
4.1 常見的嵌入式操作系統(tǒng)
4.1.1 VxWorks
4.1.2 Windows CE
4.1.3 PalmOS
4.1.4 Symbian
4.2 嵌入式Linux操作系統(tǒng)
4.2.1 什么是Linux
4.2.2 Linux與UNIX的不同——GPL版權(quán)協(xié)議介紹
4.2.3 Linux發(fā)行版
4.2.4 常見的嵌入式Linux系統(tǒng)
4.3 小結(jié)
第5章 建立軟件開發(fā)環(huán)境
5.1 獨(dú)立的Linux系統(tǒng)
5.1.1 安裝Ubuntu Linux
5.1.2 怎樣安裝、卸載軟件
5.1.3 怎樣配置系統(tǒng)服務(wù)
5.1.4 安裝主要的開發(fā)工具
5.1.5 安裝其他的開發(fā)工具和文檔
5.2 運(yùn)行在Windows上的Linux系統(tǒng)
5.2.1 什么是Cygwin
5.2.2 如何安裝Cygwin
5.2.3 安裝開發(fā)環(huán)境
5.3 Linux常用工具
5.3.1 Linux shell和常用命令
5.3.2 文本編輯工具vi
5.3.3 搜索工具find和grep
5.3.4 FTP工具
5.3.5 串口工具minicom
5.4 Windows常用工具
5.4.1 代碼編輯管理工具Source Insight
5.4.2 串口工具XShell
5.5 ARM集成開發(fā)環(huán)境ADS
5.5.1 ADS集成開發(fā)環(huán)境介紹
5.5.2 配置ADS調(diào)試環(huán)境
5.5.3 建立自己的工程
5.6 小結(jié)
第6章 第一個Linux應(yīng)用程序
6.1 向世界問好——Hello,World!
6.1.1 用vi編輯源代碼文件
6.1.2 用gcc編譯程序
6.1.3 執(zhí)行程序
6.2 程序背后做了什么
6.2.1 程序執(zhí)行的過程
6.2.2 窺視程序執(zhí)行中的秘密
6.2.3 動態(tài)庫的作用
6.3 程序如何來的——編譯的全部過程
6.3.1 編譯源代碼
6.3.2 連接目標(biāo)文件到指定的庫
6.4 更簡單的辦法——用Makefile管理工程
6.4.1 什么是Makefile
6.4.2 它是如何工作的
6.4.3 如何使用Makefile
6.4.4 好的源代碼管理習(xí)慣
6.5 小結(jié)
第2篇 Linux嵌入式開發(fā)應(yīng)用篇
第7章 Linux應(yīng)用程序編程基礎(chǔ)
7.1 內(nèi)存管理和使用
7.1.1 堆和棧的區(qū)別
7.1.2 內(nèi)存管理函數(shù)malloc()和free()
7.1.3 實(shí)用的內(nèi)存分配函數(shù)calloc()和realloc()
7.1.4 內(nèi)存管理編程實(shí)例
7.2 ANSI C文件管理
7.2.1 文件指針和流
7.2.2 存儲方式
7.2.3 標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出和標(biāo)準(zhǔn)錯誤
7.2.4 緩沖
7.2.5 打開、關(guān)閉文件
7.2.6 讀寫文件
7.2.7 文件流定位
7.2.8 ANSI C文件編程實(shí)例
7.3 POSIX文件I/O編程
7.3.1 底層的文件I/O操作
7.3.2 文件描述符
7.3.3 創(chuàng)建/打開/關(guān)閉文件
7.3.4 讀寫文件內(nèi)容
7.3.5 文件內(nèi)容定位
7.3.6 修改已打開文件的屬性
7.3.7 POSIX文件編程實(shí)例
7.4 小結(jié)
第8章 開發(fā)多進(jìn)程/線程程序
8.1 多進(jìn)程開發(fā)
8.1.1 什么是進(jìn)程
8.1.2 進(jìn)程環(huán)境和屬性
8.1.3 創(chuàng)建進(jìn)程
8.1.4 等待進(jìn)程結(jié)束
8.1.5 退出進(jìn)程
8.1.6 常用進(jìn)程間通信的方法
8.1.7 進(jìn)程編程實(shí)例
8.2 多線程開發(fā)
8.2.1 線程的概念
8.2.2 進(jìn)程和線程對比
8.2.3 創(chuàng)建線程
8.2.4 取消線程
8.2.5 等待線程
8.2.6 使用pthread庫線程操作實(shí)例
8.3 小結(jié)
第9章 網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用
9.1 網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)
9.1.1 TCP/IP協(xié)議族
9.1.2 IP協(xié)議
9.1.3 TCP協(xié)議
9.1.4 UDP協(xié)議
9.1.5 學(xué)習(xí)分析協(xié)議的方法
9.2 Socket通信基本概念
9.2.1 創(chuàng)建socket對象
9.2.2 面向連接的Socket通信實(shí)現(xiàn)
9.2.3 面向連接的echo服務(wù)編程實(shí)例
9.2.4 無連接的Socket通信實(shí)現(xiàn)
9.2.5 無連接的時間服務(wù)編程實(shí)例
9.3 Socket高級應(yīng)用
9.3.1 Socket超時處理
9.3.2 使用Select機(jī)制處理多連接
9.3.3 使用poll機(jī)制處理多連接
9.3.4 多線程環(huán)境Socket編程
9.4 小結(jié)
第10章 串口通信編程
10.1 串口介紹
10.1.1 什么是串口
10.1.2 串口工作原理
10.1.3 串口流量控制
10.2 開發(fā)串口應(yīng)用程序
10.2.1 操作串口需要用到的頭文件
10.2.2 串口操作方法
10.2.3 串口屬性設(shè)置
10.2.4 與Windows串口終端通信
10.3 串口應(yīng)用實(shí)例——手機(jī)短信發(fā)送
10.3.1 PC與手機(jī)連接發(fā)送短信的物理結(jié)構(gòu)
10.3.2 AT指令介紹
10.3.3 GSM AT指令集
10.3.4 PDU編碼方式
10.3.5 建立與手機(jī)的連接
10.3.6 使用AT指令發(fā)送短信
10.4 小結(jié)
第11章 嵌入式GUI程序開發(fā)
11.1 Linux GUI介紹
11.1.1 Linux GUI的發(fā)展
11.1.2 常見的嵌入式GUI
11.2 開發(fā)圖形界面程序
11.2.1 安裝Qt開發(fā)環(huán)境
11.2.2 建立簡單的Qt程序
11.2.3 Qt庫編程結(jié)構(gòu)
11.3 深入Qt編程
11.3.1 使用Widget
11.3.2 對話框程序設(shè)計
11.3.3 信號與槽系統(tǒng)
11.4 移植Qtopia到ARM開發(fā)板
11.4.1 需要的資源
11.4.2 準(zhǔn)備工作
11.4.3 編譯主機(jī)Qt工具
11.4.4 交叉編譯qtopia
11.5 小結(jié)
第12章 軟件項(xiàng)目管理
12.1 源代碼管理
12.1.1 什么是軟件的版本
12.1.2 版本控制的概念
12.2 版本控制系統(tǒng)Subversion
12.2.1 在Linux系統(tǒng)下使用Subversion服務(wù)端
12.2.2 在Windows系統(tǒng)下使用TortoiseSVN客戶端
12.3 開發(fā)文檔管理——常見的開發(fā)文檔
12.3.1 可行性研究報告
12.3.2 項(xiàng)目開發(fā)計劃
12.3.3 軟件需求說明書
12.3.4 概要設(shè)計
12.3.5 詳細(xì)設(shè)計
12.3.6 用戶手冊
12.3.7 其他文檔
12.4 使用trac管理軟件開發(fā)文檔
12.4.1 安裝trac
12.4.2 配置trac基本設(shè)置
12.4.3 配置trac全局腳本
12.4.4 設(shè)置trac的Web界面
12.5 Bug跟蹤系統(tǒng)
12.5.1 Bug管理的概念和作用
12.5.2 使用Bugzilla跟蹤Bug
12.6 小結(jié)
第3篇 Linux系統(tǒng)篇
第13章 ARM體系結(jié)構(gòu)及開發(fā)實(shí)例
13.1 ARM體系結(jié)構(gòu)介紹
13.1.1 ARM體系結(jié)構(gòu)
13.1.2 ARM指令集介紹
13.2 編程模型
13.2.1 數(shù)據(jù)類型
13.2.2 處理器模式
13.2.3 寄存器
13.2.4 通用寄存器
13.2.5 程序狀態(tài)寄存器
13.2.6 異常處理
13.2.7 內(nèi)存和內(nèi)存I/O映射
13.3 內(nèi)存管理單元
13.3.1 內(nèi)存管理介紹
13.3.2 內(nèi)存訪問順序
13.3.3 地址翻譯過程
13.3.4 訪問權(quán)限
13.4 常見接口和控制器
13.4.1 GPIO接口
13.4.2 中斷控制器
13.4.3 RTC控制器
13.4.4 看門狗定時器
13.4.5 試驗(yàn)：使用GPIO點(diǎn)亮LED
13.5 小結(jié)
第14章 深入Bootloader
14.1 初識Bootloader
14.1.1 PC（個人電腦）上的Bootloader
14.1.2 什么是嵌入式系統(tǒng)的Bootloader
14.1.3 嵌入式系統(tǒng)常見的Bootloader
14.2 U-Boot分析
14.2.1 獲取U-Boot
14.2.2 U-Boot工程結(jié)構(gòu)分析
14.2.3 U-Boot總體工作流程
14.3 U-Boot啟動流程分析
14.3.1 _start標(biāo)號
14.3.2 reset標(biāo)號
14.3.3 cpu_init_crit標(biāo)號
14.3.4 lowlevel_init標(biāo)號
14.3.5 relocate標(biāo)號
14.3.6 start_armboot()函數(shù)
14.3.7 main_loop()函數(shù)
14.4 移植U-Boot到開發(fā)板
14.4.1 U-Boot移植的一般步驟
14.4.2 移植U-Boot到目標(biāo)開發(fā)板
14.4.3 移植U-Boot的常見問題
14.5 小結(jié)
第15章 解析Linux內(nèi)核
15.1 基本知識
15.1.1 什么是Linux內(nèi)核
15.1.2 Linux內(nèi)核版本
15.1.3 如何獲取Linux內(nèi)核代碼
15.1.4 編譯內(nèi)核
15.2 Linux內(nèi)核的子系統(tǒng)
15.2.1 系統(tǒng)調(diào)用接口
15.2.2 進(jìn)程管理子系統(tǒng)
15.2.3 內(nèi)存管理子系統(tǒng)
15.2.4 虛擬文件系統(tǒng)
15.2.5 網(wǎng)絡(luò)堆棧
15.2.6 設(shè)備驅(qū)動
15.2.7 依賴體系結(jié)構(gòu)的代碼
15.3 Linux內(nèi)核代碼的工程結(jié)構(gòu)
15.3.1 源代碼目錄布局
15.3.2 幾個重要的Linux內(nèi)核文件
15.4 內(nèi)核編譯系統(tǒng)
15.4.1 內(nèi)核編譯系統(tǒng)基本架構(gòu)
15.4.2 內(nèi)核頂層Makefile分析
15.4.3 內(nèi)核編譯文件分析
15.4.4 目標(biāo)文件清除機(jī)制
15.4.5 編譯輔助程序
15.4.6 KBuild變量
15.5 小結(jié)
第16章 嵌入式Linux啟動流程
16.1 Linux內(nèi)核初始化流程
16.2 PC的初始化流程
16.2.1 PC BIOS功能和作用
16.2.2 硬盤的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
16.2.3 完整的初始化流程
16.3 嵌入式系統(tǒng)的初始化
16.4 Linux內(nèi)核初始化
16.4.1 解壓縮內(nèi)核映像
16.4.2 進(jìn)入內(nèi)核代碼
16.5 啟動init內(nèi)核進(jìn)程
16.6 根文件系統(tǒng)初始化
16.6.1 根文件系統(tǒng)介紹
16.6.2 掛載虛擬文件系統(tǒng)
16.7 內(nèi)核交出權(quán)限
16.8 init進(jìn)程
16.9 初始化RAM Disk
16.9.1 RAM Disk介紹
16.9.2 如何使用RAM Disk
16.9.3 實(shí)例：使用RAM Disk作為根文件系統(tǒng)
16.10 小結(jié)
第17章 Linux文件系統(tǒng)
17.1 Linux文件管理
17.1.1 文件和目錄的概念
17.1.2 文件的結(jié)構(gòu)
17.1.3 文件的類型
17.1.4 文件系統(tǒng)的目錄結(jié)構(gòu)
17.1.5 文件和目錄的存取權(quán)限
17.1.6 文件系統(tǒng)管理
17.2 Linux文件系統(tǒng)原理
17.2.1 非日志文件系統(tǒng)
17.2.2 日志文件系統(tǒng)
17.3 常見的Linux文件系統(tǒng)
17.3.1 ext2文件系統(tǒng)
17.3.2 ext3文件系統(tǒng)
17.3.3 ReiserFS文件系統(tǒng)
17.3.4 JFFS文件系統(tǒng)
17.3.5 cramfs文件系統(tǒng)
17.4 其他文件系統(tǒng)
17.4.1 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)
17.4.2 /proc影子文件系統(tǒng)
17.5 小結(jié)
第18章 建立交叉編譯工具鏈
18.1 什么是交叉編譯
18.2 需要哪些東西
18.3 手工創(chuàng)建工具鏈
18.3.1 準(zhǔn)備工作——獲取源代碼
18.3.2 開始了——建立工作環(huán)境
18.3.3 建立Linux內(nèi)核頭文件
18.3.4 編譯安裝binutils
18.3.5 編譯安裝gcc的C編譯器
18.3.6 編譯安裝glibc庫
18.3.7 編譯安裝gcc的C、C++編譯器
18.3.8 最后的工作
18.4 使用腳本創(chuàng)建工具鏈
18.5 更簡便的方法——獲取已編譯好的交叉編譯環(huán)境
18.6 小結(jié)
第19章 強(qiáng)大的命令系統(tǒng)BusyBox
19.1 BusyBox簡介
19.1.1 簡單易懂的BusyBox
19.1.2 BusyBox工作原理
19.1.3 安裝BusyBox
19.2 交叉編譯BusyBox
19.3 使用BusyBox
19.3.1 BusyBox初始化
19.3.2 目標(biāo)板BusyBox安裝
19.4 小結(jié)
第20章 Linux內(nèi)核移植
20.1 Linux內(nèi)核移植要點(diǎn)
20.2 平臺相關(guān)代碼結(jié)構(gòu)
20.3 建立目標(biāo)平臺工程框架
20.3.1 加入編譯菜單項(xiàng)
20.3.2 設(shè)置宏與代碼文件的對應(yīng)關(guān)系
20.3.3 測試工程框架
20.4 建立目標(biāo)平臺代碼框架
20.4.1 ARM處理器相關(guān)結(jié)構(gòu)
20.4.2 建立machine_desc結(jié)構(gòu)
20.4.3 加入處理函數(shù)
20.4.4 加入定時器結(jié)構(gòu)
20.4.5 測試代碼結(jié)構(gòu)
20.5 構(gòu)建目標(biāo)板代碼
20.5.1 處理器初始化
20.5.2 端口映射
20.5.3 中斷處理
20.5.4 定時器處理
20.5.5 編譯最終代碼
20.6 小結(jié)
第21章 內(nèi)核和應(yīng)用程序調(diào)試技術(shù)
21.1 使用gdb調(diào)試應(yīng)用程序概述
21.2 基本的調(diào)試技術(shù)
21.2.1 列出源代碼
21.2.2 斷點(diǎn)管理
21.2.3 執(zhí)行程序
21.2.4 顯示程序變量
21.2.5 信號管理
21.2.6 調(diào)試實(shí)例
21.3 多進(jìn)程調(diào)試
21.4 調(diào)試意外終止的程序
21.5 內(nèi)核調(diào)試技術(shù)
21.5.1 printk打印調(diào)試信息
21.5.2 使用/proc虛擬文件系統(tǒng)
21.5.3 使用KDB調(diào)試工具
21.5.4 KDB調(diào)試指令
21.6 小結(jié)
第4篇 Linux嵌入式驅(qū)動開發(fā)篇
第22章 Linux設(shè)備驅(qū)動
22.1 設(shè)備驅(qū)動介紹
22.2 Linux內(nèi)核模塊
22.2.1 內(nèi)核模塊簡介
22.2.2 內(nèi)核模塊的結(jié)構(gòu)
22.2.3 內(nèi)核模塊的加載和卸載
22.2.4 編寫一個基本的內(nèi)核模塊
22.2.5 編譯內(nèi)核模塊
22.2.6 為內(nèi)核模塊添加參數(shù)
22.3 Linux設(shè)備驅(qū)動
22.3.1 PCI局部總線介紹
22.3.2 Linux設(shè)備驅(qū)動基本概念
22.3.3 字符設(shè)備
22.3.4 塊設(shè)備
22.3.5 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
22.4 字符設(shè)備驅(qū)動開發(fā)實(shí)例
22.4.1 開發(fā)一個基本的字符設(shè)備驅(qū)動
24.4.2 測試字符設(shè)備驅(qū)動
22.5 小結(jié)
第23章 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序
23.1 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識
23.1.1 ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型
23.1.2 TCP/IP協(xié)議
23.2 以太網(wǎng)基礎(chǔ)
23.2.1 工作原理
23.2.2 常見以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)
23.2.3 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
23.2.4 工作模式
23.3 網(wǎng)卡工作原理
23.4 內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)
23.4.1 內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
23.4.2 與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
23.4.3 內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)部分的全局變量
23.5 內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動框架
23.5.1 net_device結(jié)構(gòu)
23.5.2 數(shù)據(jù)包接收流程
23.5.3 數(shù)據(jù)包發(fā)送流程
23.6 實(shí)例：DM9000網(wǎng)卡驅(qū)動分析
23.6.1 DM9000芯片介紹
23.6.2 網(wǎng)卡驅(qū)動程序框架
23.6.3 DM9000網(wǎng)卡驅(qū)動主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
23.6.4 加載驅(qū)動程序
23.6.5 停止和啟動網(wǎng)卡
23.6.6 發(fā)送數(shù)據(jù)包
23.6.7 接收數(shù)據(jù)包
23.6.8 中斷和定時器處理
23.7 小結(jié)
第24章 Flash設(shè)備驅(qū)動
24.1 Linux Flash驅(qū)動結(jié)構(gòu)
24.1.1 什么是MTD
24.1.2 MTD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
24.2 Flash設(shè)備基礎(chǔ)
24.2.1 存儲原理
24.2.2 性能比較
24.3 內(nèi)核MTD層
24.3.1 mtd_info結(jié)構(gòu)
24.3.2 mtd_part結(jié)構(gòu)
24.3.3 mtd_partition結(jié)構(gòu)
24.3.4 map_info結(jié)構(gòu)
24.3.5 nand_chip結(jié)構(gòu)
24.4 Flash設(shè)備框架
24.4.1 NOR Flash設(shè)備驅(qū)動框架
24.4.2 NAND Flash設(shè)備驅(qū)動框架
24.5 Flash設(shè)備驅(qū)動實(shí)例——NOR Flash設(shè)備驅(qū)動剖析
24.5.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
24.5.2 驅(qū)動初始化
24.5.3 驅(qū)動卸載
24.6 Flash設(shè)備驅(qū)動實(shí)例——NAND Flash設(shè)備驅(qū)動分析
24.6.1 S3C2440 NAND控制器介紹
24.6.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
24.6.3 驅(qū)動初始化
24.6.4 驅(qū)動卸載
24.6.5 初始化NAND控制器
24.6.6 設(shè)置芯片操作
24.6.7 電源管理
24.7 小結(jié)
第25章 USB驅(qū)動開發(fā)
25.1 USB體系介紹
25.1.1 USB設(shè)計目標(biāo)
25.1.2 USB體系概述
25.1.3 USB體系工作流程
25.2 USB驅(qū)動程序框架
25.2.1 Linux內(nèi)核USB驅(qū)動框架
25.2.2 主機(jī)驅(qū)動結(jié)構(gòu)
25.2.3 設(shè)備驅(qū)動結(jié)構(gòu)
25.2.4 USB驅(qū)動程序框架
25.3 USB驅(qū)動實(shí)例剖析
25.3.1 USB串口驅(qū)動
25.3.2 USB鍵盤驅(qū)動
25.4 小結(jié)