嵌入式系统原理与应用-基于Cortex-A53微处理器

作为信息领域的核心技术之一—嵌入式技术已经对我国各行各业产生了深远影响。为了促进嵌入式系统设计理论和技术的提高，本书以当前嵌入式系统领域里具有代表性的Cortex-A53微处理器为核心，以Linux操作系统为基础，从嵌入式系统的特点和应用出发，介绍了嵌入式系统的发展历程、开发环境安装与配置、Linux常用编程工具、裸机开发、系统移植、设备驱动程序设计、Qt界面设计、嵌入式应用开发等，内容涵盖了完整的嵌入式产品开发过程。本书内容由浅入深，循序渐进，图文并茂，采用项目式教学，操作过程翔实，能够使读者很快掌握相应的知识，以实用技术为主，通俗易懂，实例丰富，特别适合初学者和从事嵌入式系统设计工作的读者使用。 本书配套丰富的实例源代码，每个代码都在GEC6818开发板上调试通过。书中用到的所有软件工具、程序源代码、文档学习资料，以及所有的GEC6818的裸机程序、内核代码、根文件系统等学习资源都可以提供给选用本书作为教材的老师。 本书可作为应用型高校、职业技术大学的物联网工程、人工智能工程、电子信息工程等与嵌入式相关专业本科生、专科生的教材，同时适合嵌入式系统初级开发者使用。

高等院校教师

前言 第1章　绪论 1 1.1　嵌入式系统简介 1 1.1.1　嵌入式系统的定义 1 1.1.2　嵌入式系统的结构 2 1.1.3　嵌入式系统的特点 3 1.1.4　嵌入式系统的发展 4 1.2　嵌入式微处理器 4 1.2.1　嵌入式处理器的分类 5 1.2.2　典型的嵌入式处理器 6 1.3　嵌入式操作系统 7 1.3.1　嵌入式操作系统简述 7 1.3.2　主流嵌入式操作系统 8 1.4　开发软件的安装 10 1.4.1　虚拟机安装 10 1.4.2　Ubuntu安装 12 习题与练习 19 第2章　Linux基本操作 20 2.1　Linux文件系统结构 20 2.1.1　Linux目录结构 20 2.1.2　文件类型和文件属性 21 2.2　Linux常用命令 23 2.2.1　文件管理相关命令 23 2.2.2　压缩打包相关命令 28 2.2.3　用户系统相关命令 30 2.2.4　网络相关命令 32 2.2.5　其他常用命令 34 2.3　vi编辑器 35 2.3.1　Linux下C语言编程环境概述 35 2.3.2　vi的模式 36 2.3.3　vi的基本流程 36 2.3.4　vi各模式功能键 37 2.4　gcc编译器 39 2.4.1　gcc编译流程 39 2.4.2　gcc编译选项 40 2.5　gdb调试器 44 2.5.1　gdb基本命令 44 2.5.2　gdb使用流程 45 2.6　make工程管理器 48 2.6.1　Makefile结构 48 2.6.2　Makefile变量 50 2.7　开发环境的搭建 51 2.7.1　VMware Tools安装 51 2.7.2　设置共享文件夹 52 2.7.3　文本编辑器vim的安装 53 2.7.4　g++和make的安装 53 2.7.5　TFTP服务的安装 53 2.7.6　NFS服务的安装 54 2.7.7　交叉编译工具的安装 55 习题与练习 57 第3章　文件I/O编程 58 3.1　系统调用 58 3.1.1　基本概念 58 3.1.2　系统调用实现文件I/O操作 59 3.2　标准C库完成文件I/O操作 67 3.2.1　文件打开和关闭 68 3.2.2　错误处理 69 3.2.3　文件定位 69 3.2.4　文件读写 70 3.3　S5P6818文件操作实例 75 3.3.1　显示图片 75 3.3.2　获取触摸屏坐标 77 习题与练习 79 第4章　进程与线程 80 4.1　进程 80 4.1.1　进程的定义 80 4.1.2　进程控制块 81 4.1.3　进程的标识 81 4.1.4　进程状态 81 4.2　进程控制编程 82 4.2.1　创建进程 82 4.2.2　exec系列函数 84 4.2.3　等待进程结束 87 4.2.4　进程终止 91 4.3　进程间通信 92 4.3.1　进程间通信概述 92 4.3.2　管道通信 93 4.3.3　消息队列 99 4.3.4　信号 104 4.3.5　共享内存 114 4.3.6　信号量 117 4.3.7　网络通信 121 4.4　多线程编程 137 4.4.1　多线程概述 137 4.4.2　线程的基本操作 138 习题与练习 141 第5章　基于Cortex-A53处理器的 硬件平台 142 5.1　Cortex-A53处理器 142 5.1.1　功能及特点 142 5.1.2　支持的数据类型 143 5.1.3　内核工作模式 144 5.1.4　存储系统 145 5.1.5　指令流水线 146 5.1.6　寄存器组织 148 5.1.7　基于Cortex-A53的S5P6818 处理器 151 5.2　GEC6818开发平台简介 152 5.3　通用I/O接口 154 5.3.1　GPIO功能简介 154 5.3.2　S5P6818处理器的GPIO控制器 详解 154 5.3.3　GPIO控制器案例 156 5.4　外部中断 160 5.4.1　ARM异常中断简介 160 5.4.2　S5P6818中断机制分析 160 5.4.3　按键中断电路与程序设计 163 5.5　UART串口通信 169 5.5.1　异步串行通信原理 169 5.5.2　S5P6818 UART控制器 170 5.5.3　UART电路与程序设计 171 习题与练习 176 第6章?设备驱动程序设计 178 6.1　Linux驱动开发概述 178 6.1.1　设备驱动的作用 178 6.1.2　设备驱动的分类 179 6.1.3　Linux设备驱动与整个软硬件 系统的关系 179 6.2　内核模块 180 6.2.1　第一个内核模块程序 181 6.2.2　模块的编译 182 6.2.3　模块的加载与卸载 182 6.3　字符设备驱动 183 6.3.1　字符设备驱动结构 183 6.3.2　LED驱动开发 187 6.3.3　直流电机驱动 193 6.3.4　PWM驱动 199 习题与练习 204 第7章　Linux系统移植 205 7.1　U-Boot编译与移植 205 7.1.1　BootLoader基本概念 206 7.1.2　U-Boot编译 208 7.1.3　U-Boot命令 211 7.1.4　U-Boot启动编译链接过程 216 7.1.5　U-Boot启动代码分析 222 7.2　Linux编译与移植 226 7.2.1　Linux基本概念 226 7.2.2　Makefile与Kconfig分析 229 7.2.3　内核编译与下载 239 7.2.4　Linux内核配置选项 242 7.2.5　Linux内核启动过程描述 246 7.2.6　基于设备树的LED配置 254 7.3　Linux文件系统制作 256 7.3.1　文件系统概念 256 7.3.2　制作根文件系统 257 习题与练习 263 第8章　Qt图形编程 264 8.1　Qt简介 264 8.2　Qt安装 265 8.2.1　Qt安装 265 8.2.2　创建第一个Qt工程 267 8.2.3　安装移植好的Qt Embedded库 273 8.3　设计Qt界面实现LED灯控制 274 8.3.1　新建工程led_control_cw 274 8.3.2　添加led.h 274 8.3.3　添加led.cpp 274 8.3.4　设计界面 276 8.3.5　编辑代码 276 8.3.6　编译下载 278 习题与练习 279 第9章　嵌入式项目实战 280 9.1　系统功能要求 280 9.2　部分硬件电路 281 9.3　系统程序设计 283 习题与练习 297 参考文献 298