[正版]树莓派Linux操作系统移植

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树莓派是广受电子爱好者关注的便携式计算机系统，Linux操作系统是适配树莓派的主要操作系统。本书系统介绍将Linux操作系统移植到树莓派的方法与实现，帮助读者了解操作系统的组成和运行方式，理解操作系统基本软件的作用和它们之间的关系，掌握树莓派控制接口的使用方法。全书内容涵盖如下主题：
内核与根文件系统；
软件移植方法、基础软件包和网络工具；
轻量级Linux桌面环境XFCE4；
若干Linux应用软件移植；
构建板载开发环境、移植Python；
树莓派I/O接口控制。

章 内核与根文件系统 .1 

1.1树莓派简介 1 

1.1.1 核心处理器 . 3 

1.1.2 树莓派操作系统  4 

1.1.3 树莓派接口 . 4 

1.2开发工具 . 4 

1.2.1 编译工具  5 

1.2.2 调试接口  6 

1.3树莓派的外存储器 8 

1.3.1  SD卡分区  8 
Bootloader 9

1.3.2 
1.4 Linux内核 .10 

1.4.1 获取内核源码.11 

1.4.2 配置和编译内核 .11 

1.5根文件系统.15 

1.5.1 编译 BusyBox15 

1.5.2 初始化 RAMDisk .18 

1.5.3 构造 Ext4分区 27 

1.5.4 配置文件 .31 

1.5.5 网络文件系统.40 

1.6本章小结 40

第2章基础系统. 42 

2.1软件编译 42 

2.1.1 软件的依赖关系 .42 

2.1.2 基础系统软件.43 

2.1.3 软件编译方法.44 

2.2包管理器 49 

2.2.1 数据压缩 .49 

2.2.2 编译 dpkg56 

2.2.3 安装包格式 57 

2.3安装软件包.60 

2.4其他软件编译.61 

2.4.1  Vim编辑器 .61 

2.4.2 时区数据.66 

2.4.3 文件系统工具.67 
bash67

2.4.5  systemd.68 

2.5网络工具 71 

2.5.1 编译网络工具.71 

2.5.2 远程连接 .78 

2.5.3 无线网络连接.78 

2.5.4 安装 dropbear81 

2.6本章小结 84

2.4.4 第3章桌面系统. 86 

3.1 X Window系统86 

3.2基础图形库.91 

3.2.1  libpng92 

3.2.2  libjpeg.95 
JasPer .96

3.2.3 TIFF.97
3.2.4 
3.2.5  librsvg.104 

3.3 文字显示及渲染 105 
Glib 107

3.3.1 3.3.2  FreeType .111 
HarfBuzz .116

3.3.3 FriBidi.117
3.3.4 
3.3.5  Fontconfig118 

3.3.6  Pango119 

3.4 图形工具库 
GTK120 
GDK-PixBuf122

3.4.1 ATK122
3.4.2 Cairo.123
3.4.3 mesa .126
3.4.5  GTK及其应用程序 128 

3.5 XFCE4桌面环境 131 

3.5.1 窗口管理器 xfwm4 .132 

3.5.2 会话管理器 xfce4-session.133 

3.5.3 桌面设置管理器 xfce4-settings.133 

3.5.4 桌面管理器 xfdesktop.134 

3.5.5 文件管理器 Thunar 135 

3.5.6 终端仿真器 136 

3.6 X服务 .136 

3.6.1 编译 
xorg-server.138 

3.6.2  X系统其他支持 .139 

3.6.3 启动 XFCE4 139 

3.7本章小结 141

3.4.4 第4章 Linux应用软件  142 

4.1远程桌面 142 

4.1.1 移植 VNC142 

4.1.2 中文化.144 

4.2媒体播放器.147 

4.2.1 音、视频编码与解码.147 

4.2.2 音频子系统 149 

4.2.3 播放器 mpv .154 

4.3文档阅读工具 .155 

4.3.1  Poppler .155 
libsecret.156

4.3.2 libXML2157
4.3.3 
4.3.4 gspell 158 

4.4网络视频监控 .158 

4.5本章小结 161

第5章板载开发环境  162 

5.1编译器 .162 

5.2版本控制系统 GIT165 

5.3 Python简介.166 

5.3.1 Python发展史 .166 

5.3.2 Python编程理念167 

5.3.3 Python的应用 .167 

5.4 Python的移植 .167 

5.4.1数据库软件 SQLite.169 

5.4.2 Tcl/Tk 170 

5.4.3编译 Python 171 

5.4.4安装 pip 172 

5.5 Python基本使用 173 

5.5.1 Python编程工具173 

5.5.2运行 Python程序 174 

5.5.3交互方式 .175 

5.6本章小结 176

第6章树莓派接口控制. 177 

6.1 树莓派设备扩展 177 
GPIO177

6.1.1 PWM179
6.1.2 
6.1.3扩展接口资源配置 180 

6.2树莓派 GPIO模块181 

6.2.1安装模块.181 

6.2.2使用 GPIO模块 182 

6.3 GPIO控制输出设备 .184 

6.4 GPIO输入功能 185 

6.4.1基本输入功能.185 

6.4.2 GPIO输入功能 .186 

6.5 PWM模块.188 

6.6传感器和控制器 190 

6.6.1蜂鸣器.190 

6.6.2传感器.191 

6.6.3红外遥控器 191 

6.6.4直流电动机 196 

6.6.5伺服电动机 197 

6.6.6步进电动机 198 

6.6.7超声波测距 203 

6.6.8控制 SPI设备 204 

6.6.9 I2C应用207 

6.7本章小结212

参考文献 . 214

扩展资源 . 216

索引  217 

本书介绍Linux 内核的编译和移植、根文件系统的制作、基础系统、桌面系统, 以及这些软件在系统中的 作用、软件之间的依赖关系、各种软件的移植方法。由于很多树莓派应用是由Python 语言开发的, 本书也 专门介绍树莓派上硬件接口的Python 控制模块和其他一些基础应用。全书共分6 章， 章介绍Linux 内核的 移植及根文件系统的制作；在 章的基础上, 第2 章移植了一些基础软件, 增强了树莓派的联网功能；第3 章 介绍Linux 的基础图形库、文本布局软件、X Window 系统, 直至构成一个完整的XFCE4 桌面环境；第4 章介 绍一些应用软件的移植, 包括远程桌面、音视频编码与解码及媒体播放、文档阅读, 以及网络监控软件；第 5 章 介绍典型的Linux 开发工具的移植, 移植了编译器的树莓派系统初步具备板载开发能力；鉴于树莓派被广泛用于 电子设计制作, 第6 章专门讨论树莓派GPIO 接口的功能, 介绍一款典型的GPIO Python 模块的使用, 并介绍 各种应用模块的工作原理和程序控制方法。 本书能对树莓派爱好者深入学习提供一定的帮助, 对于其他嵌入式开发人员, 书中介绍的大多数内容也有 同样的参考意义。此外, 本书也可作为高等学校电子信息专业在学习嵌入式Linux 操作系统时的教学参考书。

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方元  南京大学物理学博士、副教授。现就职于南京大学电子科学与工程学院，长期从事信号处理、计算机组成原理及操作系统领域的课程教学工作，主要研究领域涉及音频信号处理、计算机通信和嵌入式系统应用。

沈克勤  毕业于国防科技大学系统工程专业，于解放军理工大学工作多年，从事计算机应用领域的教学和研究工作。退役后在南京理工大学紫金学院从事物联网应用的教学和竞赛指导工作。