醉染图书嵌入式Linux系统开发及应用教程9787302476085

章绪论
1.1嵌入式系统概述
1.1.1嵌入式系统的历史
1.1.2嵌入式系统的特点
1.1.3嵌入式处理器
1.1.4嵌入式系统的发展趋势
1.2嵌入式系统开发
1.2.1需求分析及概要设计
1.2.2嵌入式系统中的硬件及软件
1..嵌入式系统开发的一般过程
1.3嵌入式操作系统
1.3.1嵌入式操作系统的分类
1.3.2嵌入式操作系统的特点
1.3.3典型的嵌入式操作系统
1.3.4嵌入式操作系统的选择
1.4本章小结
1.5思考题
第2章Linux基础知识
2.1认识Linux操作系统
2.1.1Linux简明历史
2.1.2Linux系统的特点和组成
2.1.3Linux的开发过程
2.2基本操作命令
2.2.1字符界面简介
2.2.2常用命令简介
.Linux文件与目录系统
..1Linux文件系统类型介绍
..2Linux目录系统
2.4shell简介
2.5网络服务简介
2.5.1Linux支持的网络协议
2.5.2Linux的网络服务
2.6本章小结
2.7思考题
第3章Linux编程环境
3.1Linux编程环境介绍
3.1.1开发工具环境
3.1.2基于文本模式的开发平台
3.1.3集成开发平台Eclipse+CDT
3.1.4文档帮环境
3.2常用编辑器
3.2.1VIM编辑器
3.2.2Emacs编辑器
3.3gcc编译器的使用
3.3.1gcc的主要选项
3.3.2GNUC扩展简介
3.4GNUmake管理项目
3.4.1make简介
3.4.2编写Makefile文件的规则
3.5GDB调试
3.5.1GDB命令介绍
3.5.2GDB调试例程
3.5.3基于GDB的图形界面调试工具
3.6本章小结
3.7思考题
第4章Linux外壳程序编程
4.1创建和运行外壳程序
4.1.1创建外壳程序
4.1.2运行外壳程序
4.2使用外壳变量
4.2.1给变量赋值
4.2.2读取变量的值
4..位置变量和系统变量
4.2.4引号的作用
4.3数值运令
4.4条件表达式
4.4.1if表达式
4.4.2case表达式
4.5循环语句
4.5.1for语句
4.5.2while语句
4.5.3until语句
4.5.4repeat语句
4.6shift命令
4.7select语句
4.8函数
4.9shell应用举例
4.10本章小结
4.11思考题
第5章构建嵌入式Linu开发台
5.1GNU跨平台开发工具链
5.1.1基础知识
5.1.2GNU跨平台开发工具链的建立过程
5.2嵌入式Linux内核
5.3嵌入式Linux根文件系统
5.4Bootloader简介
5.5本章小结
5.6思考题
第6章ARM调试环境
6.1ARM调试工具简介
6.1.1JTAG器
6.1.2Multi-ICEServer
6.2ADS软件调试工具
6.2.1使用MetroworkCodeWarriorforARMDeveloperSuite
6.2.2使用RealViewDebugger
6..使用AXDDebugger
6.3本章小结
6.4思考题
第7章嵌入式Bootloader技术
7.1Bootloader的基本概念
7.1.1Bootloader的安装点和启动过程
7.1.2Bootloader的模式
7.1.3Bootloader与主机之间的通信方式
7.2Bootloader典型结构框架
7.2.1Bootloader总体流程
7.2.2Bootloader的stage1
7..Bootloader的stage2
7.3典型Bootloader分析和移植
7.3.1Blob
7.3.2U-Boot
7.4Bootloader简介
7.4.1Redboot
7.4.2ARMBoot
7.4.3PPCBoot
7.5本章小结
7.6思考题
第8章Linux内核配置
8.1内核概述
8.2嵌入式Linux内核代码结构
8.3内核开发的特点
8.3.1没有libc库
8.3.2GNUC
8.3.3没有内存保护机制
8.3.4不要轻易在内核中使用浮点数
8.3.5容积小而固定的栈
8.3.6同步和并发
8.3.7可移植的重要
8.4嵌入式Linux内核的配置
8.4.1Makefile
8.4.2配置文件
8.4.3Linux内核配置选项
8.5配置举例
8.6本章小结
8.7思考题
第9章ARM-Linux内核分析和移植
9.1ARM微处理器
9.1.1RISC体系结构
9.1.2ARM微处理器的类型
9.1.3ARM微处理器的寄存器结构
9.1.4ARM微处理器的指令结构
9.2ARM-Linux内存管理
9.2.1内存管理单元（MMU）
9.2.2ARM-Linux的存储管理机制
9..ARM-Linux存储机制的建立
9.2.4ARM-Linu对程虚拟空间的管理
9.3ARM-Linu程管理与调度
9.3.1task_struct数据结构
9.3.2Linu程的创建、执行和消亡
9.3.3ARM_Linu的程调度
9.4ARM-Linux中断与中断处理
9.4.1Linux处理中断概述
9.4.2ARM体系程序的执行流程
9.4.3ARM处理器对异常中断的响应及返回过程
9.5Linux驱动程序简介
9.5.1设备的分类
9.5.2设备号
9.5.3设备节点
9.5.4用户空间和内核空间
9.6Linux模块化机制
9.6.1Linux的模块化
9.6.2模块的载入
9.6.3模块的卸载
9.7ARM-Linux系统启动与初始化
9.7.1内核数据结构的初始化
9.7.2外设初始化
9.7.3init进程和linittab文件
9.7.4rc启动脚本
9.7.5shell的启动
9.8ARM-Linux内核裁减
9.9ARM-Linux移植
9.9.1移植准备
9.9.2移植步骤
9.9.3配置内核选项
9.9.4修改Kernel文件系统部分代码
9.10本章小结
9.11思考题
……
0章嵌入式文件系统
1章嵌入式Linux多线程编程
2章嵌入式Web服务器设计
3章嵌入式Linux的GUI
参考文献

金伟正， 武汉大学信息学院副教授，硕士生导师。全国安全防范报警系统标准化技术委员会TC100通信会员，广东省安防协会不错会员。有着丰富的教学经验，出版过教材和专著多部，写作经验丰富。

前言
嵌入式系统正在重新塑造人们的认知、生活、工作和娱乐方式。随着物联网及国内外嵌入式产品进一步开发和推广，嵌入式系统已经渗透到科学研究、工程设计、军事技术、商业文化艺术及人们日常生活中的方方面面。围绕着嵌入式系统构建的智能手机、人工智能、R/R、机、智能穿戴设备、汽车自动驾驶和智能家居系统等，极大地便利和丰富了人们的生活。由于嵌入式系统的研究和开发是一个理论、实践强的工作，因此开发嵌入式系统需要高素质的研发人员。它不但要求研发人员熟悉嵌入式处理器的硬件结构，还要求更多地掌握嵌入式系统开发的各个环节，如Bootloader、内核、驱动、网络和文件系统等，同时还须具所属行业的相关知识和丰富的实践经验。
嵌入式Linux操作系统遵循GNU的GPL条款，具有源代码开放、代码工整、工作稳定、内核结构清晰、移植方便、系统内核小、执行效率高和网络功能强大等特点，从而成为嵌入式市场的者。
本书大部分内容曾作为武汉大学信息学院“嵌入式原理与应用”课程的讲义连续使用多届，取得良好的教学效果。编者总结了多年的科研经验和案例，力求从基本概念、基本原理、基本方法和基本应用出发，使读者能扎实、系统地掌握嵌入式Linux系统开发的方法和技能。
全书分为13章： 章绪论； 第2章为Linux操作系统入门基础； 第3章介绍Linux系统环境下的程序设计基础； 第4章学习Linux外壳程序的编程方法； 第5章介绍如何构建嵌入式Linu开发台； 第6章对ARM调试工具、编译环境进行介绍； 第7章对嵌入式Bootloader技术进行详细的分析； 第8章详细讲述Linux内核配置方法； 第9章以嵌入式操作系统ARMLinux为例，对其内核进行详细的剖析，其原理也适用架构的处理器； 0章对嵌入式文件系统进行综合描述和具体分析； 1章介绍嵌入式Linux多线程编程方法； 2章就构建嵌入式Web服务器使用的相关技术进行了详细的分析； 3章详细介绍嵌入式图形用户界面的原理和设计方法。

本书特点
 图文并茂,注重整体内容框架的讲解，培养学生的大局观。例如，章用多幅图片描述嵌入式Linux系统开发的整体框架及开发流程，便于读者快速入门； 第8章用一张框图描述整个Linux内核代码树的结构，便于理解与记忆。
 通俗易懂，注重理解与实例。大部分章节配有实例和源代码，引导读者逐步熟悉各种开发工具和环境，使读者建立感认识，为进一步深入学习打下良好的基础，可操作极强。
 代码规范细致，内容深入，起点较高。在实例源代码中，进行了详细的注释，可以引导读者理解和掌握编写程序的关键过程。在注重基础和实践的同时，注重知识的扩充，如本书对线程、网络编程及图形用户界面编程做了深入的讲解，使读者对嵌入式Linux系统的开发水平有本质的提高。
 每章都给出了主要内容、本章小结以及思考题，有利于提升读者的自学效果。

作者分工与致谢
本书由金伟正编著，徐颖、金诗怡参与了部分翻译和编辑工作，他们的工作对本书的定稿起了很大的作用。本书参考了Embedded Linux Primer: A Practical, RealWorld Approach、Linux Kernel Develomn&bsp;3rd Edition等书籍，有些内容取材于国内外的教材和技术资料，详见参考文献，有兴趣的读者可以进一步查阅。在此，谨向多位原作者表达诚挚的敬意和真诚的感谢。本书的部分资料来自网络，无法一一列举，在此一并感谢。同时，特别感谢武汉大学信息学院对本书给予的大力支持。

联系作者
由于编写时间仓促，编著者的水平有限，书中难免存在不妥或错误之处，如果您对本书有任何意见或建议，或对本书中的内容或章节有兴趣，不妨发邮件告诉我们（邮箱jwz@whu.edu.cn），您提出的问题和建议是编著者前进的动力。

金伟正2017年3月于武汉大学



学习建议
 本书定位
本书可作为计算机学科、信息类相关专业生、及工程硕士的嵌入式系统课程的教材，也可供相关研究人员、工程技术人员阅读参考。

 建议授课学时
如果将本书作为教材使用，建议将课程的教学分为课堂讲授和学生自主上机两个层次。课堂讲授建议36～48学时，学生自主上机建议18~24学时。教师可以根据不同的教学对象或教学大纲要求安排学时数和教学内容。
 教学内容、重点和难点提示、课时分配







序号
教学内容
教学重点
教学难点
课时分配
章
绪论
嵌入式系统开发的一般过程、嵌入式操作系统
嵌入式系统开发的一般过程及方法
2学时
第2章
Linux基础知识
认识Linux操作系统、
Linux基本操作命令、
Linux文件与目录系统、
Linux网络服务
Linux基本操作命令的使用
2学时
第3章
Linux编程环境
Linux编程环境、VIM及Emacs的使用、GNU make使用及Makefile编程、
GDB的使用方法
GNU make使用及Makefile编程方法
2学时
第4章
Linux
外壳程序编程
创建和运行外壳程序、外壳程序的编程

2学时
第5章
构建嵌入式
Linu开发台
GNU跨平台开发工具链、
嵌入式Linux内核及根文件系统、Bootloader简介
GNU跨平台开发工具链的建立过程
4学时
第6章
ARM调试环境
ARM调试工具简介、
ADS软件调试工具

2学时
第7章
嵌入式
Bootloader技术
Bootloader的基本概念、典型结构框架、分析和移植
Bootloader的移植
6学时
第8章
Linux内核配置
内核开发特点、嵌入式Linux内核代码结构、嵌入式Linux内核配置
嵌入式Linux内核配置原理及方法
6学时
第9章
ARMLinux
内核分析和移植
ARMLinux的结构组成、
ARMLinux的移植
ARMLinux的移植
6学时

续表


序号
教学内容
教学重点
教学难点
课时分配


0章
嵌入式文件系统
Linux文件系统结构与特征、嵌入式文件系统的类型、根文件系统的构建

根文件系统的构建及设计
4学时
1章
嵌入式Linux
多线程编程
Linux线程编程基础、线程的同步与互斥

4学时
2章
嵌入式Web
服务器设计
TCP/IP、UDP及HTTP等协议、socket编程基础、嵌入式Web服务器介绍、Web服务器构建
嵌入式Web服务器类型及Web服务器构建
4学时
3章
嵌入式Linux
的GUI
嵌入式GUI简介、MiniGUI及t/Embedded程序设计
MiniGUI及t/
Embedded的移植
4学时


 网上资源
本书的教学资源可从“武汉大学课程中心网课程”中获取，网址为： http://kczx.whu.edu.cn/G2S/ShowSystem/CourseCommend.aspx。如果课时宽裕，教师可选取一些专家讲座或公开课视频，在课堂上播放，以扩大学生的眼界。