嵌入式技術與智能終端軟件開發實用教程（簡體書）

本書以Cortex-A15處理器為載體，是面向嵌入式終端軟件開發和學習的教程。內容涵蓋Linux操作系統介紹、安裝和基本使用、嵌入式終端開發平臺、ARM裸機編程、驅動開發，以及嵌入式Linux的應用編程、嵌入式Android應用編程。本書由淺入深、結構合理、圖文並茂,可操作性強,讀者可跟著一步步進行操作和學習,非常適合嵌入式Linux開發初級工程師及準備往嵌入式Linux方向發展的電子工程師和單片機工程師使用,也可作為高校非計算機專業高年級學生學習嵌入式Linux的參考教材。

溫武，畢業于華中科技大學通信與信息系統專業，工學碩士，高級實驗師，現為廣州大學計算機科學與教育軟件學院實驗室副主任，黨支部書記。1998年始在廣州大學工作，主要從事網絡工程技術、電子信息技術和信息系統與數據庫技術方面的研究。他已主持教研、科研項目7項，發表論文二十多篇，擁有軟件著作權1項。

繆文南，華南理工大學廣州學院電子信息工程學院自動化實驗師，研究方向為嵌入式技術，主持和參與多項省部級教學科研項目，個人擁有授權發明專利兩項，實用新型專利50多項。指導學生參加各類省部級科技競賽獲得100多項不同等級獎項。

張汛淶，廣州大學計算機科學與教育軟件學院副教授，研究方向是計算機系統結構和嵌入式系統，有多年的計算機組成與結構、嵌入式系統與接口等課程的理論和實踐教學經驗，指導學生多次在創新比賽中獲獎。

前言

嵌入式系統是以應用為中心，軟件/硬件可裁剪的，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格綜合性要求的專用計算機系統，由嵌入式硬件和嵌入式軟件兩部分組成。硬件是基礎，軟件是關鍵，幾乎所有的嵌入式產品（智能手機、平板電腦、智能機器人、智能硬件等）中都需要各種軟件來提供靈活多樣的功能。
隨著互聯網時代的來臨，嵌入式系統應用的不斷深入和產業化程度的不斷提升，新的應用環境和產業化需求對嵌入式軟件、硬件提出了更高的要求，高性能及複雜度更高的嵌入式處理器已經得到更加廣泛的應用。
本書以Exynos5260微處理器為硬件開發平臺，Ubuntu操作系統為軟件開發平臺，用C語言、Linux操作指令、Java語言完成開發工作，配套多個實驗案例，適合作為教師教學、學生自學的實驗、實踐指導用書。
本書共有11章，按照嵌入式系統技術初學者的學習過程，從簡單到複雜，從底層軟件到上層軟件開發，強調實用性和易用性。第1章“嵌入式系統基礎”，介紹了嵌入式系統概念、嵌入式處理器分類、嵌入式操作系統特點及種類、嵌入式系統開發過程等。第2章“嵌入式ARM處理器”，介紹了ARM概念、ARM體系結構及ARM Cortex系列微處理器等。第3章“嵌入式開發平臺”，介紹了嵌入式軟件和硬件開發平臺。第4章“Linux應用開發基礎”，介紹了嵌入式編程基礎知識、Linux基礎命令、Linux下C語言編程環境、GNU及Shell編程等。第5章“嵌入式Linux應用編程”，介紹了文件I/O、進程、多線程等操作案例。第6章“嵌入式系統開發”，介紹了U-Boot、編譯內核與移植過程等。第7章“Linux設備驅動開發”，介紹了驅動程序的編寫、移植方法。第8章“Qt編程基礎”，介紹了Qt的安裝、使用等。第9章“Android應用開發”，介紹了Android應用開發環境搭建，以及應用程序開發方法等。第10章“Android多媒體視頻播放器”和第11章“Android遠程控制（智能家居項目）”，通過介紹綜合項目案例，講述了Android應用開發的方法和設計思路等內容。
本書的編寫團隊主要來自高校教師和企業研發成員，由粵嵌教育教材研發中心指導寫作。本書主要由溫武、繆文南、張汛淶編著，同時參與編寫的還有鐘錦輝、馮寶祥、鄧人銘、鄭志優、古鵬、陳耀華、丘凱倫、金政哲、樊志平、郭四穩、魏有法、鄭洪慶、程蔚等，在此表示感謝！
本書在編寫過程中所涉及的程序代碼，參考了粵嵌教育教材研發中心的培訓教材和有關資料，並在粵嵌教育教材研發中心開發的Exynos5260實驗開發平臺上進行逐一驗證。感謝粵嵌教育教材研發中心的鐘錦輝、馮寶祥、鄧人銘、卓銳、梁炳根、陳健聰在編寫過程中給予的技術支持與幫助。特別感謝電子工業出版社編輯李樹林老師的指導和支持。本書在編寫過程中不僅參考了大量的文獻資料，而且還參考了互聯網上的一些資訊和相關領域的報道，這些參考文獻未能一一列舉，深表歉意，在此一併向原作者和刊發機構表示誠摯的謝意。
隨書提供的實驗程序代碼、相關的開發環境軟件、數據手冊、實驗講義等，讀者可通過網站http://www.gec-edu.org/進行下載。
由於編者水平有限，編寫得較為倉促，本書可能會有不妥或錯誤之處，望各位專家和讀者給予指正。我們的郵箱為toszzy@126.com，歡迎來信交流。


編著者

目 錄
第1章 嵌入式系統基礎 1
1.1 嵌入式系統概述 1
1.1.1 什麼是嵌入式系統 1
1.1.2 嵌入式系統的組成 1
1.1.3 嵌入式系統與PC系統的區別 3
1.1.4 嵌入式系統的特點 3
1.1.5 嵌入式系統的發展趨勢 4
1.1.6 嵌入式系統的應用領域 5
1.2 嵌入式處理器 8
1.3 嵌入式操作系統 10
1.3.1 何謂嵌入式操作系統 10
1.3.2 嵌入式操作系統的特點 10
1.3.3 嵌入式操作系統的種類 11
1.4 嵌入式系統開發過程 13
第2章 嵌入式ARM處理器 15
2.1 ARM公司簡介 15
2.2 ARM體系結構發展 15
2.3 ARM Cortex系列微處理器 16
2.3.1 Cortex-A8系列處理器 17
2.3.2 Cortex-A9系列處理器 18
2.3.3 Cortex-A15系列處理器 19
2.3.4 Cortex-A53系列處理器 21
2.4 主流Cortex-A系列處理器對比 23
第3章 嵌入式開發平臺 24
3.1 嵌入式軟件開發平臺 24
3.1.1 安裝VMware Workstation軟件 24
3.1.2 配置虛擬主機硬件 26
3.1.3 安裝Ubuntu 33
3.1.4 安裝VMware Tools 37
3.1.5 安裝文本編輯器Vim 38
3.1.6 安裝g++ 39
3.1.7 安裝Android開發工具及依賴庫 39
3.1.8 安裝TFTP服務 41
3.1.9 安裝NFS服務 41
3.2 基於Exynos5260嵌入式硬件平臺 42
3.2.1 Exynos5260嵌入式硬件平臺簡介 42
3.2.2 Exynos5260嵌入式硬件平臺資源配置 43
3.2.3 實驗開發平臺調試 45
3.2.4 Exynos5260開發平臺設置 45
3.2.5 系統鏡像燒寫 48
第4章 Linux應用開發基礎 51
4.1 Linux基礎命令 51
4.2 Linux下C語言編程環境 60
4.2.1 Linux下C語言編程環境概述 60
4.2.2 Vi編輯器 61
4.2.3 GNU GCC的使用 62
4.2.4 GDB調試器的使用 65
4.3 GNU Make命令和Makefile文件 68
4.4 Linux 的Shell編程 72
4.4.1 Shell簡介 72
4.4.2 Shell變量與環境變量 72
4.4.3 Shell常用命令 78
4.4.4 Shell函數 82
第5章 嵌入式Linux應用編程 86
5.1 第一個Linux應用程序輸出“hello world!” 86
5.2 文件I/O操作 87
5.2.1 Linux文件結構 87
5.2.2 系統調用與庫函數 88
5.2.3 文件I/O基本操作 89
5.3 進程 95
5.3.1 Linux進程概述 95
5.3.2 Linux進程控制 98
5.3.3 進程間通信 104
5.4 多線程通信 118
5.4.1 線程簡介 118
5.4.2 Linux線程控制 119
5.5 Linux網絡編程 131
5.5.1 TCP/IP簡介 131
5.5.2 socket通信基本概念 132
5.5.3 網絡編程相關函數說明 133
5.5.4 網絡編程程序設計 136
第6章 嵌入式系統開發 147
6.1 交叉編譯簡介 147
6.2 交叉編譯器 147
6.3 交叉編譯器的安裝 148
6.4 U-Boot編譯 150
6.5 U-Boot移植 150
6.6 編譯內核 155
6.7 內核移植 156
6.8 Android 4.4.2移植 159
第7章 Linux設備驅動開發 162
7.1 Linux驅動程序的基本知識 162
7.2 Linux device driver的概念 163
7.3 Linux內核模塊helloworld 163
7.4 驅動程序中編寫ioctl函數供應用程序調用 164
7.5 嵌入式Linux下LED驅動程序設計 166
7.6 嵌入式Linux下的按鍵中斷實驗 174
7.7 嵌入式Linux的A/D轉換實驗 184
第8章 Qt編程基礎 190
8.1 Qt概述 190
8.1.1 GUI的作用 190
8.1.2 Qt的主要特點 191
8.2 Qt的安裝 191
8.3 使用Designer創建“helloworld”Qt窗口 194
8.4 交叉編譯Qt Embedded庫 197
8.4.1 配置編譯選項 197
8.4.2 編譯和安裝 198
8.4.3 Qt Embedded應用程序編譯 198
8.5 開發平臺設置Qt Embedded環境 199
第9章 Android應用開發 201
9.1 開發準備 201
9.1.1 下載JDK 201
9.1.2 下載Eclipse 201
9.1.3 下載ADT 202
9.1.4 下載Android SDK 202
9.1.5 下載Android NDK 202
9.2 安裝程序 202
9.2.1 安裝JDK 202
9.2.2 安裝Eclipse 205
9.2.3 安裝Android SDK 205
9.2.4 解壓Android NDK與配置環境變量 211
9.2.5 配置ADT 215
9.2.6 配置SDK 217
9.2.7 配置NDK 218
9.3 測試模擬器 218
9.4 Android應用開發準備 221
9.5 Android應用開發 223
9.5.1 實驗1：LED燈控制程序設計 223
9.5.2 實驗2：ADC模塊實驗 230
9.5.3 實驗3：LCD實驗 236
第10章 Android多媒體視頻播放器 241
10.1 相關知識 241
10.2 開發過程 242
第11章 Android遠程控制（智能家居項目） 247
11.1 智能家居概念 247
11.2 背景 247
11.3 發展趨勢 247
11.4 智能家居項目 248
11.5 智能家居項目服務端代碼編寫 250
11.6 智能家居項目客戶端代碼編寫 257
參考文獻 263