嵌入式系统设计与开发教程

本书以智能家居系统的实现为主线，介绍了基于ARM处理器和Linux操作系统的嵌入式系统开发技术。本书的主要内容包括嵌入式系统概述及智能家居系统设计项目分析，建立开发环境，Linux系统程序设计基础，Qt应用程序开发，基于嵌入式Linux系统的驱动程序设计，嵌入式数据库，嵌入式系统的移植等。本书案例丰富，叙述清晰，深入浅出，章节内容安排符合学生的认知规律，与实践应用结合紧密，同时配有知识点视频，扫描书中二维码即可观看，教案、程序源代码等资料可登录华信教育资源网免费下载。本书可作为高等院校电子、通信和计算机等专业嵌入式系统课程的教材，也可作为嵌入式开发爱好者的学习参考书。

目录 第1章　嵌入式系统概述及智能家居系统设计项目分析 1 1.1　 本章目标 1 1.2　 嵌入式系统概述 1 1.2.1　嵌入式系统的定义和特点 1 1.2.2　嵌入式系统的结构 3 1.2.3　嵌入式处理器 5 1.2.4　嵌入式操作系统 7 1.3　 智能家居系统设计项目分析 9 1.3.1　智能家居系统的硬件设计 10 1.3.2　智能家居系统的软件设计 13 1.4　 习题 14 第2章　建立开发环境 15 2.1　 本章目标 15 2.2　 安装虚拟机VMware Workstation 16 2.2.1　安装虚拟机的步骤 16 2.2.2　解决使用虚拟机的常见问题 19 2.3　 虚拟机加载Ubuntu镜像文件 20 2.4　 实现主机与虚拟机之间的文件传输 22 2.4.1　利用共享目录传输文件 22 2.4.2　利用第三方工具传输文件 24 2.5　 USB转串口驱动的安装 28 2.6　 ADB驱动安装 29 第3章　Linux系统程序设计基础 30 3.1　 本章目标 30 3.2　 Linux系统常用操作命令 30 3.2.1　文件目录相关命令 31 3.2.2　系统操作命令 35 3.2.3　文件打包压缩相关命令 36 3.2.4　网络相关命令 38 3.2.5　获取联机帮助命令 38 3.3　 Vim文本编辑器 39 3.3.1　Vim编辑器的操作模式 39 3.3.2　Vim编辑器各操作模式的功能键 40 3.4　 GCC编译工具 41 3.4.1　GCC识别的文件类型 41 3.4.2　GCC语法格式 41 3.4.3　GCC编译过程 42 3.4.4　GCC编译控制选项 42 3.5　 GDB调试工具 43 3.5.1　GDB介绍 43 3.5.2　GDB基本命令 44 3.5.3　GDB调试范例 44 3.6　 makefile工程管理 46 3.6.1　认识makefile 46 3.6.2　简单计算器程序的makefile文件编写 47 3.6.3　makefile变量 51 3.7　 文件操作 53 3.7.1　文件打开和关闭 53 3.7.2　文件读写 55 3.7.3　文件定位 57 3.7.4　设备控制接口 58 3.8　 多线程编程 59 3.9　 习题 62 第4章　Qt应用程序开发 65 4.1　 本章目标 65 4.2　 嵌入式GUI概述 65 4.2.1　X窗口系统 66 4.2.2　MicroWindows 67 4.2.3　MiniGUI 67 4.2.4　Qt/Embedded 67 4.3　 Qt程序开发基础 68 4.3.1　Qt中的主要类 68 4.3.2　信号和槽机制 69 4.3.3　元对象系统 71 4.3.4　构建Qt开发环境 71 4.4　 Qt程序开发实例 75 4.4.1　最简单的Qt程序 75 4.4.2　编写并运行Qt测试程序 78 4.5　 智能家居控制系统终端GUI设计 82 4.6　 习题 84 第5章　基于嵌入式Linux系统的驱动程序设计 85 5.1　 本章目标 85 5.2　 Linux系统内核模块 86 5.2.1　Linux系统的模块机制 86 5.2.2　内核模块的程序结构 86 5.2.3　内核模块的编译 87 5.2.4　模块相关操作命令 88 5.2.5　内核调试技术 89 5.2.6　带参数的内核模块 90 5.2.7　内核符号的导出 92 5.3　 设备驱动 93 5.3.1　设备驱动程序的概念和设备的分类 93 5.3.2　设备文件和设备号 94 5.4　 字符设备驱动 97 5.4.1　申请和释放设备号 97 5.4.2　设备的注册与注销 98 5.4.3　自动生成设备文件 99 5.4.4　驱动程序接口函数的实现 101 5.4.5　驱动程序框架及其测试程序 105 5.5　 虚拟字符设备驱动及其测试 110 5.5.1　驱动程序 110 5.5.2　简单测试程序 112 5.5.3　基于Qt的虚拟字符设备驱动测试程序 113 5.6　 项目实例1――LED驱动 116 5.6.1　LED硬件接口 116 5.6.2　内存映射及读写操作 118 5.6.3　BSP提供的接口函数 119 5.6.4　LED驱动程序 120 5.6.5　测试程序 123 5.7　 项目实例2――PWM蜂鸣器驱动程序 124 5.7.1　PWM硬件电路 124 5.7.2　PWM定时器的使用原理 125 5.7.3　PWM定时器的寄存器 125 5.7.4　定时器的PWM输出工作流程 127 5.7.5　驱动程序 128 5.7.6　简单测试程序 132 5.7.7　PWM音乐播放器设计 133 5.8　 项目实例3――按键驱动 135 5.8.1　中断相关函数 136 5.8.2　独立按键驱动 137 5.9　 项目实例4――温度传感器驱动 140 5.10　 项目实例5――步进电机驱动 145 5.11　 习题 151 第6章　嵌入式数据库 153 6.1　 本章目标 153 6.2　 嵌入式数据库概述 153 6.2.1　嵌入式数据库的分类 155 6.2.2　常用的嵌入式数据库 157 6.3　 SQLite数据库 159 6.3.1　SQLite数据库简介 159 6.3.2　SQLite数据库的使用 160 6.3.3　SQLite数据库的移植 170 6.4　 教学管理系统实例 173 6.5　 习题 179 第7章　嵌入式系统的移植 180 7.1　 本章目标 180 7.2　 嵌入式交叉编译环境的构建 181 7.2.1　宿主机和目标机的连接方式 181 7.2.2　串口传输 182 7.2.3　交叉编译环境的构建 184 7.2.4　Flash烧写步骤 185 7.3　 BootLoader程序 189 7.3.1　BootLoader的工作模式 189 7.3.2　BootLoader的工作流程 190 7.3.3　常用的BootLoader 191 7.3.4　U-Boot引导程序 192 7.4　 Linux操作系统的剪裁和编译 195 7.4.1　内核源代码结构 195 7.4.2　内核的剪裁与编译 196 7.4.3　在内核中增加驱动模块 198 7.5　 文件系统的移植 199 7.5.1　文件系统介绍 200 7.5.2　BusyBox 202 7.5.3　嵌入式文件系统的移植 202 7.6　 习题 208 参考文献 210