内容简介

本书以嵌入式Linux系统开发流程为主线，剖析了嵌入式Linux系统构建的各个环节。本书从嵌入式系统基础知识和Linux编程技术讲起，接下来说明了嵌入式Linux交叉开发环境的建立，然后分析了嵌入式Linux系统的引导程序、内核和文件系统三大组成部分，*后介绍了嵌入式Linux系统集成和部署的方法。本书使用的嵌入式Linux系统软件全部来源于开源站点，文中提供了具体的链接地址。本书主要以ARM平台为例，对U-Boot和Linux内核启动过程做了详细分析，为学习嵌入式Linux系统开发奠定基础。本书从概念上阐述了嵌入式Linux系统开发流程，实践上提供了具体的操作步骤，使读者能够深入理解嵌入式Linux系统构建。
　　本书可作为高等院校电子类、电气类、控制类等专业高年级本科生、研究生学习嵌入式Linux的教材，也可供广大希望转入嵌入式领域的科研和工程技术人员参考使用，还可作为广大嵌入式培训班的教材和教辅材料。

目录

第1章　概述　1
1.1　嵌入式系统　1
1.2　嵌入式操作系统　2
1.3　嵌入式Linux历史　4
1.4　嵌入式Linux开发环境　5
1.5　嵌入式Linux系统开发要点　7
第2章　ARM处理器　8
2.1　ARM处理器简介　8
2.1.1　ARM公司简介　9
2.1.2　ARM处理器体系结构　10
2.1.3　Linux与ARM处理器　12
2.2　ARM指令集　13
2.2.1　ARM微处理器的指令集概述　13
2.2.2　ARM指令寻址方式　15
2.2.3　Thumb指令概述　17
2.3　典型ARM处理器简介　17
2.3.1　Atmel AT91RM9200　17
2.3.2　Samsung S3C2410　18
2.3.3　TI OMAP1510/1610系列　19
2.3.4　Freescale i.Max21　22
2.3.5　Intel Xscale PXA系列　23
2.4　三星S3C2410开发板　24
2.4.1　三星S3C2410开发板介绍　24
2.4.2　众多的开发板供应商　26
第3章　Linux编程环境　28
3.1　Linux常用工具　28
3.1.1　Shell简介　28
3.1.2　常用Shell命令　30
3.1.3　编写Shell脚本　38
3.1.4　正则表达式　42
3.1.5　程序编辑器　44
3.2　Makefile　48
3.2.1　GNU make　48
3.2.2　Makefile规则语法　49
3.2.3　Makefile文件中变量的使用　51
3.3　二进制代码工具的使用　52
3.3.1　GNU Binutils工具介绍　52
3.3.2　Binutils工具软件使用　54
3.4　编译器GCC的使用　54
3.4.1　GCC编译器介绍　54
3.4.2　GCC编译选项解析　56
3.5　调试器GDB的使用技巧　60
3.5.1　GDB调试器介绍　60
3.5.2　GDB调试命令　61
3.6　Linux编程库　66
3.6.1　Linux编程库介绍　66
3.6.2　Linux系统调用　67
3.6.3　Linux线程库　70
第4章　交叉开发环境　73
4.1　交叉开发环境介绍　73
4.1.1　交叉开发概念模型　73
4.1.2　目标板与主机之间的连接　75
4.1.3　文件传输　76
4.1.4　网络文件系统　77
4.2　安装交叉编译工具　78
4.2.1　获取交叉开发工具链　78
4.2.2　主机安装工具链　79
4.3　主机开发环境配置　80
4.3.1　主机环境配置　80
4.3.2　串口控制台工具　81
4.3.3　DHCP服务　84
4.3.4　TFTP服务　85
4.3.5　NFS服务　86
4.4　启动目标板　88
4.4.1　系统引导过程　88
4.4.2　内核解压启动　89
4.4.3　挂接根文件系统　90
4.5　应用程序的远程交叉调试　91
4.5.1　交叉调试的模型　91
4.5.2　交叉调试程序实例　92
第5章　交叉开发工具链　94
5.1　工具链软件　94
5.1.1　相关软件工程　94
5.1.2　软件版本的匹配　95
5.1.3　工具链制作流程　97
5.2　制作交叉编译器　98
5.2.1　准备编译环境　98
5.2.2　编译binutils　99
5.2.3　编译GCC的辅助编译器　100
5.2.4　编译生成glibc库　101
5.2.5　编译生成完整的GCC编译器　105
5.3　制作交叉调试器　106
5.3.1　编译交叉调试器　106
5.3.2　编译gdbserver　106
第6章　Bootloader　108
6.1　Bootloader　108
6.1.1　Bootloader介绍　108
6.1.2　Bootloader的启动　109
6.1.3　Bootloader的种类　111
6.2　U-Boot编程　113
6.2.1　U-Boot工程简介　113
6.2.2　U-Boot源码结构　113
6.2.3　U-Boot的编译　114
6.2.4　U-Boot的移植　117
6.2.5　添加U-Boot命令　118
6.3　U-Boot的调试　121
6.3.1　硬件调试器　121
6.3.2　软件跟踪　121
6.3.3　U-Boot启动过程　123
6.3.4　U-Boot与内核的关系　128
6.4　使用U-Boot　133
6.4.1　烧写U-Boot到Flash　134
6.4.2　U-Boot的常用命令　134
6.4.3　U-Boot的环境变量　141
第7章　配置编译内核　143
7.1　Linux内核特点　143
7.1.1　Linux内核版本介绍　143
7.1.2　Linux内核特点　143
7.1.3　Linux 2.6内核新特性　144
7.2　配置编译内核源码　147
7.2.1　内核源码结构　148
7.2.2　内核配置系统　150
7.2.3　Kbuild Makefile　157
7.2.4　内核编译　169
7.2.5　内核编译结果　179
7.3　内核配置选项　180
7.3.1　使用配置菜单　180
7.3.2　基本配置选项　181
7.3.3　驱动程序配置选项　183
第8章　内核移植浅析　185
8.1　移植内核源码　185
8.1.1　移植前的准备工作　185
8.1.2　开发板内核移植　186
8.1.3　移植后的工作　194
8.2　Linux内核启动过程分析　194
8.2.1　内核启动流程源代码分析　194
8.2.2　内核自引导程序　195
8.2.3　内核vmlinux入口　199
8.2.4　Linux系统初始化　201
8.2.5　挂接根文件系统　206
8.2.6　初始化设备驱动　208
8.2.7　启动用户空间init进程　209
第9章　内核调试技术　212
9.1　内核调试方法　212
9.1.1　内核调试概述　212
9.1.2　学会分析内核源程序　213
9.1.3　调试方法介绍　213
9.2　内核打印函数　216
9.2.1　内核映像解压前的串口输出函数　216
9.2.2　内核错误报告子程序　218
9.2.3　内核打印函数　220
9.3　获取内核信息　227
9.3.1　系统请求键　227
9.3.2　通过/proc接口　228
9.3.3　通过/sys接口　229
9.3.4　通过ioctl方法　232
9.4　处理出错信息　233
9.4.1　oops信息　233
9.4.2　panic　234
9.5　内核源码调试　236
9.5.1　KGDB调试内核源代码　236
9.5.2　BDI2000调试内核源代码　237
第10章　制作Linux根文件系统　242
10.1　根文件系统目录结构　242
10.1.1　FHS目录结构　243
10.1.2　文件存放规则　246
10.2　添加系统文件　247
10.2.1　添加共享链接库　247
10.2.2　添加内核模块　249
10.2.3　添加设备文件　251
10.3　init系统初始化过程　253
10.3.1　inittab文件　253
10.3.2　System V init启动过程　256
10.3.3　Busybox init启动过程分析　258
10.4　定制文件系统　260
10.4.1　定制应用程序　260
10.4.2　配置应用程序自动启动　260
第11章　充分利用开源软件　262
11.1　开放源代码工程介绍　262
11.1.1　Linux系统和开源软件　263
11.1.2　开源软件的特点　264
11.2　Busybox使用　265
11.2.1　Busybox工程介绍　265
11.2.2　配置编译Busybox　265
11.3　X11图形系统　270
11.3.1　X Windows介绍　270
11.3.2　Tiny-X介绍　270
11.3.3　GTK图形库　271
11.4　Qt图形库　277
11.4.1　Qt介绍　277
11.4.2　Qt/Embedded介绍　278
11.4.3　Qt/Embedded架构　280
11.4.4　Qt/Embedded软件包与安装　281
11.5　MiniGUI图形系统　283
11.5.1　MiniGUI图形系统概述　283
11.5.2　MiniGUI移植　285
11.6　MicroWindows图形系统　290
11.7　Linux下的网络应用　292
11.7.1　嵌入式设备的网络化　292
11.7.2　TCP/IP协议概述　292
11.7.3　Linux下的Socket编程　294
11.8　嵌入式Linux的串行通信　304
11.8.1　Linux下的串口操作　304
11.8.2　Linux串口编程实例　309
第12章　系统集成测试　314
12.1　系统集成测试　314
12.1.1　系统集成测试概述　314
12.1.2　系统集成测试要求　315
12.2　系统跟踪工具　315
12.2.1　为什么需要跟踪工具　315
12.2.2　Strace　316
12.2.3　Ltrace　316
12.2.4　LTT　317
12.3　系统性能测量工具　321
12.3.1　代码效率测量　321
12.3.2　LTP　324
12.3.3　LMbench　325
12.4　测量内存泄漏　326
12.4.1　mtrace　326
12.4.2　dmalloc　327
12.4.3　memwatch　328
12.4.4　YAMD　330
第13章　部署Linux系统　333
13.1　部署Linux系统概述　333
13.1.1　部署Linux系统的基本流程　333
13.1.2　部署Linux系统的关键问题　334
13.2　文件系统类型　335
13.2.1　EXT2/EXT3　335
13.2.2　JFS　337
13.2.3　cramfs　339
13.2.4　JFFS/JFFS2　340
13.2.5　YAFFS　341
13.3　存储设备　343
13.3.1　MTD类型设备　343
13.3.2　磁盘类型设备　344
13.4　部署Linux系统　346
13.4.1　安装MTD工具　346
13.4.2　使用磁盘文件系统　347
13.4.3　使用RAMDISK设备　348
13.4.4　使用MTD设备和JFFS2文件系统　349
13.4.5　系统启动和升级　351
第14章　系统设计开发实例　352
14.1　需求分析　352
14.2　系统硬件设计　354
14.3　系统软件设计　364
14.4　系统集成与部署　366

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