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詳細書籍分類

嵌入式系統設計與應用——基于ARM Cortex-A8和Linux

( 簡體 字)
作者：王劍、劉鵬、胡杰、文漢云類別：1. -> 電腦組織與體系結構 -> 嵌入式系統 -> Cortex
譯者：
出版社：清華大學出版社嵌入式系統設計與應用——基于ARM Cortex-A8和Linux 3dWoo書號： 46280
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【缺書】
NT售價： 295 元

出版日：2/1/2017
頁數：375
光碟數：0
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印刷：黑白印刷語系： ( 簡體 版 )
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ISBN：9787302458067
作者序　|　譯者序　|　前言　|　內容簡介　|　目錄　|　序
(簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證)
作者序：

譯者序：

前言：




Foreword



前言

嵌入式計算機技術是21世紀計算機技術重要發展方向之一，應用領域十分廣泛且增長迅速。據估計，未來十年95%的微處理器和65%的軟件都將被應用于各種嵌入式系統中。技術的發展和生產力的提高離不開人才的培養。目前業界對嵌入式技術人才的需求十分巨大，尤其在迅速發展的電子、通信、計算機等領域，這種需求更為顯著。另外，企業對嵌入式系統開發從業者的工程實踐能力、經驗要求也越來越重視。因此目前國內外很多專業協會和高校都在致力于嵌入式相關課程體系的建設，結合嵌入式系統的特點，在課程內容設計、師資隊伍建設、教學方法探索、教學條件和實驗體系建設等方面都取得了較好成效。
從國外嵌入式課程建設來看，2004年，ACM(美國計算機協會)和IEEE聯合制訂了新版的計算機學科的課程體系(2004版)，其中一個主要改革就是將Embedded System課程列為本科生的專業基礎課，并且給出了基本課程體系。同時，美國卡內基拟梅隆大學、加州大學伯克利分校等國外高校也不斷在完善他們的嵌入式教育體系，歐盟也推出了面向歐盟高校和企業的嵌入式研究計劃，這些信息為編寫適合計算機專業使用的“嵌入式系統”教材提供了指導和參考。
從技術更新角度來看，近年來嵌入式系統技術得到了廣泛應用和爆發性增長，普適計算、無線傳感器、可重構計算、物聯網、云計算等新興技術的出現又為嵌入式系統技術的研究與應用注入了新的活力。這也對“嵌入式系統”課程教材的設計提出了更新更高的要求。
從國內嵌入式系統教材來看，一是有部分嵌入式硬件系統仍然采用ARM9體系結構作為核心處理器架構，甚至還有ARM7體系結構，這不僅和市場脫節極其嚴重，也和高校與時俱進的教學理念產生沖突；二是目前國內高校配合嵌入式系統理論教材的嵌入式系統實驗實訓平臺普遍已經進入更新換代周期，根據調研發現，國內許多高校嵌入式實驗平臺多在2006年至2009年購入，普遍采用ARM7、ARM9架構的核心處理器，至今已工作六年以上，在未來兩年內將迎來實驗設備普遍更換的潮流，而目前的教材仍然以老平臺作為實踐依據，這也形成了理論和實踐的脫節，也要求嵌入式理論教材能夠跟上實驗實訓要求的步伐；三是從應用角度來看，操作系統和應用軟件近年來都取得較大發展，開源OS和APP的迅猛發展以及物聯網與嵌入式系統的緊密結合也要求嵌入式教材盡可能保持技術的敏感度。
在此前提下，本書對基于Cortex拟A8處理器架構和嵌入式Linux的嵌入式系統進行了闡述。本書的特點如下。
? 參考了ACM&IEEE聯合制訂的計算機學科的課程體系(2004版)關于Embedded
System的課程要求，并結合了國內高校計算機學科課程大綱的要求。參考資料主要來自近幾年國內外出版的嵌入式相關刊物、ARM官網、嵌入式專業網站、著名嵌入式設備公司相關資料和編寫小組近年來的科研項目與指導學生創新實踐活動資料，具有較好的時效性和實用性。
? 采用ARMv7版本的Cortex拟A8處理器架構作為系統核心處理器架構，取代原有ARM7/ARM9處理器架構。ARM9架構作為國內嵌入式系統教學主要選擇架構已經近十年，一方面市場上主流芯片已經難覓其蹤，另一方面國內高校ARM9實驗平臺也已經普遍超期服役，在未來兩年內將迎來實驗設備普遍更換的高峰。在更新設備選擇資源中，以Cortex拟A8處理器架構的實驗實訓平臺具有極高的性價比(良好的擴展性和眾多嵌入式設備廠家支持)。Cortex拟A8處理器是ARM的第一款超標量處理器，具有提高代碼密度和性能的技術，用于多媒體和信號處理的NEON技術，以及用于高效支持預編譯和即時編譯Java及運行時編譯目標(RCT)技術。同時Cortex拟A8處理器架構目前屬于技術上穩定的處理器架構，有較多相關的嵌入式實驗平臺可供選擇。
嵌入式系統設計與應用——基于ARM Cortex拟A8和Linux


? 增加Qt和SQLite數據庫相關知識，以滿足日益增長的嵌入式系統UI設計與數據處理需求，更符合計算機學科特點和滿足智能移動平臺需要。
? 從編寫小組自身從事的科研項目和實踐活動出發，選擇具有一定實用價值，包含交叉學科知識，反映嵌入式系統與物聯網技術結合的三個項目實例。這些實例不僅從理論上深化拓展嵌入式系統設計方法和理念，也從實踐角度提出“碰到問題如何運用所學知識解決問題”的觀點，促進學生學以致用思想的升華。
本書受國家自然科學基金面上項目“隨鉆測量井下網絡化光纖傳感器及信息傳輸關鍵技術研究”（編號41372155）的支持。編寫過程中，王劍負責第1、11章的編寫和全書的統稿； 劉鵬負責第2、3、4、9章的編寫工作； 胡杰負責第5、6章的編寫工作； 文漢云負責第10章的編寫工作； 孟真瑋負責第7、8章的編寫工作。葉玲對本書進行了審校工作。同時本書的編寫也得到了朱文霞和深圳博嵌科教儀器有限公司的大力支持和幫助，在此表示衷心的感謝。
本書參考了國內外的許多最新的技術資料，書末有具體的參考文獻，有興趣的讀者可以查閱相關信息。本書配有電子課件，需要的讀者可以登錄清華大學出版社本書頁面下載。
限于編者水平有限，書中不妥之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正并提出寶貴意見。作者
2016年12月





內容簡介：

本書選擇當前嵌入式系統領域里具有代表性的ARM Cortex拟A8處理器和嵌入式Linux操作系統作為分析對象，從嵌入式系統的發展歷史和特點出發，對A8嵌入式處理器的體系結構、存儲系統、中斷系統、ARM指令集和S5PV210微處理器進行詳細介紹。在此基礎上，闡述ARM拟linux內核、Linux文件系統、Linux移植及調試方法、驅動程序的設計等內容；選擇Qt圖形界面程序和SQLite數據庫這兩個有代表性的嵌入式應用軟件進行介紹； 介紹傳統嵌入式系統的設計方法和引入了“協同設計”概念的嵌入式系統設計方法，并介紹三個嵌入式系統應用案例以增強讀者的理解。
本書可以作為高等學校計算機、電子、電信類專業的教材，也可以作為嵌入式開發相關人員的參考用書。
目錄：

第1章嵌入式系統概述

1.1嵌入式系統簡介

1.1.1嵌入式系統的產生

1.1.2嵌入式系統的定義、特點和分類

1.1.3嵌入式系統的兩種應用模式

1.1.4嵌入式系統的典型組成

1.2嵌入式微處理器

1.2.1嵌入式微處理器簡介

1.2.2主流嵌入式微處理器

1.3嵌入式操作系統

1.3.1嵌入式Linux

1.3.2WindowsCE

1.3.3Symbian

1.3.4Android

1.3.5μC/OS

1.3.6VxWorks

1.4嵌入式系統的應用領域和發展趨勢

1.4.1嵌入式系統的應用領域

1.4.2嵌入式系統的發展趨勢

1.5本章小結

習題

第2章ARM處理器體系結構

2.1ARM處理器概述

2.1.1ARM處理器簡介

2.1.2ARM體系結構發展

2.1.3ARM處理器系列主要產品

2.1.4ARM開發工具簡介

2.2Cortex拟A8處理器架構

2.3Cortex拟A8處理器工作模式和狀態

2.3.1Cortex拟A8處理器工作模式

2.3.2Cortex拟A8處理器狀態

嵌入式系統設計與應用——基于ARMCortex拟A8和Linux

2.4Cortex拟A8存儲器管理

2.4.1ARM的基本數據類型

2.4.2浮點數據類型

2.4.3大/小端存儲模式

2.4.4寄存器組

2.4.5Cortex拟A8存儲系統

2.5Cortex拟A8異常處理

2.5.1異常向量和優先級

2.5.2異常響應過程

2.5.3異常返回過程

2.5.4Cortex拟A8處理器S5PC100中斷機制

2.6本章小結

習題

第3章ARM指令集

3.1ARM指令集概述

3.1.1指令格式

3.1.2指令的條件碼

3.2ARM指令的尋址方式

3.2.1立即尋址

3.2.2寄存器尋址

3.2.3寄存器間接尋址

3.2.4寄存器移位尋址

3.2.5變址尋址

3.2.6多寄存器尋址

3.2.7相對尋址

3.2.8堆棧尋址

3.2.9塊復制尋址

3.3ARM指令簡介

3.3.1跳轉指令

3.3.2數據處理指令

3.3.3程序狀態寄存器處理指令

3.3.4加載/存儲指令

3.3.5協處理器指令

3.3.6異常產生指令

3.4Thumb指令簡介

3.5ARM匯編語言編程簡介

3.5.1偽操作

3.5.2偽指令

3.5.3匯編語句格式

3.5.4匯編語言的程序結構

3.6C語言與匯編語言的混合編程

3.6.1C程序中內嵌匯編

3.6.2匯編中訪問C語言程序變量

3.6.3ARM中的匯編和C語言相互調用

3.7本章小結

習題

第4章S5PV210微處理器與接口

4.1基于S5PV210微處理器的硬件平臺體系結構

4.1.1S5PV210處理器簡介

4.1.2S5PV210內部各模塊介紹

4.2存儲系統

4.2.1S5PV210的地址空間

4.2.2S5PV210啟動流程

4.3時鐘系統

4.3.1S5PV210時鐘概述

4.3.2S5PV210的時鐘結構

4.4GPIO接口

4.4.1GPIO概述

4.4.2GPIO寄存器

4.4.3GPIO操作步驟

4.4.4一個LED燈的例子

4.5串行通信接口

4.5.1串行通信方式

4.5.2RS拟232C串行接口

4.5.3S5PV210的異步串行通信

4.5.4S5PV210的UART寄存器

4.5.5UART通信示例

4.6A/D轉換器

4.7本章小結

習題

第5章ARM拟Linux內核

5.1ARM拟Linux概述

5.1.1GNU/Linux操作系統的基本體系結構

5.1.2ARM拟Linux內核版本及特點

5.1.3ARM拟Linux內核的主要架構及功能

5.1.4Linux內核源碼目錄結構

5.2ARM拟Linux進程管理

5.2.1進程的表示和切換

5.2.2進程、線程和內核線程

5.2.3進程描述符task_struct的幾個特殊字段

5.2.4do_fork()函數

5.2.5進程的創建

5.2.6線程和內核線程的創建

5.2.7進程的執行——exec函數族

5.2.8進程的終止

5.2.9進程的調度

5.3ARM拟Linux內存管理

5.3.1ARM拟Linux內存管理概述

5.3.2ARM拟Linux虛擬存儲空間及分布

5.3.3進程空間描述

5.3.4物理內存管理

5.3.5基于slab分配器的管理技術

5.3.6內核非連續內存分配(vmalloc)

5.3.7頁面回收簡述

5.4ARM_Linux模塊

5.4.1LKM的編寫和編譯

5.4.2LKM版本差異比較

5.4.3模塊的加載與卸載

5.4.4工具集module拟init拟tools

5.5ARM拟Linux中斷管理

5.5.1ARM_Linux中斷的一些基本概念

5.5.2內核異常向量表的初始化

5.5.3Linux中斷處理

5.5.4內核版本2.6.38后的中斷處理系統的一些改變——通用中斷

子系統

5.6ARM拟Linux系統調用

5.7本章小結

習題

第6章Linux文件系統

6.1Linux文件系統概述

6.2ext2文件系統格式

6.2.1ext2文件系統

6.2.2目錄結構

6.3ext3和ext4文件系統

6.3.1ext3文件系統

6.3.2ex4文件系統

6.4嵌入式文件系統JFFS2

6.4.1嵌入式文件系統

6.4.2JFFS2嵌入式文件系統

6.5YAFFS與YAFFS2文件系統簡介

6.5.1YAFFS文件系統

6.5.2YAFFS2文件系統簡介

6.6根文件系統

6.6.1根文件系統概述

6.6.2根文件系統的制作工具——BusyBox

6.6.3YAFFS2文件系統的創建

6.7本章小結

習題

第7章嵌入式Linux系統移植及調試

7.1BootLoader基本概念與典型結構

7.1.1BootLoader基本概念

7.1.2BootLoader的操作模式

7.1.3BootLoader的典型結構

7.1.4常見的BootLoader

7.2U拟Boot

7.2.1U拟Boot概述

7.2.2U拟Boot啟動的一般流程

7.2.3U拟Boot環境變量

7.2.4U拟Boot命令

7.3交叉開發環境的建立

7.4交叉編譯工具鏈

7.4.1交叉編譯工具鏈概述

7.4.2工具鏈的構建方法

7.4.3交叉編譯工具鏈的主要工具

7.4.4Makefile

7.5嵌入式Linux系統移植過程

7.5.1U拟Boot移植

7.5.2內核的配置、編譯和移植

7.6GDB調試器

7.7遠程調試

7.7.1遠程調試工具的構成

7.7.2通信協議——RSP

7.7.3遠程調試的實現方法及設置

7.7.4遠程調試應用實例方法

7.8內核調試

7.8.1printk()

7.8.2KDB

7.8.3Kprobes

7.8.4KGDB

7.9本章小結

習題

第8章設備驅動程序設計

8.1設備驅動程序開發概述

8.1.1Linux設備驅動程序分類

8.1.2驅動程序的處理過程

8.1.3設備驅動程序框架

8.1.4驅動程序的加載

8.2內核設備模型

8.2.1設備模型功能

8.2.2sysfs

8.2.3sysfs的實現機制kobject

8.2.4設備模型的組織——platform總線

8.3字符設備驅動設計框架

8.3.1字符設備的重要數據結構

8.3.2字符設備驅動框架

8.4GPIO驅動概述

8.4.1gpiolib關鍵數據結構

8.4.2GPIO的申請和注冊

8.5I2C總線驅動設計

8.5.1I2C總線概述

8.5.2I2C驅動程序框架

8.5.3關鍵數據結構

8.5.4I2C核心接口函數

8.5.5I2C設備驅動的通用方法

8.6塊設備驅動程序設計概述

8.6.1塊設備驅動整體框架

8.6.2關鍵數據結構

8.6.3塊設備的請求隊列操作

8.7嵌入式網絡設備驅動設計

8.7.1網絡設備驅動程序框架

8.7.2網絡設備驅動程序關鍵數據結構

8.7.3網絡設備驅動程序設計方法概述

8.8網絡設備驅動程序示例——網卡DM9000驅動程序分析

8.9本章小結

習題

第9章Qt圖形界面應用程序開發基礎

9.1Qt簡介

9.2Qt5概述

9.2.1Qt5簡介

9.2.2通過“幫助”菜單了解Qt5的組成——模塊

9.2.3Linux下Qt開發環境的安裝與集成

9.2.3QtCreator功能和特性

9.3信號和插槽機制

9.4Qt程序設計

9.4.1helloworld程序

9.4.2多窗口應用程序

9.5Qt數據庫應用

9.5.1數據庫驅動

9.5.2Qt與SQLite數據庫的連接

9.5.3SQL模型

9.6本章小結

習題

第10章SQLite數據庫

10.1SQLite數據庫概述

10.1.1基于Linux平臺的嵌入式數據庫概述

10.1.2SQLite的特點

10.1.3SQLite的體系結構

10.2SQLite安裝

10.3SQLite的常用命令

10.4SQLite的數據類型

10.5SQLite的API函數

10.5.1核心CAPI函數

10.5.2擴充CAPI函數

10.6本章小結

習題

第11章嵌入式系統的開發設計案例

11.1嵌入式系統設計方法介紹

11.1.1傳統的嵌入式系統設計方法

11.1.2“協同設計”概念的嵌入式系統設計方法

11.2基于ARM的嵌入式Web服務器設計實例

11.2.1系統環境搭建

11.2.2Web服務器原理

11.2.3嵌入式Web服務器設計

11.3物聯網網關設計實例

11.3.1背景介紹——環境監測系統平臺整體架構

11.3.2網關節點硬件設計方案

11.3.3系統軟件設計

11.3.4數據庫建設

11.4智能無人值守實驗室監控系統設計實例

11.4.1系統總體框架

11.4.2學生選課預約

11.4.3門禁系統

11.4.4ZigBee網絡的網絡拓撲及路由協議

11.4.5Qt的使用

11.5本章小結

參考文獻

序：