嵌入式系统原理与应用——基于Cortex-A9微处理器和Linux操作系统

近年来，随着嵌入式系统(Embedded System)产品的迅猛发展，社会对嵌入式技术人才的需求也越来越多，学习嵌入式技术的人员也在迅速增加。嵌入式系统的多样性增加了嵌入式系统学习和开发的难度,为了让初学者能较为全面地了解嵌入式系统的开发过程，为将来从事嵌入式领域的工作奠定基础，笔者特编写了本教材。
全书共分6章，第1章讲述嵌入式系统基础知识、嵌入式处理器、嵌入式操作系统以及嵌入式系统开发流程等，便于读者对嵌入式系统有初步认识。第2章讲述ARM系列处理器、Exynos 4412控制器内部结构及外围电路等。第3章讲述GCC编译工具的使用以及Linux系统文件、时间和多线程编程等相关知识。第4章讲述交叉编译环境的构建、Uboot引导程序及Linux系统软件的移植、裁剪和编译等。第5章讲述驱动程序基础以及Linux系统字符设备驱动程序的设计，重点讲解了Demo、GPIO、PWM和A/D等接口驱动程序设计实例。第6章讲述嵌入式数据库程序设计，并通过实例讲解了数据库的应用。书后附有Linux系统常用命令、VI基本操作和练习题参考答案。
本书由朱华生、李璠和王军共同编写。其中，朱华生负责编写第1、2章，王军负责编写第3章，李璠负责编写第4~6章以及附录，全书由朱华生负责统稿。
在本书的编写过程中，编者参考了华清远见公司的FS4412实验指导书，并得到了清华大学出版社和南昌工程学院的大力支持和帮助，在此表示衷心感谢。
由于编者水平有限，加之时间仓促，书中内容及文字如有不妥之处，望读者批评指正。我们希望在汲取大家的意见和建议的基础上，不断修改和完善书中的有关内容，以便在下一次改版中得到订正。
编者2020年6月于南昌

本书以CortexA9微处理器为核心，以Linux操作系统为基础，以开发温度采集系统项目为主线，介绍嵌入式系统的开发技术。 本书的主要内容包含：嵌入式系统基础、基于CortexA9处理器的硬件平台、Linux编程基础、嵌入式开发环境和系统移植、Linux驱动程序设计 、嵌入式数据库应用程序。并附Linux常用命令简介，以及习题答案。 本书将温度采集系统项目分解成若干个子项目，分别放到各部分的实验之中，只要将这些实验综合在一起就可能形成一个系统。

本书以CortexA9微处理器为核心，以Linux操作系统为基础，以开发温度采集系统项目为主线，介绍嵌入式系统的开发技术。 本书的主要内容包含：嵌入式系统基础、基于CortexA9处理器的硬件平台、Linux编程基础、嵌入式开发环境和系统移植、Linux驱动程序设计 、嵌入式数据库应用程序。并附Linux常用命令简介，以及习题答案。 本书将温度采集系统项目分解成若干个子项目，分别放到各部分的实验之中，只要将这些实验综合在一起就可能形成一个系统。

教授，硕导，1986年毕业于华中科技大学计算机学院电子精密机械专业。主要从事嵌入式技术、图像处理等学科的教学和科研工作。主持完成国家自然科学基金1项，省级科科研项目3项，在期刊或重要国际会议上发表学术论文40余篇，其中已被三大索引收录20余篇，获江西省科技进步二等奖1项、省微课比赛三等奖1项，省多媒体课件比赛二、三等奖各1项。

第1章嵌入式系统基础

1.1嵌入式系统的定义

1.2嵌入式系统的发展历程

1.2.1嵌入式系统的由来

1.2.2嵌入式系统发展的4个阶段

1.2.3嵌入式系统的发展趋势

1.3嵌入式系统的特点

1.4嵌入式系统的结构

1.5嵌入式处理器

1.5.1嵌入式处理器的特点

1.5.2嵌入式处理器的分类

1.5.3典型的嵌入式处理器

1.6嵌入式操作系统

1.6.1简述

1.6.2主流嵌入式操作系统

1.7嵌入式系统开发

1.8练习题

第2章基于CortexA9微处理器的硬件平台

2.1ARM处理器简介

2.1.1ARM公司

2.1.2ARM技术特点

2.1.3ARM体系结构

2.1.4ARM微处理器核

2.1.5ARM编程模型

2.1.6ARM指令集

2.2Exynos 4412控制器简介

2.2.1内部结构

2.2.2内存映射

2.2.3引导顺序

2.2.4GPIO端口

2.2.5RTC定时器

2.2.6中断控制器

2.2.7NAND Flash控制器

2.2.8PWM定时器

2.2.9通用异步收发器

2.2.10模数转换器

2.3Exynos 4412外围硬件电路

2.3.1核心板电路

2.3.2扩展驱动板电路

2.4练习题

第3章Linux系统编程基础

3.1GCC编译器

3.1.1GCC概述

3.1.2GCC编译过程

3.1.3GCC选项

3.2GDB调试器

3.2.1GDB基本使用方法

3.2.2GDB基本命令

3.2.3GDB典型实例

3.3Make工具的使用

3.3.1Makefile

3.3.2Makefile的应用

3.3.3自动生成Makefile文件

3.4Linux应用程序设计

3.4.1文件操作编程

3.4.2时间编程

3.4.3多线程编程

3.5练习题

第4章嵌入式交叉开发环境及系统移植

4.1嵌入式交叉开发环境构建

4.1.1嵌入式软件调试方法

4.1.2交叉编译环境构建

4.1.3串口通信软件配置

4.1.4目标机运行环境构建

4.2引导程序移植

4.2.1引导程序

4.2.2Uboot

4.2.3Uboot移植

4.3Linux内核移植和编译

4.3.1Linux内核简介

4.3.2内核的移植、配置和编译

4.3.3在内核添加驱动程序

4.3.4设备树

4.3.5根文件系统

4.4练习题

第5章Linux驱动程序

5.1Linux驱动程序概述

5.1.1驱动程序

5.1.2设备分类

5.1.3设备文件接口

5.1.4驱动程序加载方法

5.1.5设备驱动程序的重要数据结构

5.1.6驱动程序常用函数

5.2虚拟字符设备Demo驱动程序设计

5.2.1驱动程序编写方法

5.2.2Demo驱动程序设计

5.2.3Demo测试程序设计

5.3GPIO应用实例

5.3.1LED灯控制电路概述

5.3.2LED灯驱动程序设计

5.3.3LED应用程序设计

5.4PWM应用实例

5.4.1PWM应用电路概述

5.4.2PWM驱动程序设计

5.4.3PWM应用程序设计

5.5ADC应用实例

5.5.1ADC工作原理

5.5.2ADC的主要性能指标

5.5.3ADC应用电路概述

5.5.4温度采集驱动程序设计

5.5.5温度采集应用程序设计

5.6练习题

第6章嵌入式数据库

6.1嵌入式数据库概述

6.1.1为什么需要嵌入式数据库

6.1.2什么是嵌入式数据库

6.1.3常用嵌入式数据库

6.2SQLite

6.2.1SQLite概述

6.2.2SQLite本地安装

6.2.3SQLite命令

6.2.4SQLite的API函数

6.2.5SQLite交叉编译

6.3基于SQLite的温度数据采集系统

6.4练习题

附录A常用Linux命令的使用

A.1Linux Shell环境

A.2基本命令

A.2.1管理文件和目录命令

A.2.2进程、关机和线上查询命令

A.2.3其他常用命令

A.3网络命令

A.4服务器配置

A.4.1FTP服务器

A.4.2Telnet服务器

A.4.3NFS服务器

附录Bvi基本操作

B.1vi简介

B.2vi基本操作

B.3基本命令

附录C练习题参考答案

第1章嵌入式系统基础

第2章基于CortexA9微处理器的硬件平台

第3章Linux系统编程基础

第4章嵌入式交叉开发环境及系统移植

第5章Linux驱动程序

第6章嵌入式数据库

参考文献

本书以CortexA9微处理器为核心，以Linux操作系统为基础，以开发温度采集系统项目为主线，介绍嵌入式系统的开发技术。 本书的主要内容包含：嵌入式系统基础、基于CortexA9处理器的硬件平台、Linux编程基础、嵌入式开发环境和系统移植、Linux驱动程序设计 、嵌入式数据库应用程序。并附Linux常用命令简介，以及习题答案。 本书将温度采集系统项目分解成若干个子项目，分别放到各部分的实验之中，只要将这些实验综合在一起就可能形成一个系统。

教授，硕导，1986年毕业于华中科技大学计算机学院电子精密机械专业。主要从事嵌入式技术、图像处理等学科的教学和科研工作。主持完成国家自然科学基金1项，省级科科研项目3项，在期刊或重要国际会议上发表学术论文40余篇，其中已被三大索引收录20余篇，获江西省科技进步二等奖1项、省微课比赛三等奖1项，省多媒体课件比赛二、三等奖各1项。