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嵌入式系统设计与应用-基于ARM Cortex-A8和Linux
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嵌入式系统设计与应用-基于ARM Cortex-A8和Linux

作者：王剑
出版社：清华大学出版社出版时间：2017-02-01
开本： 32开 页数： 375
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嵌入式系统设计与应用-基于ARM Cortex-A8和Linux 版权信息

嵌入式系统设计与应用-基于ARM Cortex-A8和Linux 本书特色

本书选择当前嵌入式系统领域里具有代表性的ARM CortexA8处理器和嵌入式Linux操作系统作为分析对象，从嵌入式系统的发展历史和特点出发，对A8嵌入式处理器的体系结构、存储系统、中断系统、ARM指令集和S5PV210微处理器进行详细介绍。在此基础上，阐述ARMlinux内核、Linux文件系统、Linux移植及调试方法、驱动程序的设计等内容；选择Qt图形界面程序和SQLite数据库这两个有代表性的嵌入式应用软件进行介绍； 介绍传统嵌入式系统的设计方法和引入了“协同设计”概念的嵌入式系统设计方法，并介绍三个嵌入式系统应用案例以增强读者的理解。 本书可以作为高等学校计算机、电子、电信类专业的教材，也可以作为嵌入式开发相关人员的参考用书。

嵌入式系统设计与应用-基于ARM Cortex-A8和Linux 内容简介

（1）以ARM Cortex-A8处理器架构作为系统核心处理器架构，从作者自身从事的科研项目和实践活动出发，选择了具有一定实用价值、包含交叉学科知识且反映嵌入式系统与物联网技术结合的三个项目实例。这些实例不仅从理论上深化拓展嵌入式系统设计方法和理念，也从实践角度提出“碰到问题如何运用所学知识解决问题”的观点，促进学生学以致用思想的升华。（2）本书增加Qt和SQLite数据库相关知识，以满足日益增长的嵌入式系统UI设计与数据处理需求，更能满足智能移动平台开发的需要。（3）本书配套教学课件、习题和源代码。

嵌入式系统设计与应用-基于ARM Cortex-A8和Linux 目录

目录 第1章嵌入式系统概述 1.1嵌入式系统简介 1.1.1嵌入式系统的产生 1.1.2嵌入式系统的定义、特点和分类 1.1.3嵌入式系统的两种应用模式 1.1.4嵌入式系统的典型组成 1.2嵌入式微处理器 1.2.1嵌入式微处理器简介 1.2.2主流嵌入式微处理器 1.3嵌入式操作系统 1.3.1嵌入式Linux 1.3.2Windows CE 1.3.3Symbian 1.3.4Android 1.3.5μC/OSⅡ 1.3.6VxWorks 1.4嵌入式系统的应用领域和发展趋势 1.4.1嵌入式系统的应用领域 1.4.2嵌入式系统的发展趋势 1.5本章小结 习题 第2章ARM处理器体系结构 2.1ARM处理器概述 2.1.1ARM处理器简介 2.1.2ARM体系结构发展 2.1.3ARM处理器系列主要产品 2.1.4ARM开发工具简介 2.2CortexA8处理器架构 2.3CortexA8处理器工作模式和状态 2.3.1CortexA8处理器工作模式 2.3.2CortexA8处理器状态 嵌入式系统设计与应用——基于ARM CortexA8和Linux 2.4CortexA8存储器管理 2.4.1ARM的基本数据类型 2.4.2浮点数据类型 2.4.3大/小端存储模式 2.4.4寄存器组 2.4.5CortexA8存储系统 2.5CortexA8异常处理 2.5.1异常向量和优先级 2.5.2异常响应过程 2.5.3异常返回过程 2.5.4CortexA8处理器S5PC100中断机制 2.6本章小结 习题 第3章ARM指令集 3.1ARM指令集概述 3.1.1指令格式 3.1.2指令的条件码 3.2ARM指令的寻址方式 3.2.1立即寻址 3.2.2寄存器寻址 3.2.3寄存器间接寻址 3.2.4寄存器移位寻址 3.2.5变址寻址 3.2.6多寄存器寻址 3.2.7相对寻址 3.2.8堆栈寻址 3.2.9块复制寻址 3.3ARM指令简介 3.3.1跳转指令 3.3.2数据处理指令 3.3.3程序状态寄存器处理指令 3.3.4加载/存储指令 3.3.5协处理器指令 3.3.6异常产生指令 3.4Thumb指令简介 3.5ARM汇编语言编程简介 3.5.1伪操作 3.5.2伪指令 3.5.3汇编语句格式 3.5.4汇编语言的程序结构 3.6C语言与汇编语言的混合编程 3.6.1C程序中内嵌汇编 3.6.2汇编中访问C语言程序变量 3.6.3ARM中的汇编和C语言相互调用 3.7本章小结 习题 第4章S5PV210微处理器与接口 4.1基于S5PV210微处理器的硬件平台体系结构 4.1.1S5PV210处理器简介 4.1.2S5PV210内部各模块介绍 4.2存储系统 4.2.1S5PV210的地址空间 4.2.2S5PV210启动流程 4.3时钟系统 4.3.1S5PV210时钟概述 4.3.2S5PV210的时钟结构 4.4GPIO接口 4.4.1GPIO概述 4.4.2GPIO寄存器 4.4.3GPIO操作步骤 4.4.4一个LED灯的例子 4.5串行通信接口 4.5.1串行通信方式 4.5.2RS232C串行接口 4.5.3S5PV210的异步串行通信 4.5.4S5PV210的UART寄存器 4.5.5UART通信示例 4.6A/D转换器 4.7本章小结 习题 第5章ARMLinux内核 5.1ARMLinux概述 5.1.1GNU/Linux操作系统的基本体系结构 5.1.2ARMLinux内核版本及特点 5.1.3ARMLinux内核的主要架构及功能 5.1.4Linux内核源码目录结构 5.2ARMLinux进程管理 5.2.1进程的表示和切换 5.2.2进程、线程和内核线程 5.2.3进程描述符task_struct的几个特殊字段 5.2.4do_fork()函数 5.2.5进程的创建 5.2.6线程和内核线程的创建 5.2.7进程的执行——exec函数族 5.2.8进程的终止 5.2.9进程的调度 5.3ARMLinux内存管理 5.3.1ARMLinux内存管理概述 5.3.2ARMLinux虚拟存储空间及分布 5.3.3进程空间描述 5.3.4物理内存管理 5.3.5基于slab分配器的管理技术 5.3.6内核非连续内存分配(vmalloc) 5.3.7页面回收简述 5.4ARM_Linux模块 5.4.1LKM的编写和编译 5.4.2LKM版本差异比较 5.4.3模块的加载与卸载 5.4.4工具集moduleinittools 5.5ARMLinux中断管理 5.5.1ARM_Linux中断的一些基本概念 5.5.2内核异常向量表的初始化 5.5.3Linux中断处理 5.5.4内核版本2.6.38后的中断处理系统的一些改变——通用中断 子系统 5.6ARMLinux系统调用 5.7本章小结 习题 第6章Linux文件系统 6.1Linux文件系统概述 6.2ext2文件系统格式 6.2.1ext2文件系统 6.2.2目录结构 6.3ext3和ext4文件系统 6.3.1ext3文件系统 6.3.2ex4文件系统 6.4嵌入式文件系统JFFS2 6.4.1嵌入式文件系统 6.4.2JFFS2嵌入式文件系统 6.5YAFFS与YAFFS2文件系统简介 6.5.1YAFFS文件系统 6.5.2YAFFS2文件系统简介 6.6根文件系统 6.6.1根文件系统概述 6.6.2根文件系统的制作工具——BusyBox 6.6.3YAFFS2文件系统的创建 6.7本章小结 习题 第7章嵌入式Linux系统移植及调试 7.1BootLoader基本概念与典型结构 7.1.1BootLoader基本概念 7.1.2BootLoader的操作模式 7.1.3BootLoader的典型结构 7.1.4常见的BootLoader 7.2UBoot 7.2.1UBoot概述 7.2.2UBoot启动的一般流程 7.2.3UBoot环境变量 7.2.4UBoot命令 7.3交叉开发环境的建立 7.4交叉编译工具链 7.4.1交叉编译工具链概述 7.4.2工具链的构建方法 7.4.3交叉编译工具链的主要工具 7.4.4Makefile 7.5嵌入式Linux系统移植过程 7.5.1UBoot移植 7.5.2内核的配置、编译和移植 7.6GDB调试器 7.7远程调试 7.7.1远程调试工具的构成 7.7.2通信协议——RSP 7.7.3远程调试的实现方法及设置 7.7.4远程调试应用实例方法 7.8内核调试 7.8.1printk() 7.8.2KDB 7.8.3Kprobes 7.8.4KGDB 7.9本章小结 习题 第8章设备驱动程序设计 8.1设备驱动程序开发概述 8.1.1Linux设备驱动程序分类 8.1.2驱动程序的处理过程 8.1.3设备驱动程序框架 8.1.4驱动程序的加载 8.2内核设备模型 8.2.1设备模型功能 8.2.2sysfs 8.2.3sysfs的实现机制kobject 8.2.4设备模型的组织——platform总线 8.3字符设备驱动设计框架 8.3.1字符设备的重要数据结构 8.3.2字符设备驱动框架 8.4GPIO驱动概述 8.4.1gpiolib关键数据结构 8.4.2GPIO的申请和注册 8.5I2C总线驱动设计 8.5.1I2C总线概述 8.5.2I2C驱动程序框架 8.5.3关键数据结构 8.5.4I2C核心接口函数 8.5.5I2C设备驱动的通用方法 8.6块设备驱动程序设计概述 8.6.1块设备驱动整体框架 8.6.2关键数据结构 8.6.3块设备的请求队列操作 8.7嵌入式网络设备驱动设计 8.7.1网络设备驱动程序框架 8.7.2网络设备驱动程序关键数据结构 8.7.3网络设备驱动程序设计方法概述 8.8网络设备驱动程序示例——网卡DM9000驱动程序分析 8.9本章小结 习题 第9章Qt图形界面应用程序开发基础 9.1Qt简介 9.2Qt 5概述 9.2.1Qt 5简介 9.2.2通过“帮助”菜单了解Qt 5的组成——模块 9.2.3Linux下Qt开发环境的安装与集成 9.2.3Qt Creator功能和特性 9.3信号和插槽机制 9.4Qt程序设计 9.4.1helloworld程序 9.4.2多窗口应用程序 9.5Qt数据库应用 9.5.1数据库驱动 9.5.2Qt与SQLite数据库的连接 9.5.3SQL模型 9.6本章小结 习题 第10章SQLite数据库 10.1SQLite数据库概述 10.1.1基于Linux平台的嵌入式数据库概述 10.1.2SQLite的特点 10.1.3SQLite的体系结构 10.2SQLite安装 10.3SQLite的常用命令 10.4SQLite的数据类型 10.5SQLite的API函数 10.5.1核心C API函数 10.5.2扩充C API函数 10.6本章小结 习题 第11章嵌入式系统的开发设计案例 11.1嵌入式系统设计方法介绍 11.1.1传统的嵌入式系统设计方法 11.1.2“协同设计”概念的嵌入式系统设计方法 11.2基于ARM的嵌入式Web服务器设计实例 11.2.1系统环境搭建 11.2.2Web服务器原理 11.2.3嵌入式Web服务器设计 11.3物联网网关设计实例 11.3.1背景介绍——环境监测系统平台整体架构 11.3.2网关节点硬件设计方案 11.3.3系统软件设计 11.3.4数据库建设 11.4智能无人值守实验室监控系统设计实例 11.4.1系统总体框架 11.4.2学生选课预约 11.4.3门禁系统 11.4.4ZigBee网络的网络拓扑及路由协议 11.4.5Qt的使用 11.5本章小结 参考文献
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