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第一章 嵌入式系统概述1

1.1 嵌入式系统的定义1

1.2 嵌入式处理器简介2

1.2.1 MIPS2

1.2.2 Power PC3

1.2.3 ARM3

1.2.4 DSP系列3

1.2.5 SoPC3

1.3 嵌入式操作系统简介4

1.3.1 Windows CE4

1.3.2 VxWorks4

1.3.3 uC/OS5

1.3.4 Linux6

1.4 本书所使用的软硬件环境7

1.4.1 实验环境7

1.4.2 下载文件内容9

1.5 实验：安装Linux操作系统10

第二章 Linux作为开发平台18

2.1 Linux操作系统入门18

2.1.1 文件操作命令19

2.1.2 man命令24

2.1.3 vi命令25

2.1.4 bash相关命令与技巧26

2.1.5 进程和作业管理31

2.1.6 系统管理类命令33

2.1.7 其他命令34

2.2 GCC及GNU工具简介40

2.2.1 gcc用法简介40

2.2.2 binutils简介42

2.2.3 GNU工具应用示例44

2.3 Makefile简介46

2.3.1 Makefile基本语法46

2.3.2 Makefile中变量的用法49

2.3.3 Makefile中的函数50

2.4 交叉编译原理52

2.4.1 交叉工具链的生成52

2.4.2 自动生成工具链57

2.5 boot loader简介59

2.5.1 RedBoot简介60

2.5.2 U-Boot简介63

2.6 实验：开发环境建立68

第三章 ARM体系结构与指令系统82

3.1 ARM处理器概述82

3.2 ARM指令集结构83

3.2.1 指令集设计83

3.2.2 RISC体系结构86

3.2.3 ARM指令集结构87

3.3 ARM流水线组织88

3.3.1 流水线技术88

3.3.2 ARM架构的流水线设计89

3.4 ARM存储器结构91

3.4.1 存储器层次91

3.4.2 Cache92

3.4.3 存储器管理96

3.5 ARM寄存器组织99

3.5.1 ARM处理器模式99

3.5.2 ARM状态下的寄存器100

3.5.3 Thumb状态下的寄存器104

3.5.4 协处理器寄存器106

3.6 ARM I/O结构107

3.6.1 AMBA总线108

3.6.2 存储器和存储器映像I/O108

3.6.3 中断和直接存储器存取110

3.7 ARM体系结构版本及命名方法111

3.7.1 ARM体系结构版本111

3.7.2 ARM体系的变种113

3.7.3 ARM/Thumb体系结构版本的命名格式114

3.8 ARM处理器核115

3.8.1 ARM7系列116

3.8.2 ARM9系列116

3.8.3 ARM10系列118

3.8.4 Intel XScale119

3.9 ARM指令系统120

3.9.1 ARM指令概述120

3.9.2 ARM数据处理指令121

3.9.3 ARM Load/Store存储器访问指令126

3.9.4 ARM转移指令132

3.9.5 ARM协处理器指令133

3.9.6 ARM信号处理指令135

3.9.7 ARM异常及中断指令136

3.9.8 Thumb指令简介139

3.10 ARM汇编语言程序设计139

3.10.1 ARM汇编中的语句格式140

3.10.2 ARM汇编中的指示符140

3.10.3 ARM汇编中的伪指令142

3.10.4 ARM汇编语言程序格式144

3.11 实验：ARM汇编语言程序设计144

第四章 处理器与开发板149

4.1 AT91SAM9261芯片概述149

4.2 处理器内存布局151

4.3 AT91SAM9261内部启动逻辑153

4.4 AT91SAM9261的集成外设154

4.4.1 时钟发生器155

4.4.2 高级中断控制器158

4.4.3 通用IO管脚160

4.4.4 通用串行口163

4.4.5 SPI总线166

4.4.6 I2C总线169

4.5 嵌入式开发板172

4.5.1 可编程模块173

4.5.2 触摸屏控制器175

4.5.3 TFT LCD接口177

4.6 实验：控制片上外设179

第五章 嵌入式Linux基本原理181

5.1 操作系统概述181

5.1.1 操作系统的分类181

5.1.2 嵌入式操作系统的特点182

5.1.3 操作系统的基本概念183

5.1.4 嵌入式操作系统的其他关注点184

5.2 操作系统基本功能模块185

5.2.1 内存管理185

5.2.2 进程管理190

5.2.3 设备管理198

5.3 编译Linux内核203

5.3.1 Linux内核代码结构203

5.3.2 内核编译步骤205

5.3.3 Linux内核启动流程209

5.4 Linux文件组织结构简介211

5.4.1 Linux文件目录211

5.4.2 Linux文件系统的建立213

5.5 实验：构造嵌入式Linux环境218

第六章 Linux环境程序设计223

6.1 shell脚本编程223

6.1.1 脚本编程简介223

6.1.2 shell脚本介绍224

6.2 Linux环境程序基础230

6.2.1 文件处理230

6.2.2 进程相关235

6.2.3 信号239

6.3 Linux下的串口编程241

6.4 Linux下的网络编程243

6.4.1 网络通信基本原理244

6.4.2 socket编程与相关数据结构245

6.4.3 TCP网络通信程序的流程248

6.4.4 同时操作多个文件描述符254

6.4.5 UDP编程258

6.5 程序调试原理262

6.5.1 程序的加载和运行262

6.5.2 设置程序的断点和单步调试264

6.5.3 其他常用的命令265

6.5.4 远程调试265

6.6 软件版本控制266

6.6.1 Git简介267

6.6.2 Git分支271

6.7 实验：Linux平台C编程273

第七章 Linux模块化驱动程序原理276

7.1 Linux驱动编写基础276

7.1.1 最简单的Linux驱动示例277

7.1.2 printk函数简介281

7.2 内核的编译系统283

7.2.1 内核的Makefile283

7.2.2 Kconfig文件284

7.3 字符设备驱动的编写285

7.3.1 字符设备的注册与注销286

7.3.2 重要的数据结构288

7.3.3 内核数据和用户数据的交换290

7.3.4 ioctl接口291

7.3.5 内存资源的访问293

7.3.6 互斥与信号量295

7.3.7 阻塞I/O的处理299

7.3.8 硬件中断的处理301

7.3.9 计时与延时304

7.3.10 其他一些常用技术306

7.3.11 关键的内核头文件307

7.4 Linux设备驱动模型308

7.5 实验：Linux驱动程序设计311

第八章 嵌入式Linux图形编程316

8.1 常见的图形编程工具316

8.2 Qt编程入门318

8.2.1 信号与槽318

8.2.2 Qt版本的Hello World321

8.2.3 QWidget简介323

8.2.4 使用Qt的图形部件324

8.2.5 自定义Widget327

8.2.6 qmake的更多用法329

8.3 Qt编程的可视化辅助设计工具331

8.3.1 Qt Designer简介331

8.3.2 ui文件的使用方法333

8.4 完全面向Qt编程337

8.4.1 简单数据类型338

8.4.2 文件输入／输出340

8.4.3 网络编程341

8.5 发布Qt程序343

8.5.1 Qt程序的国际化343

8.5.2 将数据嵌入程序346

8.6 Qt的嵌入式应用347

8.6.1 交叉编译Qt347

8.6.2 配置嵌入式Qt环境348

8.7 实验：嵌入式图形程序设计349

附录A 使用QEMU完成实验351

A.1 QEMU简介351

A.2 flash操作的仿真352

A.3 使用网络文件系统355

A.4 使用QEMU的虚拟硬件357

附录B 使用OpenEmbedded构建文件系统360

B.1 OpenEmbedded简介360

B.2 配置和使用OpenEmbedded361

参考文献363