嵌入式Linux系统设计与开发

本书基于Cortex-A8的应用处理器“S5PV210”为核心，首先详细讲述了嵌入式Linux系统应用的基础，然后通过具体完整的实训项目对嵌入式Linux系统应用所需的基本技能进行覆盖。全书主要介绍的内容有嵌入式系统入门、嵌入式Linux开发坏境构建、Linux基础、裸机开发、嵌入式Linux的系统制作、字符型设备驱动程序设计、嵌入式数据库SQLite移植、嵌入式Web服务器BOA移植、基于Qt的嵌入式GUI程序设计。 本书的编写特色在于用具体完整的任务带动和引导读者完成整个嵌入式Linux相关应用领域的学习，并且每个任务都有非常详细的讲解，此外还提供了源代码。

基础知识篇第1章 嵌入式系统入门 11.1 嵌入式系统的概念 11.2 嵌入式系统的应用领域 21.3 嵌入式系统的发展 31.3.1 嵌入式系统硬件平台的发展 41.3.2 嵌入式系统软件平台的发展 61.4 典型的嵌入式系统组成 61.5 ARM处理器 71.5.1 ARM处理器介绍 71.5.2 ARM处理器的应用领域 81.5.3 ARM处理器的特点 81.5.4 ARM的功能选型 81.6 嵌入式Linux 111.6.1 常见的嵌入式操作系统 111.6.2 嵌入式Linux操作系统 13本章总结 15第2章 嵌入式Linux开发环境构建 162.1 虚拟机及Linux安装 162.1.1 虚拟机VMware Workstation软件介绍 162.1.2 安装Linux操作系统Ubuntu12.04 162.1.3 设置Ubuntu的root账号 242.1.4 修改Ubuntu的默认图形界面 252.1.5 修改Linux系统中的计算机名称 262.2 安装VMware Tools 262.3 虚拟机与主机共享文件 282.4 安装配置minicom 292.5 配置超级终端 322.6 NFS挂载 342.7 交叉编译器的安装 352.7.1 交叉编译器的定义 352.7.2 交叉编译环境搭建 35本章总结 36第3章 Linux基础 373.1 Linux基础知识 373.1.1 Linux文件 373.1.2 Linux文件系统 383.1.3 Linux目录 393.2 Linux常用命令 403.2.1 文件相关命令 403.2.2 系统相关命令 453.2.3 网络相关命令 473.2.4 压缩打包相关命令 483.2.5 其他命令 493.3 vi编辑器的使用 503.3.1 vi编辑器的模式 503.3.2 vi编辑器使用的基本流程 513.3.3 vi各模式的功能键 523.4 gcc编译器的使用 533.4.1 gcc编译流程 533.4.2 gcc编译选项 543.5 gdb调试器的使用 563.5.1 gdb使用流程 563.5.2 gdb基本命令 593.6 arm-linux-gcc交叉编译器的使用 633.7 make工程管理器与makefile文件 633.7.1 了解makefile文档 643.7.2 编写makefile 643.7.3 makefile的五部分 683.7.4 make管理器的使用 71本章总结 72项目操作篇第4章 裸机开发 734.1 概述 734.2 建立Linux开发环境 734.3 S5PV210介绍 754.3.1 S5PV210简介 754.3.2 S5PV210内存空间 764.3.3 S5PV210特殊功能寄存器 774.4 ARM常用指令集 794.4.1 ARM寻址方式 794.4.2 ARM指令集 804.5 裸机程序编程步骤 884.6 编程实现点亮LED 894.7 调用C函数 934.8 编程实现按键查询点亮LED 954.9 串口通信 99本章总结 107第5章 嵌入式Linux的系统制作 1085.1 编译Bootloader 1085.1.1 U-Boot简介 1095.1.2 编译U-Boot 1105.2 编译Linux内核 1105.2.1 Linux内核简介 1105.2.2 内核编译 1105.3 制作嵌入式Linux根文件系统 1125.3.1 根文件系统类型 1125.3.2 制作简单yaffs根文件系统 1135.4 使用Fastboot烧写Linux系统镜像 118本章总结 121第6章 字符型设备驱动程序设计 1226.1 设备驱动介绍 1226.2 Linux内核模块 1236.2.1 内核模块的特点 1236.2.2 模块与内核的接口函数 1236.2.3 操作模块相关的命令 1236.3 Linux设备驱动 1246.4 硬件接口、驱动程序、设备文件、应用程序的关系 1256.5 简单的字符设备驱动开发 1266.6 驱动程序中编写ioctl函数供应用程序调用 1296.7 驱动程序与应用程序之间的数据交换 1346.8 GPIO接口控制LED灯 1386.9 GPIO接口控制按键 143本章总结 151第7章 嵌入式数据库SQLite移植 1527.1 SQLite支持的SQL语言 1527.1.1 数据定义语句 1527.1.2 数据操作语句 1537.2 SQLite数据库编译、安装和使用 1537.2.1 安装SQLite 1547.2.2 利用SQL语句操作SQLite数据库 1547.2.3 利用C接口访问SQLite数据库 1557.3 移植SQLite 1577.3.1 交叉编译SQLite 1587.3.2 测试已移植的SQLite3 1587.3.3 交叉编译应用程序 160本章总结 160第8章 嵌入式Web服务器BOA移植 1618.1 BOA概述 1618.1.1 BOA的功能 1618.1.2 BOA的流程分析 1628.1.3 BOA的配置信息 1678.2 BOA的编译和移植 1688.2.1 交叉编译BOA 1688.2.2 设置BOA配置信息 1708.2.3 BOA移植 1718.3 HTML页面测试 1718.4 CGI脚本测试 1728.5 HTML和CGI传参测试 1738.6 网页控制LED 1788.7 BOA与SQLite结合 1818.7.1 通过CGI程序访问SQLite 1818.7.2 编译和测试 183本章总结 184第9章 基于Qt的嵌入式GUI程序设计 1859.1 嵌入式GUI简介 1859.1.1 嵌入式GUI的特点 1859.1.2 常用的嵌入式GUI图形系统 1859.1.3 Qt/E概述 1879.2 Qt/E开发环境的搭建 1879.2.1 移植JPEG 库 1879.2.2 移植tslib 1889.2.3 交叉编译qt-embedded库 1899.2.4 修改profile文件添加环境变量 1909.3 创建简单的Qt工程HelloWorld 1909.3.1 使用QtCreator创建HelloWorld程序 1909.3.2 编译HelloWorld工程 1949.4 用纯源码编写Qt工程 2029.4.1 C++基础 2029.4.2 变量、数据类型 2039.4.3 C++的类、继承、构造函数、析构函数 2069.4.4 用纯源码编写Qt工程 2119.5 登录界面程序设计 2159.5.1 信号与槽概述 2159.5.2 建立信号与槽的关联 2189.5.3 登录界面程序设计 2199.6 LED图形界面控制程序设计 224本章总结 231参考文献 232

嵌入式技术是一种软硬件结合的技术，已经广泛应用于通信设备、家用电器、数据网络、工业控制、医疗卫生、航空航天等众多领域，有着巨大的市场潜力和无限的商机。嵌入式系统已经从8位51单片机发展到如今的32位嵌入式RISC微处理器，其软件设计的复杂性也成倍增长。目前Cortex-A系列处理器已经占据了嵌入式处理器大部分的中高端产品市场，尤其是在移动设备市场上，几乎占据了垄断的地位。随着嵌入式应用的迅猛发展，人们越来越关注嵌入式系统的相关技术和设计方法的研究。嵌入式系统已经成为高等院校电子信息、计算机及相关专业的一门重要课程，也是相关领域研究、应用和开发专业技术人员必须掌握的重要技术之一。当前，以嵌入式Linux系统应用相关的图书较多，但是有些难度较大，不太适合高职高专的学生及一般初学者。因此读者需要一本实践性强、提供源代码、理论讲解简练清晰的实训类教材，并且需要有具体完整的实训项目来引导读者学习嵌入式Linux系统的应用。本书试图从零开始讲述嵌入式系统的环境搭建、嵌入式Linux系统应用的基础，然后通过具体完整的实训项目对嵌入式Linux系统应用所需的基础技能进行覆盖。本书的编写特色在于用具体完整的任务带动和引导学生完成整个嵌入式Linux相关应用领域的学习，并且每个任务都有非常详细的讲解，此外还提供了源代码。本书不追求讲述所有的嵌入式Linux技术，但追求完整地讲解每个具体的任务，特别适合高职高专相关专业的学生及其他初学者使用。在学习本书之前，读者需要具有数字电路、模拟电路、C语言等基础知识。通过本书的学习，读者可以掌握嵌入式系统的环境搭建、基于Cortex-A8核心的S5PV210处理器的GPIO接口技术和常见的应用开发的方法，掌握嵌入式系统开源软件的移植。本书是广东省高职院校类的示范性专业—电子信息工程技术专业核心课程的配套教材，具备丰富的教学资源存储在该专业的教学资源库中。同时，本教材也是高校“校企”联合培养人才项目的合作教材，得到广州杰赛科技股份有限公司、北京凌阳爱普科技有限公司、广州粤嵌通信科技股份有限公司的大力支持。另外，嵌入式系统的学习和硬件的关系十分密切，本书尽量避免仅针对某一种硬件平台，阅读时请注重学习设计的方法。对于本书的程序，是具有普适性的，有一些涉及硬件电路的程序，需要读者根据自己所使用的实验开发系统的硬件配置，灵活改变其中的诸如函数调用、地址、I/O接口等的定义和语句。本书由黎燕霞主编并统稿。黎燕霞编写了第1、2、3、5章，刘光壮博士编写了第4、6章，工业与信息化部电子第五研究生的刘奕宏高级工程师编写了第7、8章，广州杰赛科技股份有限公司的刘仲明高级工程师编写了第9章。同时，企业的这两位高级工程师对本书的编写还提出了大量中肯的建立，在此表示感谢。由于编者水平有限，书中难免有不妥和错误之处，敬请专家和读者批评、指正。