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目录1

第1章　嵌入式系统1

1.1 关于嵌入式系统1

1.1.1 嵌入式系统概念1

1.1.2　嵌入式处理器2

1.2　关于嵌入式操作系统4

1.2.1　从嵌入式系统到嵌入式操作系统4

1.2.2　典型的嵌入式操作系统5

1.3　嵌入式操作系统的应用7

1.4　典型嵌入式系统9

1.4.1 VxWorks和pSOS9

1.4.2 OSKit16

1.4.3 Palm OS21

1.4.4 μC/OS和μC/OS-Ⅱ24

1.4.5 QNX实时操作系统28

第2章 Linux33

2.1 Linux简介33

2.1.1 Linux的历史33

2.1.2 Linux的发行版本34

2.1.3 Linux的特点36

2.2 Linux内核37

2.2.1 内核概况37

2.2.2　进程管理39

2.2.3　存储管理47

2.2.4　文件系统管理58

2.2.5 设备管理68

2.2.6　系统启动73

2.3　Linux应用75

2.3.1　Linux在大型服务器上的应用75

2.3.2　Linux在桌面端的应用76

2.3.3　Linux在嵌入式环境中的应用77

2.4　主流嵌入式Linux系统78

2.4.1 uClinux78

2.4.2 RTLinux和RTAI80

2.4.3 MontaVista Linux84

2.4.4　LynxOS87

第3章　嵌入式系统开发过程90

3.1 需求分析和概要设计90

3.1.1 嵌入式系统的概念和组成90

3.1.2　系统需求分析90

3.1.3　系统结构模型建立方式91

3.1.4　系统结构模型实现流程92

3.2　硬件93

3.2.1 嵌入式处理器93

3.2.2　存储设备94

3.2.3　外围设备95

3.2.4　典型的嵌入式系统开发平台97

3.2.5　Lineo的μCSimm98

3.2.6　ARM的ARM Evaluator-7T102

3.3　软件106

3.3.1 嵌入式系统的软件组成106

3.3.2　嵌入式软件的基本开发流程109

3.3.3　嵌入式操作系统110

3.4　嵌入式系统软件开发过程111

3.4.1　开发111

3.4.2　编译和连接112

3.4.3　重定位和下载113

3.4.4　调试113

第4章　嵌入式Linux系统的开发技术116

4.1 快速启动116

4.2　开机画面121

4.2.1　隐藏字符信息121

4.2.2　显示用户定义的画面122

4.3　ramdisk技术123

4.4　系统小型化125

4.4.1 内核配置125

4.4.2　嵌入式C库127

4.4.3　小型shell130

4.5 系统移植132

4.5.1　建立交叉编译环境132

4.5.2　内核移植136

4.5.3　bootloader139

第5章　嵌入式Linux系统的进程141

5.1 Linux在实时方面的缺陷141

5.2　Linux实时化的关键问题143

5.3　Linux实时化改造的典型方法144

5.3.1　外部实时性扩展144

5.3.2 内部实时性改造160

5.4　实时应用程序的编写164

5.5　实时程序的测试167

第6章　嵌入式Linux系统的存储管理169

6.1 缺少MMU支持的内存管理169

6.1.1　3种内存管理模型170

6.1.2　标准Linux的内存管理170

6.1.3 μClinux的内存管理171

6.1.4　μClinux内存管理的局限性172

6.2　μClinux内存管理的实现173

6.2.1 内存管理数据结构173

6.2.2　物理空间管理174

6.2.3 内核内存的申请和释放175

6.2.4　内存映射176

6.3 内存管理模块的启动初始化178

6.3.1　setup_arch（）178

6.3.2　paing_init（）179

6.3.3 free_area_init（）180

6.3.4 mem_init（）180

6.4　可执行程序的加载180

6.4.1　用户程序的内存分布180

6.4.2　reloc段机制181

6.4.3 flat可执行文件格式182

6.4.4　执行文件加载流程183

第7章　嵌入式Linux系统的文件系统187

7.1　嵌入式系统的存储187

7.2　文件系统类型188

7.2.1 cramfs188

7.2.2　romfs190

7.3 日志文件系统193

7.3.1 文件系统完整性193

7.3.2 日志文件系统194

7.3.3　jffs与jffs2文件系统195

7.3.4 ReiserFS文件系统197

7.3.5 ext3文件系统198

7.3.6 xfs文件系统199

7.4　文件系统的目录结构200

7.4.1　/etc目录201

7.4.2　/bin目录204

7.4.3　/sbin目录205

7.4.4　/dev目录206

7.5 小结207

第8章　嵌入式Linux的GUI208

8.1 嵌入式GUI208

8.1.1 嵌入式GUI的概念208

8.1.2　一些成熟的嵌入式GUI209

8.2　典型的嵌入式GUI—Microwindows210

8.2.1　Microwindows的设备驱动211

8.2.2　与设备无关的图形引擎214

8.2.3 Nano-X的窗口管理和API218

8.2.4　Microwindows在Linux Frame Buffer上运行229

8.3 其他知名嵌入式GUI230

8.3.1 面向实时的MiniGUI230

8.3.2　应用广泛的Qt/Embedded232

8.4 嵌入式GUI的应用233

8.4.1 嵌入式GUI上的其他软件233

8.4.2 嵌入式GUI的应用236

8.5　小结237

第9章　嵌入式Linux系统的网络互联及其优化技术238

9.1　嵌入式Internet及其应用238

9.1.1　嵌入式Internet技术的兴起238

9.1.2　嵌入式Internet技术240

9.2　网络协议栈的定制243

9.2.1 Linux的网络代码分布及特点243

9.2.2　网络部分内核编译配置245

9.2.3　TCP/IP协议的定制247

9.3 Linux中TCP/IP协议应用优化技术253

9.3.1 实现快速上下文切换的设想253

9.3.2 网络服务器255

9.4　Linux IP报文转发及防火墙实现分析260

9.4.1　IP数据报文流260

9.4.2　netfilter框架263

9.4.3　netfilter的网络地址转换（NAT）的实现267

9.4.4　IPTables:netfilter体系的规则载体271

9.5　基于Linux的家庭网关及其优化技术273

9.5.1 改变网络设备的工作模式274

9.5.2　转发报文不再往上经由IP层277

9.5.3 NAT的重写280

第10章　嵌入式系统集成开发环境286

10.1.1　集成开发环境287

10.1　综述287

10.1.2　嵌入式软件开发288

10.1.3　Python开发环境291

10.2　代码编辑模块292

10.2.1　代码编辑功能292

10.2.2　PygtkScintilla293

10.2.3　EideP代码编辑模块的实现294

10.3　软件调试模块296

10.3.1　软件调试功能简介296

10.3.2 gdb前端（front-end）软件分析297

10.3.3 gdb图形前端的实现298

10.3.4　输出信息提取的实现300

10.3.5　功能实现301

10.4　JTAG在线调试的实现302

10.4.1　标准的JTAG协议303

10.4.2 PXA255中JTAG调试接口协议305

10.4.3 PXA255中debug相关的寄存器及其访问方式307

10.4.4　PXA255中debug相关的JTAG命令312

10.4.5 JTAG在线调试实现思想314

10.4.6 底层JTAG操作模块315

10.4.7 host debugger318

10.4.8 Pygdbserver326

10.4.9 debug handler329

10.4.10　用JTAG调试的例子333

10.5 小结335

第11章　嵌入式系统案例——机顶盒336

11.1　机顶盒需求分析336

11.1.1　机顶盒基本概念336

11.1.2　所需功能337

11.2　机顶盒概要设计338

11.2.1　建立需求库338

11.2.2　进行需求映射339

11.3　机顶盒硬件设计340

11.4　机顶盒软件设计341

11.4.1　GUI设计343

11.4.2　系统裁减和压缩348

11.4.3 网络设计355

11.4.4　系统启动优化358

11.5　小结359

第12章　嵌入式系统案例——宽带路由器360

12.1　宽带路由器及Nanos操作系统360

12.1.1　典型宽带路由器的功能360

12.1.2　Nanos操作系统361

12.2　操作系统的设计361

12.2.1　Nanos操作系统的设计思想361

12.2.2　关键部分的设计思想362

12.3.1　任务状态363

12.3　任务管理的实现363

12.3.2 任务控制块和就绪表364

12.3.3　任务的创建与删除366

12.3.4　任务等待和挂起367

12.3.5　任务调度368

12.3.6　信号量369

12.4　内存管理的实现371

12.4.1 内存寻址371

12.4.2　伙伴系统算法373

12.4.3　Cache与Slab分配器375

12.5 中断与异常378

12.6　Nanos的PCI总线驱动和8139网卡驱动380

12.6.1　PCI总线驱动380

12.6.2 设计通用PCI设备驱动接口383

12.6.3　rtl8139网卡驱动程序的实现384

12.7.1　系统的引导386

12.7　操作系统的初始化386

12.7.2　内存管理的初始化387

12.7.3　其他部分的初始化388

12.8　网卡的半轮询工作模式389

12.9　网络地址转换——NAT391

12.9.1　模块的定义391

12.9.2　NAT模块392

12.9.3　模块的实现393

12.10　小结406

第13章　嵌入式系统案例——基于Linux的家用网关407

13.1 系统概述407

13.1.1　硬件设计407

13.1.2　软件设计408

13.1.3　准备工作408

13.2　搭建基本系统409

13.2.1　编译工具链410

13.2.2 内核的编译411

13.2.3　BusyBox的编译和安装412

13.2.4　系统的配置413

13.2.5　内核的安装414

13.3　创建网络连接415

13.3.1 静态IP的设置416

13.3.2　动态IP客户端417

13.3.3 宽带拨号客户端PPP和PPPoE417

13.4　安装和配置网络服务418

13.4.1　telnetd服务418

13.4.2　网页服务器419

13.4.3 iptables的安装420

13.4.4 NAT、端口映射和防火墙的实现420

13.4.5　其他的网络服务422

13.5　文件系统的压缩422