嵌入式系统原理与设计（第2版）

　　本书从教学的角度出发，全面、系统地讲述了嵌入式系统及各组成部分的基本知识、技术原理和设计方法，使读者可以了解嵌入式系统的结构组成，掌握嵌入式系统开发的思路方法，具备嵌入式系统开发的初步分析问题和解决问题的能力。本书上篇是原理部分，内容包括：嵌入式系统概述，ARM处理器和指令集，嵌入式Linux操作系统，嵌入式软件编程技术，开发环境和调试技术，BootLoader技术，ARMLinux内核，文件系统，设备驱动程序设计基础，字符设备驱动程序设计，块设备驱动程序设计，网络设备驱动程序开发和嵌入式GUI及应用程序设计；本书下篇是实验部分，内容包括：实验基础，开发环境建立，内核和模块构建，文件系统构建，调试技术演练，字符设备驱动程序设计，块设备驱动程序设计，网络设备驱动程序设计，MiniGUI实验设计和Android实验设计。本书兼顾教学、科研和工程开发的需要，既可以作为各类院校嵌入式方向的本科生和研究生的嵌入式系统教材，也可以作为嵌入式系统开发工程师的参考书。

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上篇原 理 部 分
第1章嵌入式系统概述
1.1嵌入式系统简介
1.1.1嵌入式系统历史与现状
1.1.2嵌入式系统体系结构
1.1.3应用领域和发展方向
1.2嵌入式处理器
1.2.1嵌入式处理器简介
1.2.2ARM处理器的应用领域及一般特点
1.2.3ARM处理器系列
1.3嵌入式操作系统
1.3.1嵌入式操作系统简介
1.3.2嵌入式Linux
1.3.3VxWorks
1.3.4μC/OSⅡ
1.3.5Windows CE
1.3.6Symbian
1.3.7Android
1.3.8iOS
1.3.9其他嵌入式操作系统
1.4嵌入式系统设计
1.4.1嵌入式系统设计过程
1.4.2硬件设计平台的选择
1.4.3软件设计平台的选择
1.4.3嵌入式应用软件开发
1.4.5测试和优化
小结
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第2章ARM处理器和指令集
2.1ARM处理器简介
2.1.1ARM公司和ARM产品简介
2.1.2ARM指令集体系结构版本
2.1.3ARM处理器系列
2.2ARM指令集简介
2.2.1RISC简介
2.2.2ARM状态和Thumb状态
2.2.3ARM指令类型和指令的条件域
2.3ARM指令的寻址方式
2.3.1立即寻址
2.3.2寄存器寻址
2.3.3寄存器偏移寻址
2.3.4寄存器间接寻址
2.3.5基址变址寻址
2.3.6多寄存器寻址
2.3.7堆栈寻址
2.3.8相对寻址
2.4ARM指令简介
2.4.1跳转指令
2.4.2通用数据处理指令
2.4.3乘法指令
2.4.4Load/Store内存访问指令
2.4.5ARM协处理器指令
2.4.6杂项指令
2.4.7饱和算术指令
2.4.8ARM伪指令
2.5Thumb指令简介
2.5.1Thumb跳转指令
2.5.2Thumb通用数据处理指令
2.5.3Thumb算术指令
2.5.4Thumb内存访问指令
2.5.5Thumb软中断和断电指令
2.5.6Thumb伪指令
小结
进一步探索
第3章嵌入式Linux操作系统
3.1嵌入式Linux简介
3.1.1μCLinux
3.1.2RTLinux
3.1.3红旗嵌入式Linux
3.2内存管理
3.2.1内存管理和MMU
3.2.2标准Linux的内存管理
3.2.3μCLinux的内存管理
3.3进程管理
3.3.1进程和进程管理
3.3.2RTLinux的进程管理
3.3.3标准Linux的进程管理
3.3.4μCLinux的进程管理
3.4文件系统
3.4.1文件系统定义
3.4.2Linux文件系统
3.4.3嵌入式Linux文件系统
小结
进一步探索
第4章嵌入式软件编程技术
4.1嵌入式编程基础
4.1.1嵌入式汇编语言基础
4.1.2嵌入式高级编程知识
4.1.3嵌入式开发工程
4.2嵌入式汇编编程技术
4.2.1基本语法
4.2.2汇编语言程序设计案例
4.3嵌入式高级编程技术
4.3.1函数可重入
4.3.2中断处理过程
4.4高级语言与汇编语言混合编程
4.4.1高级语言与汇编语言混合编程概述
4.4.2汇编程序调用C程序
4.4.3C程序调用汇编程序
小结
进一步探索
第5章开发环境和调试技术
5.1交叉开发模式概述
5.2宿主机环境
5.2.1串口终端
5.2.2BOOTP
5.2.3TFTP
5.2.4交叉编译
5.3目标板环境
5.3.1JTAG接口简介
5.3.2Boot Loader简介
5.4交叉编译工具链
5.4.1交叉编译的构建
5.4.2相关工具
5.5gdb调试器
5.6远程调试
5.6.1远程调试原理
5.6.2gdb远程调试功能
5.6.3使用gdbserver
5.7内核调试
5.7.1内核调试技术
5.7.2kgdb内核调试
5.8网络调试
小结
进一步探索
第6章Boot Loader技术
6.1Boot Loader基本概念
6.1.1Boot Loader所支持的硬件环境
6.1.2Boot Loader的安装地址
6.1.3Boot Loader相关的设备和基址
6.1.4Boot Loader的启动过程
6.1.5Boot Loader的操作模式
6.1.6Boot Loader与主机之间的通信设备及协议
6.2Boot Loader典型结构
6.2.1Boot Loader阶段1介绍
6.2.2Boot Loader阶段2介绍
6.2.3关于串口终端
6.3UBoot简介
6.3.1认识UBoot
6.3.2UBoot特点
6.3.3UBoot代码结构分析
6.4vivi简介
6.4.1认识vivi
6.4.2vivi代码导读
小结
进一步探索
第7章ARMLinux内核
7.1ARMLinux内核简介
7.1.1ARMLinux内核和普通Linux内核的区别
7.1.2ARMLinux的版本控制
7.1.3ARMLinux的代码结构
7.2ARMLinux内存管理
7.2.1影响内存管理的两个方面
7.2.2ARMLinux的存储机制
7.2.3虚拟内存
7.3ARMLinux进程管理和调度
7.3.1进程的表示和生命周期
7.3.2Linux进程的创建、执行和销毁
7.3.3Linux进程的调度
7.4ARMLinux模块机制
7.4.1Linux模块概述
7.4.2模块代码结构
7.4.3模块的加载
7.4.4模块的卸载
7.4.5版本依赖
7.5ARMLinux中断管理
7.6ARMLinux系统调用
7.7ARMLinux系统启动和初始化
7.7.1使用Boot Loader将内核映像载入
7.7.2内核数据结构初始化——内核引导*部分
7.7.3外设初始化——内核引导第二部分
7.7.4init进程和inittab脚本
7.7.5rc启动脚本
7.7.6Shell的启动
小结
进一步探索
第8章文件系统
8.1嵌入式文件系统简介
8.1.1Linux文件系统简介
8.1.2嵌入式文件系统简介
8.2嵌入式Linux文件系统框架
8.3JFFS2嵌入式文件系统
8.3.1目录节点的定义
8.3.2数据节点
8.3.3可靠性支持
8.3.4内存使用
8.3.5垃圾收集
8.3.6写平衡
8.3.7JFFS2的不足之处
8.3.8JFFS3简介
8.4根文件系统
8.4.1什么是根文件系统
8.4.2建立JFFS2根文件系统
小结
进一步探索
第9章设备驱动程序设计基础
9.1Linux设备驱动程序简介
9.1.1设备的分类
9.1.2设备文件
9.1.3主设备号和次设备号
9.1.4Linux设备驱动代码的分布
9.1.5Linux设备驱动程序的特点
9.2设备驱动程序结构
9.2.1驱动程序的注册与注销
9.2.2设备的打开与释放
9.2.3设备的读写操作
9.2.4设备的控制操作
9.2.5设备的轮询和中断处理
9.3Linux内核设备模型
9.3.1设备模型建立的目的
9.3.2sysfs——设备拓扑结构的文件系统表现
9.3.3驱动模型和sysfs
9.3.4kobject
9.3.5platform总线
9.4同步机制
9.4.1同步锁
9.4.2信号量
9.4.3读写信号量
9.4.4原子操作
9.4.5完成事件
9.4.6时间
9.5内存映射和管理
9.5.1物理地址映射到虚拟地址
9.5.2内核空间映射到用户空间
9.6工作队列
9.7异步I/O
9.8DMA
9.8.1DMA数据传输
9.8.2DMA定义
9.8.3DMA映射
小结
进一步探索
第10章字符设备和驱动程序设计
10.1字符设备驱动框架
10.2字符设备驱动开发
10.2.1设备号
10.2.2关键数据结构
10.2.3字符设备注册和注销
10.3GPIO驱动概述
10.4串行总线概述
10.4.1SPI总线
10.4.2I2C总线
10.4.3SMBus总线
10.5I2C总线驱动开发
10.5.1I2C驱动架构
10.5.2关键数据结构
10.5.3I2C核心
10.5.4I2C总线驱动
10.5.5I2C设备驱动
小结
进一步探索
第11章块设备和驱动程序设计
11.1块设备驱动程序设计概要
11.1.1块设备的数据交换方式
11.1.2块设备读写请求
11.2Linux块设备驱动相关数据结构与函数
11.2.1gendisk结构
11.2.2request结构
11.2.3request_queue队列
11.2.4bio结构
11.3块设备的注册与注销
11.4块设备初始化与卸载
11.5块设备操作
11.6请求处理
11.7MMC卡驱动
11.7.1MMC/SD芯片介绍
11.7.2MMC/SD卡驱动结构
11.7.3MMC卡块设备驱动分析
11.7.4HSMCI接口驱动设计分析
小结
进一步探索
第12章网络设备驱动程序开发
12.1以太网基础知识
12.1.1CSMA/CD协议
12.1.2以太网帧结构
12.1.3嵌入式系统中常用的络协议
12.2嵌入式网络设备驱动开发概述
12.3网络设备驱动基本数据结构
12.3.1net_device数据结构
12.3.2sk_buffer数据结构
12.4网络设备初始化
12.5打开和关闭接口
12.6数据接收与发送
12.7查看状态与参数设置
12.8AT91SAM9G45网卡驱动
12.8.1EMAC模块简介
12.8.2模块图
12.8.3功能描述
12.8.4寄存器描述
12.8.5AT91SAM9G45芯片EMAC控制器驱动分析
小结
进一步探索
第13章嵌入式GUI及应用程序设计
13.1嵌入式GUI设计概述
13.1.1嵌入式GUI简介
13.1.2嵌入式GUI设计需求
13.1.3嵌入式GUI设计原则
13.1.4主流嵌入式GUI简介
13.2嵌入式GUI体系结构设计
13.2.1嵌入式GUI体系结构
13.2.2抽象层
13.2.3核心层
13.2.4接口层
13.3基于主流GUI的应用程序设计
13.3.1MiniGUI开发环境搭建
13.3.2基于MiniGUI的应用程序设计
13.3.3Android开发环境搭建
13.3.4基于Android的应用程序设计
小结
进一步探索
下篇实验部分
第1章实验基础
第2章开发环境建立
第3章内核和模块构建
第4章文件系统构建
第5章调试技术演练
第6章字符设备和驱动程序设计
第7章块设备驱动程序设计
第8章网络设备驱动程序设计
第9章MiniGUI应用设计
第10章Android应用设计