正版 物联网操作系统原理:LiteOS:LiteOS 孔令和 李雪峰 柴方明

第 1章　物联网操作系统概述　1
1．1　操作系统概述　1
1．2　实时操作系统　3
1．3　嵌入式操作系统　4
1．4　物联网操作系统　5
1．4．1　物联网操作系统需求　5
1．4．2　物联网操作系统发展　6
1．4．3　物联网操作系统基本组成及特点　7
1．5　物联网操作系统架构　9
1．5．1　Huawei LiteOS简介　10
1．5．2　Huawei LiteOS架构　10
1．6　小结　11
第　2章 任务管理　12
2．1　任务管理基本概念　12
2．1．1　进程与线程　12
2．1．2　任务　13
2．2　任务管理原理　13
2．2．1　任务控制块　13
2．2．2　任务状态　14
2．2．3　任务栈　15
2．2．4　任务优先级　15
2．3　任务调度　15
2．3．1　任务上下文　16
2．3．2　任务切换　16
2．3．3　调度算法　16
2．4　任务运行　16
2．4．1　任务创建　16
2．4．2　任务终止　17
2．5　任务间通信　17
2．5．1　消息队列　17
2．5．2　运作原理　18
2．6　小结　19
第3章　任务同步　20
3．1　任务同步背景　20
3．2　临界区问题　21
3．3　同步方案　22
3．3．1　软件同步　22
3．3．2　硬件同步　23
3．4　信号量　24
3．4．1　信号量实现原理　25
3．4．2　互斥锁实现原理　26
3．4．3　优先级翻转与优先级继承　27
3．5　事件　28
3．5．1　事件内部结构　28
3．5．2　事件唤醒任务　29
3．6　死锁　30
3．6．1　死锁原理　30
3．6．2　死锁　30
3．6．3　死锁避免　31
3．6．4　死锁检测　31
3．7　原子操作　32
3．8　小结　32
第4章　中断、异常与时间　34
4．1　中断　34
4．1．1　中断的基本概念　34
4．1．2　中断向量表　35
4．1．3　中断请求与处理　36
4．1．4　多个中断　37
4．2　异常接管　38
4．2．1　异常接管基本概念　38
4．2．2　运作机制　39
4．3　时间管理　40
4．3．1　系统时钟　40
4．3．2　软件定时器　40
4．4　小结　42
第5章　内存管理　43
5．1　内存管理概述　43
5．1．1　地址映射管理　43
5．1．2　动态内存管理　44
5．2　动态内存　44
5．2．1　内存块　44
5．2．2　空闲内存块的管理　45
5．2．3　空闲内存块的分配策略　45
5．2．4　内存块的基本维护　45
5．3　内存管理的实现方法　46
5．3．1　基于双向链表的best-fit　46
5．3．2　两级分级匹配　48
5．3．3　slab　49
5．3．4　内存池　51
5．3．5　内存初始化　51
5．4　小结　52
第6章　存储管理　53
6．1　文件概念　53
6．1．1　文件属性　54
6．1．2　文件操作　54
6．1．3　文件类型　55
6．2　目录结构　56
6．2．1　目录概述　56
6．2．2　树形目录　57
6．2．3　无环图目录　59
6．3　物联网的文件系统　60
6．4　文件系统支持　61
6．4．1　VFS　62
6．4．2　NFS　63
6．4．3　FAT　63
6．5　小结　64
第7章　能耗管理　65
7．1　能耗　65
7．2　CPU占有率　66
7．2．1　基本概念　66
7．2．2　运作原理　67
7．2．3　应用场景　67
7．3　休眠唤醒　67
7．3．1　休眠唤醒的基本概念　67
7．3．2　休眠唤醒的运作流程　68
7．3．3　休眠唤醒的使用场景　68
7．4　Tickless　69
7．5　小结　71
第8章　LiteOS扩展组件　72
8．1　端云互通组件　72
8．1．1　LwM2M协议　72
8．1．2　MQTT协议　75
8．1．3　端云系统方案　77
8．2　OTA升级组件　78
8．2．1　OTA升级的价值　78
8．2．2　OTA升级流程　79
8．3　Huawei MapleJS　83
8．3．1　MapleJS特点　83
8．3．2　MapleJS支持的语法规格　83
8．3．3　模块系统　84
8．3．4　周边支持　84
8．4　小结　85
第9章　LiteOS双端优化　86
9．1　云管端　86
9．1．1　OceanConnect物联网平台　86
9．1．2　OceanConnect的功能　87
9．1．3　OceanConnect的优势　88
9．1．4　Huawei LiteOS快速适配　89
9．2　OpenCPU方案　89
9．2．1　方案思路　89
9．2．2　开发优势　90
9．3　小结　90
第　10章 LiteOS应用　92
10．1　智能手机和可穿戴应用　92
10．2　智能家居应用　93
10．3　其他　93
10．3．1　MobileCam　93
10．3．2　智能水表　94
10．3．3　智能照明　94
10．3．4　智能停车　95
10．4　小结　96
第　11章 LiteOS实验环境配置　97
11．1　硬件环境　97
11．1．1　野火STM32F429IG开发板　98
11．1．2　小熊派开发板　99
11．2　常用集成开发工具　100
11．3　LiteOS Studio　101
11．4　实验环境准备　102
11．4．1　ST-Link驱动安装与开发板连接　102
11．4．2　LiteOS工程导入　102
11．5　小结　106
第　12章 LiteOS内核实验一　107
12．1　任务创建　107
12．1．1　任务入口函数　107
12．1．2　任务参数设置　109
12．2　任务优先级抢占与延时　112
12．2．1　任务优先级抢占　112
12．2．2　任务延时　114
12．2．3　任务打断　116
12．2．4　优先级动态调整　117
12．3　任务中创建与删除　120
12．4　小结　122
第　13章 LiteOS内核实验二　123
13．1　队列　123
13．1．1　队列写入简单类型的数据　123
13．1．2　队列写入复杂类型的数据　127
13．2　定时器　130
13．2．1　定时器基本应用　131
13．2．2　定时器综合应用　133
13．3　信号量　136
13．3．1　信号量同步功能　136
13．3．2　信号量互斥功能　138
13．4　互斥锁　141
13．5　综合实验　142
13．6　小结　146
第　14章 LiteOS实战实验　147
14．1　IoT平台配置　147
14．1．1　平台登录与项目创建　147
14．1．2　Profile定义　150
14．1．3　编解码插件开发　152
14．1．4　设备连接准备　154
14．2　工程代码　155
14．2．1　AT命令框架　155
14．2．2　通信模组配置　155
14．2．3　驱动代码　156
14．2．4　业务代码　156
14．3　OTA升级　159
14．3．1　环境准备　159
14．3．2　生成升级包　160
14．3．3　上传及升级　162
14．4　小结　164
第　15章 LiteOS创新设计　165
15．1　LiteOS内核升级　165
15．2　物联网创新应用　166
15．2．1　基础要求　166
15．2．2　创新应用参考案例——智能门锁　166
15．2．3　创新应用参考案例——智能购物车　167
15．3　小结　168

孔令和，2013年获得上海交通大学博士学位，之后先后在加拿大麦吉尔大学和美国哥伦比亚大学从事博士后研究，2016年加入上海交通大学计算机科学与工程系任副教授，博士生导师至今。长期以来一直从事物联网领域的研究，已发表学术论文90余篇，总被引数1300余次，2篇论文获评ESI高被引论文，3篇论文获得靠前会议很好论文奖。先后主持重量科研项目4项，参与重点研发计划1项。先后获得中国计算机学会“青年人才发展计划”“微软铸星计划”等荣誉。已授权国家发明8项。担任2个SCI靠前期刊的编辑，曾担任3个靠前期刊专刊的客座编辑。受邀担任靠前会议的TPC委员20余次。

第 1章　物联网操作系统概述　1 1.1　操作系统概述　1 1.2　实时操作系统　3 1.3　嵌入式操作系统　4 1.4　物联网操作系统　5 1.4.1　物联网操作系统需求　5 1.4.2　物联网操作系统发展　6 1.4.3　物联网操作系统基本组成及特点　7 1.5　物联网操作系统架构　9 1.5.1　Huawei LiteOS简介　10 1.5.2　Huawei LiteOS架构　10 1.6　小结　11 第　2章 任务管理　12 2.1　任务管理基本概念　12 2.1.1　进程与线程　12 2.1.2　任务　13 2.2　任务管理原理　13 2.2.1　任务控制块　13 2.2.2　任务状态　14 2.2.3　任务栈　15 2.2.4　任务优先级　15 2.3　任务调度　15 2.3.1　任务上下文　16 2.3.2　任务切换　16 2.3.3　调度算法　16 2.4　任务运行　16 2.4.1　任务创建　16 2.4.2　任务终止　17 2.5　任务间通信　17 2.5.1　消息队列　17 2.5.2　运作原理　18 2.6　小结　19 第3章　任务同步　20 3.1　任务同步背景　20 3.2　临界区问题　21 3.3　同步方案　22 3.3.1　软件同步　22 3.3.2　硬件同步　23 3.4　信号量　24 3.4.1　信号量实现原理　25 3.4.2　互斥锁实现原理　26 3.4.3　优先级翻转与优先级继承　27 3.5　事件　28 3.5.1　事件内部结构　28 3.5.2　事件唤醒任务　29 3.6　死锁　30 3.6.1　死锁原理　30 3.6.2　死锁　30 3.6.3　死锁避免　31 3.6.4　死锁检测　31 3.7　原子操作　32 3.8　小结　32 第4章　中断、异常与时间　34 4.1　中断　34 4.1.1　中断的基本概念　34 4.1.2　中断向量表　35 4.1.3　中断请求与处理　36 4.1.4　多个中断　37 4.2　异常接管　38 4.2.1　异常接管基本概念　38 4.2.2　运作机制　39 4.3　时间管理　40 4.3.1　系统时钟　40 4.3.2　软件定时器　40 4.4　小结　42 第5章　内存管理　43 5.1　内存管理概述　43 5.1.1　地址映射管理　43 5.1.2　动态内存管理　44 5.2　动态内存　44 5.2.1　内存块　44 5.2.2　空闲内存块的管理　45 5.2.3　空闲内存块的分配策略　45 5.2.4　内存块的基本维护　45 5.3　内存管理的实现方法　46 5.3.1　基于双向链表的best-fit　46 5.3.2　两级分级匹配　48 5.3.3　slab　49 5.3.4　内存池　51 5.3.5　内存初始化　51 5.4　小结　52 第6章　存储管理　53 6.1　文件概念　53 6.1.1　文件属性　54 6.1.2　文件操作　54 6.1.3　文件类型　55 6.2　目录结构　56 6.2.1　目录概述　56 6.2.2　树形目录　57 6.2.3　无环图目录　59 6.3　物联网的文件系统　60 6.4　文件系统支持　61 6.4.1　VFS　62 6.4.2　NFS　63 6.4.3　FAT　63 6.5　小结　64 第7章　能耗管理　65 7.1　能耗　65 7.2　CPU占有率　66 7.2.1　基本概念　66 7.2.2　运作原理　67 7.2.3　应用场景　67 7.3　休眠唤醒　67 7.3.1　休眠唤醒的基本概念　67 7.3.2　休眠唤醒的运作流程　68 7.3.3　休眠唤醒的使用场景　68 7.4　Tickless　69 7.5　小结　71 第8章　LiteOS扩展组件　72 8.1　端云互通组件　72 8.1.1　LwM2M协议　72 8.1.2　MQTT协议　75 8.1.3　端云系统方案　77 8.2　OTA升级组件　78 8.2.1　OTA升级的价值　78 8.2.2　OTA升级流程　79 8.3　Huawei MapleJS　83 8.3.1　MapleJS特点　83 8.3.2　MapleJS支持的语法规格　83 8.3.3　模块系统　84 8.3.4　周边支持　84 8.4　小结　85 第9章　LiteOS双端优化　86 9.1　云管端　86 9.1.1　OceanConnect物联网平台　86 9.1.2　OceanConnect的功能　87 9.1.3　OceanConnect的优势　88 9.1.4　Huawei LiteOS快速适配　89 9.2　OpenCPU方案　89 9.2.1　方案思路　89 9.2.2　开发优势　90 9.3　小结　90 第　10章 LiteOS应用　92 10.1　智能手机和可穿戴应用　92 10.2　智能家居应用　93 10.3　其他　93 10.3.1　MobileCam　93 10.3.2　智能水表　94 10.3.3　智能照明　94 10.3.4　智能停车　95 10.4　小结　96 第　11章 LiteOS实验环境配置　97 11.1　硬件环境　97 11.1.1　野火STM32F429IG开发板　98 11.1.2　小熊派开发板　99 11.2　常用集成开发工具　100 11.3　LiteOS Studio　101 11.4　实验环境准备　102 11.4.1　ST-Link驱动安装与开发板连接　102 11.4.2　LiteOS工程导入　102 11.5　小结　106 第　12章 LiteOS内核实验一　107 12.1　任务创建　107 12.1.1　任务入口函数　107 12.1.2　任务参数设置　109 12.2　任务优先级抢占与延时　112 12.2.1　任务优先级抢占　112 12.2.2　任务延时　114 12.2.3　任务打断　116 12.2.4　优先级动态调整　117 12.3　任务中创建与删除　120 12.4　小结　122 第　13章 LiteOS内核实验二　123 13.1　队列　123 13.1.1　队列写入简单类型的数据　123 13.1.2　队列写入复杂类型的数据　127 13.2　定时器　130 13.2.1　定时器基本应用　131 13.2.2　定时器综合应用　133 13.3　信号量　136 13.3.1　信号量同步功能　136 13.3.2　信号量互斥功能　138 13.4　互斥锁　141 13.5　综合实验　142 13.6　小结　146 第　14章 LiteOS实战实验　147 14.1　IoT平台配置　147 14.1.1　平台登录与项目创建　147 14.1.2　Profile定义　150 14.1.3　编解码插件开发　152 14.1.4　设备连接准备　154 14.2　工程代码　155 14.2.1　AT命令框架　155 14.2.2　通信模组配置　155 14.2.3　驱动代码　156 14.2.4　业务代码　156 14.3　OTA升级　159 14.3.1　环境准备　159 14.3.2　生成升级包　160 14.3.3　上传及升级　162 14.4　小结　164 第　15章 LiteOS创新设计　165 15.1　LiteOS内核升级　165 15.2　物联网创新应用　166 15.2.1　基础要求　166 15.2.2　创新应用参考案例——智能门锁　166 15.2.3　创新应用参考案例——智能购物车　167 15.3　小结　168

1.理实一体、产教融合。由华为提供行业实际案例和实训项目，教师根据院校的实际教学情况安排知识内容。 2.课证融通，对接岗位。和华为认证紧密结合，做到大纲内容全覆盖，并提供部分真题训练，解决学生“不知道认证”“对通过认证没有信心”的两大难题。 3.资源丰富，易教利学。华为协助建设教学资源，帮助学校更好地进行课程建设。