嵌入式系统应用

本书按照*新的教学改革要求，以能力为本位，以职业实践为主线，以项目为主体的模块化专业课程体系进行设计，以仿真月球车为中心构建课程内容，主要内容包括嵌入式系统基本概念、嵌入式系统Linux开发环境、Linux操作系统常用命令、ARM微处理器结构、ARM微处理器S3C2440、Linux C程序开发、嵌入式系统常用接口及通信技术、嵌入式系统设备驱动程序开发等。全书突出课程学习的趣味性、工作任务与知识的一致性，让学生在技能训练过程中掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，增强学生的就业能力、发展能力与创新能力，提高参加国家相关嵌入式技能大赛的主动性。
本书配有电子教学课件、习题参考答案、C语言源程序及精品课网站，详见前言。

李军锋 任上海电子信息职业技术学院副教授，1997年起在中国船舶重工集团直属公司从事工程技术设计工作，2005年起从事电子类专业课程的教学与研究工作，有多项科研成果和著作

项目1  构建嵌入式系统开发环境 （1）
教学导航 （1）
项目概况 （2）
预备知识 （2）
  1.1  嵌入式系统的组成与应用 （2）
    1.1.1  嵌入式系统的发展 （3）
    1.1.2  嵌入式系统的组成 （4）
    1.1.3  嵌入式系统的应用及特征 （6）
  1.2  嵌入式系统微处理器 （8）
  1.3  嵌入式系统软件的特点与组成 （10）
  1.4  嵌入式系统设计流程与关键技术 （11）
  1.5  嵌入式系统Linux开发环境 （13）
  1.6  Linux操作系统常用命令 （14）
    1.6.1  Linux文件与目录 （14）
    1.6.2  Linux文件与目录常用命令 （15）
    1.6.3  输入/输出转向和管道命令 （21）
项目实现 （22）
  任务1-1 安装VMware Workstation （22）
  任务1-2  在虚拟机上安装Fedora14软件 （26）
  任务1-3  SAMBA配置 （29）
  任务1-4  NFS配置 （32）
  任务1-5  超级终端配置 （35）
  任务1-6  交叉编译环境安装 （39）
  任务1-7  仿真月球车的直线运行控制 （39）
拓展提高 （40）
思考与练习题1 （45）

项目2　开发嵌入式系统基本软/硬件 （46）
教学导航 （46）
项目概况 （47）
预备知识 （47）
  2.1　ARM微处理器的结构 （47）
    2.1.1　典型的ARM体系结构 （47）
    2.1.2　ARM微处理器的特点 （49）
    2.1.3　常见ARM微处理器 （49）
    2.1.4　ARM微处理器的寄存器结构 （54）
    2.1.5　ARM微处理器的异常处理 （58）
    2.1.6　ARM的存储器结构 （60）
    2.1.7　ARM微处理器的接口 （61）
  2.2　ARM微处理器S3C2440 （64）
    2.2.1　S3C2440存储器控制器 （64）
    2.2.2　复位、时钟和电源管理 （65）
    2.2.3　S3C2440的I/O口 （66）
    2.2.4　S3C2440的中断控制 （67）
    2.2.5　S3C2440的DMA控制 （70）
  2.3　Linux C程序开发 （71）
    2.3.1　vi编辑器的使用 （72）
    2.3.2　gcc编译器的使用 （75）
    2.3.3　gdb的使用方法 （78）
    2.3.4　make工具和makefile文件 （80）
    2.3.5　Linux下多线程程序设计的基本原理 （82）
项目实现 （83）
  任务2-1　嵌入式系统Linux C开发 （83）
  任务2-2　嵌入式系统多线程程序设计 （85）
  任务2-3　仿真月球车的巡迹控制开发 （90）
拓展提高 （102）
思考与练习题2 （124）

项目3  嵌入式系统常用接口及通信技术 （125）
教学导航 （125）
项目概况 （126）
预备知识 （126）
  3.1  A/D与D/A接口 （126）
    3.1.1  A/D接口 （126）
    3.1.2  D/A接口 （128）
  3.2  无线通信技术 （129）
    3.2.1  无线通信原理 （129）
    3.2.2  常见无线通信技术分类 （130）
  3.3  嵌入式系统中图像采集识别控制技术 （133）
    3.3.1  摄像采集原理 （133）
    3.3.2  嵌入式系统中图像识别控制 （134）
项目实现 （136）
  任务3-1  A/D接口实验 （136）
  任务3-2  仿真月球车的图像识别与传输控制 （138）
拓展提高 （163）
思考与练习题3 （164）

项目4  开发嵌入式系统设备驱动程序 （166）
教学导航 （166）
项目概况 （167）
预备知识 （167）
  4.1  仿真月球车测温控制原理 （167）
  4.2  仿真月球车测距控制原理 （168）
  4.3  设备驱动程序设计 （169）
    4.3.1  Linux下设备驱动程序 （169）
    4.3.2  设备驱动程序接口及使用方法 （170）
  4.4  Bootloader裁剪及移植 （171）
    4.4.1  Bootloader的概念与工作模式 （171）
    4.4.2  U-Boot的结构与使用 （172）
  4.5  Linux内核移植 （176）
    4.5.1  Linux内核 （176）
    4.5.2  Linux内核启动简析 （177）
    4.5.3  Linux内核移植 （178）
  4.6  Linux根文件系统移植 （181）
项目实现 （187）
  任务4-1  仿真月球车控制驱动和巡迹驱动 （187）
  任务4-2  U-Boot裁剪及移植 （194）
  任务4-3  Linux内核移植 （207）
  任务4-4  嵌入式Linux根文件系统构建 （217）
  任务4-5  仿真月球车测温测距避障控制 （228）
拓展提高 （236）
思考与练习题4 （242）
参考文献 （243）

电子类学科是信息技术领域的重要学科，是高新技术产业的重要组成部分，被广泛应用于工业、农业、国防军事等许多领域，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。在国民经济的四大支柱产业（节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造）中，电子类学科是新一代信息技术产业的重要组成部分。嵌入式技术是近年来新兴的热门电子类学科技术，嵌入式系统被定义为以应用为中心、以计算机技术为基础、软/硬件可裁剪，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统应用技术已成为当今热门的研究领域之一，它涵盖了微电子技术、电子信息技术、计算机软件和硬件等多领域技术的综合应用，嵌入式技术应用型人才的需求量很大，是行业职场上的紧缺人才。
本书按照以能力为本位、以职业实践为主线、以项目为主体的模块化专业课程体系进行设计，根据工学结合、理实一体、循序渐进的原则，以仿真月球车为中心构建课程体系，项目包括仿真月球车的直线运行控制、仿真月球车的巡迹控制、仿真月球车的图像识别与传输控制。结合嵌入式行业职业技能要求和国家相关技能大赛规则，将仿真月球车作为典型案例是本课程的主要特色。仿真月球车工程案例的实践过程都按照任务驱动的模式进行组织，回归到科学知识和实践技能获取的自然过程。每个项目主要包括以下四个组成部分。
（1）项目概况：介绍项目的基本情况、技术要求及其实现的技术关键。
（2）预备知识：实现项目设计制作所必需的知识，预备知识以“必需、够用”为度。
（3）项目实现：项目实现所需的技术资料、实现步骤、相关的技术要求、撰写技术文件等，梳理项目实践过程中的要点和步骤，让学生便于理解和接受。
（4）拓展提高：通过拓展知识提高学生触类旁通、举一反三的能力，便于强化学生的知识和职业能力等。
本书由上海电子信息职业技术学院的李军锋主编和统稿，邵瑛和沈毓骏参加了编写。在编写过程中得到电子工程系教师和北京博创科技公司、百科融创公司技术人员的支持与帮助，在此一并表示感谢！
为方便教师教学，本书还配有电子教学课件、习题参考答案、C语言源程序文件等教学资源，请有此需要的教师登录华信教育资源网免费注册后进行下载，读者也可以通过该课程的精品课网站浏览和参考更多的教学资源。

因时间和作者水平有限，书中的错误在所难免，恳请读者提出宝贵意见。