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第1章 嵌入式系统概述1

1.1 嵌入式系统的定义与特点1

1.2 常见的嵌入式操作系统2

1.3 嵌入式Linux的发展历史4

1.4 初步认识嵌入式Linux开发环境5

1.5 嵌入式Linux系统开发要点6

第2章 ARM嵌入式处理器8

2.1 初识ARM8

2.1.1 ARM公司简介9

2.1.2 ARM体系结构基础10

2.1.3 Linux与ARM处理器12

2.2 ARM指令集13

2.2.1 ARM处理器的指令集概述13

2.2.2 ARM指令寻址方式14

2.2.3 Thumb指令概述16

2.3 典型ARM处理器简介16

2.3.1 Atmel AT91RM920016

2.3.2 Samsung S3C241017

2.3.3 TI OMAP1510/1610系列18

2.3.4 Freescale i.Max2121

2.4 典型的嵌入式系统开发平台——三星S3C2410开发板22

第3章 Linux编程环境25

3.1 Linux常用工具25

3.1.1 Shell简介25

3.1.2 常用Shell命令27

3.1.3 编写Shell脚本34

3.1.4 正则表达式39

3.1.5 Linux程序编辑器41

3.2 Makefile简介44

3.2.1 GNU make44

3.2.2 Makefile规则语法46

3.2.3 Makefile文件中变量的使用47

3.3 二进制代码工具的使用49

3.3.1 GNU Binutils工具介绍49

3.3.2 Binutils工具软件使用50

3.4 编译器GCC的使用51

3.4.1 GCC编译器介绍51

3.4.2 GCC编译选项解析52

3.5 调试器GDB的使用技巧57

3.5.1 GDB调试器介绍57

3.5.2 GDB调试命令58

3.6 Linux编程库62

3.6.1 Linux编程库介绍62

3.6.2 Linux系统调用63

3.6.3 Linux线程库65

第4章 嵌入式交叉开发环境69

4.1 交叉开发环境介绍69

4.1.1 交叉开发概念模型69

4.1.2 目标板与主机之间的连接70

4.1.3 文件传输72

4.1.4 网络文件系统73

4.2 安装交叉编译工具73

4.2.1 获取交叉开发工具链74

4.2.2 主机安装工具链75

4.3 主机开发环境配置75

4.3.1 主机环境配置75

4.3.2 串口控制台工具77

4.3.3 DHCP服务79

4.3.4 TFTP服务81

4.3.5 NFS服务81

4.4 启动目标板83

4.4.1 系统引导过程83

4.4.2 内核解压启动84

4.4.3 挂接根文件系统85

4.5 应用程序的远程交叉调试86

4.5.1 交叉调试的模型86

4.5.2 交叉调试程序实例87

第5章 交叉开发工具链89

5.1 工具链软件89

5.1.1 相关软件工程89

5.1.2 软件版本的匹配90

5.1.3 工具链制作流程92

5.2 制作交叉编译器93

5.2.1 准备编译环境93

5.2.2 编译binutils94

5.2.3 编译GCC的辅助编译器95

5.2.4 编译生成glibc库96

5.2.5 编译生成完整的GCC编译器99

5.3 制作交叉调试器100

5.3.1 编译交叉调试器100

5.3.2 编译gdbserver101

第6章 Bootloader102

6.1 Bootloader102

6.1.1 Bootloader介绍102

6.1.2 Bootloader的启动103

6.1.3 Bootloader的种类105

6.2 U-Boot编程107

6.2.1 U-Boot工程简介107

6.2.2 U-Boot源码结构107

6.2.3 U-Boot的编译108

6.2.4 U-Boot的移植111

6.2.5 添加U-Boot命令112

6.3 U-Boot的调试114

6.3.1 硬件调试器114

6.3.2 软件跟踪115

6.3.3 U-Boot启动过程117

6.3.4 U-Boot与内核的关系121

6.4 使用U-Boot126

6.4.1 烧写U-Boot到Flash126

6.4.2 U-Boot的常用命令127

6.4.3 U-Boot的环境变量133

第7章 配置编译Linux 2.6内核135

7.1 Linux内核特点135

7.1.1 Linux内核版本介绍135

7.1.2 Linux内核特点135

7.1.3 Linux 2.6内核新特性136

7.2 配置编译内核源码139

7.2.1 内核源码结构140

7.2.2 内核配置系统142

7.2.3 Kbuild Makefile149

7.2.4 内核编译160

7.2.5 内核编译结果169

7.3 内核配置选项170

7.3.1 使用配置菜单170

7.3.2 基本配置选项171

7.3.3 驱动程序配置选项173

第8章 基于ARM的Linux内核移植175

8.1 移植内核源码175

8.1.1 移植前的准备工作175

8.1.2 开发板内核移植176

8.1.3 移植后的工作184

8.2 Linux内核启动过程分析184

8.2.1 内核启动流程源代码分析184

8.2.2 内核自引导程序185

8.2.3 内核vmlinux入口189

8.2.4 Linux系统初始化函数分析191

8.2.5 挂接根文件系统195

8.2.6 初始化设备驱动197

8.2.7 启动用户空间init进程198

第9章 内核调试技术200

9.1 内核调试方法200

9.1.1 内核调试概述200

9.1.2 学会分析内核源程序201

9.1.3 调试方法介绍201

9.2 内核打印函数204

9.2.1 内核映像解压前的串口输出函数204

9.2.2 内核错误报告子程序206

9.2.3 内核打印函数208

9.3 如何获取内核信息214

9.3.1 使用系统请求键214

9.3.2 通过/proc接口215

9.3.3 通过/sys接口216

9.3.4 通过ioctl方法219

9.4 处理出错信息220

9.4.1 oops信息220

9.4.2 panic221

9.5 内核源码调试223

9.5.1 KGDB调试内核源代码223

9.5.2 BDI2000调试内核源代码224

第10章 制作Linux根文件系统229

10.1 根文件系统目录结构229

10.1.1 FHS目录结构230

10.1.2 文件存放规则233

10.2 添加系统文件234

10.2.1 添加共享链接库234

10.2.2 添加内核模块236

10.2.3 添加设备文件238

10.3 init系统初始化过程240

10.3.1 inittab文件240

10.3.2 System V init启动过程243

10.3.3 Busybox init启动过程分析245

10.4 定制文件系统247

10.4.1 定制应用程序247

10.4.2 配置应用程序自动启动247

第11章 在嵌入式系统中充分利用开源软件249

11.1 开放源代码工程介绍249

11.1.1 Linux系统和开源软件250

11.1.2 开源软件的特点251

11.2 Busybox使用252

11.2.1 Busybox工程介绍252

11.2.2 配置编译Busybox252

11.3 X11图形系统256

11.3.1 X Windows介绍256

11.3.2 Tiny-X介绍257

11.3.3 GTK图形库258

11.4 Qt图形库263

11.4.1 Qt介绍263

11.4.2 Qt/Embedded介绍265

11.4.3 Qt/Embedded架构266

11.4.4 Qt/Embedded软件包与安装267

11.5 MiniGUI图形系统269

11.5.1 MiniGUI图形系统概述269

11.5.2 MiniGUI移植270

11.6 MicroWindows图形系统276

11.7 Linux下的网络应用277

11.7.1 嵌入式设备的网络化277

11.7.2 TCP/IP协议概述278

11.7.3 Linux下的Socket编程279

11.8 嵌入式Linux的串行通信289

11.8.1 Linux下的串口操作289

11.8.2 Linux串口编程实例293

第12章 系统集成测试298

12.1 系统集成测试298

12.1.1 系统集成测试概述298

12.1.2 系统集成测试要求299

12.2 系统跟踪工具299

12.2.1 为什么需要跟踪工具299

12.2.2 Strace300

12.2.3 Ltrace300

12.2.4 LTT301

12.3 系统性能测量工具305

12.3.1 代码效率测量305

12.3.2 LTP308

12.3.3 LMbench309

12.4 测量内存泄漏310

12.4.1 mtrace310

12.4.2 dmalloc310

12.4.3 memwatch312

12.4.4 YAMD313

第13章 部署Linux系统316

13.1 部署Linux系统概述316

13.1.1 部署Linux系统的基本流程316

13.1.2 部署Linux系统的关键问题317

13.2 文件系统类型317

13.2.1 EXT2/EXT3317

13.2.2 JFS319

13.2.3 cramfs321

13.2.4 JFFS/JFFS2323

13.2.5 YAFFS324

13.3 存储设备325

13.3.1 MTD类型设备325

13.3.2 磁盘类型设备326

13.4 部署Linux系统328

13.4.1 安装MTD工具328

13.4.2 使用磁盘文件系统329

13.4.3 使用RAMDISK设备330

13.4.4 使用MTD设备和JFFS2文件系统331

13.4.5 系统启动和升级333

第14章 嵌入式Linux系统软硬件设计开发实例——GPS系统334

14.1 需求分析334

14.2 系统硬件设计336

14.3 系统软件设计346

14.4 系统集成与部署348