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广嵌2410试验箱配套光盘资料-----LINUX实验指导书
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目录: 第一章 嵌入式系统 1.1嵌入式系统概述 1.2嵌入式处理器 1.3嵌入式操作系统 1.4GEC2410嵌入式教学平台介绍 1.5GEC2410B教学平台的使用 第二章 嵌入式LINUX系统开发基础知识 第三章 linux 驱动程序概述 第四章 嵌入式linux驱动实验 4.1嵌入式linux内核驱动模块实验 4.2嵌入式linux LED实验 4.3嵌入式linux独立按键实验 4.4嵌入式linux can总线实验 4.5嵌入式linux AD实验 4.6嵌入式linux步进电机实验 4.7嵌入式linux IIC实验 4.8嵌入式linux 触摸屏驱动实验 4.9嵌入式linux LCD驱动实验 4.10嵌入式linux PS2键盘鼠标驱动实验 4.11嵌入式linux 串口通信实验 4.12嵌入式linux 媒体播放实验 ..................... 还有很多 第五章 嵌入式linux图形用户接口实验
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目 录
第一章 嵌入式系统 ........................................................................................................................4
1.1 嵌入式系统概述...............................................................................................................4
1.2 嵌入式处理器...................................................................................................................4
1.3 嵌入式操作系统...............................................................................................................6
1.3.1 嵌入式操作系统的发展.........................................................................................6
1.3.2 实时操作系统.........................................................................................................7
1.3.3 嵌入式操作系统选型.............................................................................................7
1.3.4 几种代表性嵌入式操作系统比较.........................................................................8
1.4 GEC2410B 嵌入式教学平台介绍 ..................................................................................10
1.4.1 GEC2410B 实验箱外观 .......................................................................................10
1.4.2 GEC2410B 嵌入式实验系统硬件配置................................................................10
1.4.3 开发套件包软件配置.........................................................................................12
1.4.4 可选配模块............................................................................................................14
1.5 GEC2410B 教学平台的使用 ..........................................................................................17
1.5.1 GEC2410B 实验箱快速使用入门........................................................................17
1.5.2 GEC2410B 的 BIOS 功能说明 .............................................................................19
1.5.3 启动 LINUX 和 WINCE ........................................................................................20
第二章 嵌入式 linux 开发基础知识............................................................................................23
2.1 嵌入式 linux 系统介绍....................................................................................................23
2.1.1 RT-Linux.............................................................................................................23
2.1.2 uClinux...............................................................................................................23
2.1.3 Embedix...............................................................................................................23
2.1.4 XLinux.................................................................................................................24
2.1.5 PoketLinux.............................................................................................................24
2.1.6 MidoriLinux.......................................................................................................24
2.1.7 红旗嵌入式 Linux..............................................................................................24
2.1.8 思考与展望.........................................................................................................24
2.2 搭建嵌入式 linux 开发平台...........................................................................................25
2.1.1 在 PC 机上安装 windows 和 Linux 双系统 ......................................................25
2.1.2 在 windows 操作系统下安装一个 linux 虚拟机............................................28
2.3 嵌入式 linux 软件开发与调试 ....................................................................................35
2.3.1 关于交叉编译.....................................................................................................35
2.3.2 GNU 交叉工具链..................................................................................................36
2.3.3 远程访问目标板.................................................................................................36
2.3.4 交叉调试器..........................................................................................................37
第三章 linux 设备驱动程序概述
..................................................................................................40
3.1 Linux device driver 的概念 .............................................................................................40
3.2 字符设备驱动程序.........................................................................................................40
3.2.1 设备文件...............................................................................................................41
3.2.2 注册设备.............................................................................................................43
3.2.3 定义功能函数.....................................................................................................44
3.2.4 卸载模块.............................................................................................................44
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3.3 块设备驱动程序.............................................................................................................44
3.4 网络设备驱动程序.........................................................................................................44
3.4.1 驱动程序设计原理................................................................................................45
3.4.2 实现模式...............................................................................................................45
第四章 嵌入式 linux 驱动实验.....................................................................................................47
4.1 嵌入式 linux 的交叉工具链的安装与使用....................................................................47
4.2 嵌入式 linux 挂载远程共享文件夹实验........................................................................47
4.3 嵌入 bootloader 的分析....................................................................................................48
4.3.1 BootLoader 的介绍 ..........................................................................................48
4.3.2 BootLoader 启动模式介绍 ...............................................................................49
4.3.3 u-boot 介绍 .......................................................................................................49
4.3.4 u-boot 的移植过程............................................................................................54
4.3.5 u-boot 的使用 ...................................................................................................58
4.4 嵌入式 linux 的交叉工具链的制作................................................................................58
4.4.1 工具链介绍:.....................................................................................................58
4.4.2 建立交叉工具链的步骤如下:.........................................................................59
4.4.3 移植几个常用的库.............................................................................................63
4.5 嵌入式 linux 内核移植...................................................................................................64
4.5.1 嵌入式 linux 简介.............................................................................................64
4.5.2 实验步骤.............................................................................................................67
4.6 嵌入式 linux 根文件系统的制作....................................................................................73
5.6.1 根文件系统的目录结构.......................................................................................73
5.6.2 系统文件...............................................................................................................73
5.6.3 系统初始化过程...................................................................................................74
5.6.4 制作根文件系统...................................................................................................76
4.7 嵌入式 linux 内核驱动模块设计....................................................................................77
4.8 嵌入式 linux 的 LED 实验...............................................................................................83
4.9 嵌入式 linux 的独立按键实验.........................................................................................90
4.10 嵌入式 linux 的 CAN 总线实验
..................................................................................101
4.11 嵌入式 linux 的 AD 转换实验..................................................................................... 111
4.12 嵌入式 linux 的步进电机实验.....................................................................................118
4.13 嵌入式 linux 的 IIC 总线实验 .....................................................................................126
4.14 嵌入式 linux 的触摸屏驱动程序设计.........................................................................138
4.15 嵌入式 linux 的 LCD 驱动程序设计...........................................................................149
4.16 嵌入式 linux 的 PS2 键盘鼠标实验 ............................................................................164
4.17 嵌入式 linux 的串口实验.............................................................................................175
4.18 嵌入式 linux 的媒体播放实验.....................................................................................191
4.19 嵌入式 linux 的 IDE 硬盘实验....................................................................................199
4.19 嵌入式 linux 的 PCMCIA 接口的 CF 卡实验 ............................................................212
4.20 嵌入式 linux 的 SD 卡实验 .....................................................................................216
4.21 嵌入式 linux 的 USB 接口实验...............................................................................229
4.22 嵌入式 linux 的 USB 蓝牙设备实验...........................................................................237
4.23 嵌入式 linux 的 USB 摄像头实验...............................................................................242
4.24 嵌入式 linux 的 USB 无线网卡实验...........................................................................245
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4.25 嵌入式 linux 的有线网卡实验.....................................................................................248
4.26 嵌入式 linux 的基本应用程序实验.............................................................................255
4.27 嵌入式 linux 的多线程应用程序实验.........................................................................256
4.28 嵌入式 linux 的嵌入式 WEB 服务器实验..................................................................259
4.29Linux 的以太网 socket 通讯实验 .................................................................................261
2.2 套接字编程基本概念............................................................................................262
2.3 基本套接字系统调用............................................................................................266
2.4 典型套接字调用过程举例....................................................................................270
第五章 嵌入式 linux 图形用户接口实验..................................................................................274
5.1 嵌入式 linux 系统中的 GUI 简介 ..............................................................................274
5.2 基于 Qt/Embedded 应用开发 ......................................................................................275
5.2.1 Qt/Embedded 简介 ..........................................................................................277
5.2.2 Qtopia 介绍 ....................................................................................................277
5.2.3 Qt/Embedded 开发环境的安装........................................................................278
5.3 Qt/Embedded 应用开发实例........................................................................................282
5.3.1 在 X86 上的 qvfb 运行的 qt/embedded 应用程序实例.................................282
5.3.2 在 ARM 上的 qt/embedded 应用程序实例.....................................................285
5.3.3 Qt/Embedded 应用移植....................................................................................287
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第一章 嵌入式系统
1.1 嵌入式系统概述
嵌入式系统一般指非 PC 系统,它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器、
存储器及外设器件和 I/O 端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件(OS)(要求实
时和多任务操作)和应用程序编程。有时设计人员把这两种软件组合在一起。应用程序控制
着系统的运作和行为;而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。嵌入式微处理器一般就具备以下 4 个特点:
1)对实时多任务有很强的支持能力,能完成多任务并且有较短的中断响应时间,从而
使内部的代码和实时内核心的执行时间减少到最低限度。
2)具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化,而为
了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用,需要设计强大的存储区保护功能,同时也有利
于软件诊断。
3)可扩展的处理器结构,以能最迅速地开展出满足应用的最高性能的嵌入式微处理器。
4)嵌入式微处理器必须功耗很低,尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备
中靠电池供电的嵌入式系统更是如此,如需要功耗只有 mW 甚至 μW 级。
嵌入式计算机系统同通用型计算机系统相比具有以下特点:
1.嵌入式系统通常是面向特定应用的嵌入式 CPU 与通用型的最大不同就是嵌入式 CPU
大多工作在为特定用户群设计的系统中,它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点,
能够把通用 CPU 中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统设计趋于
小型化,移动能力大大增强,跟网络的耦合也越来越紧密。
2.嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相
结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的
知识集成系统。
3.嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的
硅片面积上实现更高的性能,这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力
4.嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起,它的升级换代也是和具体产品同步进行,
因此嵌入式系统产品一旦进入市场,具有较长的生命周期。
5.为了提高执行速度和系统可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单
片机本身中,而不是存贮于磁盘等载体中。
6.嵌入式系统本身不具备自举开发能力,即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的
程序功能进行修改的,必须有一套开发工具和环境才能进行开发。
1.2 嵌入式处理器
嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器,目前据不完全统计,全世界嵌入式
处理器的品种总量已经超过 1000 多种,流行体系结构有 30 几个系列,其中 8051 体系的占
有多半。生产 8051 单片机的半导体厂家有 20 多个,共 350 多种衍生产品,仅 Philips 就有
近 100 种。现在几乎每个半导体制造商都生产嵌入式处理器,越来越多的公司有自己的处理
器设计部门。嵌入式处理器的寻址空间一般从 64kB 到 16MB,处理速度从 0.1 MIPS 到 2000
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MIPS,常用封装从 8 个引脚到 144 个引脚。根据其现状,嵌入式计算机可以分成下面几类。
(1)嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)
嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的 CPU。在应用中,将微处理器装配在专门设计
的电路板上,只保留和嵌入式应用有关的母板功能,这样可以大幅度减小系统体积和功耗。
为了满足嵌入式应用的特殊要求,嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样
的,但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。
和工业控制计算机相比,嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优
点,但是在电路板上必须包括 ROM、RAM、总线接口、各种外设等器件,从而降低了系统的
可靠性,技术保密性也较差。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板
上,称为单板计算机。如 STD-BUS、PC104 等。近年来,德国、日本的一些公司又开发出了
类似“火柴盒”式名片大小的嵌入式计算机系列 OEM 产品。
嵌入式处理器目前主要有 Am186/88、386EX、SC-400、Power PC、68000、MIPS、ARM
系列等。
(2)嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)
嵌入式微控制器又称单片机,顾名思义,就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。嵌
入式微控制器一般以某一种微处理器内核为核心,芯片内部集成 ROM/EPROM、RAM、总线、
总线逻辑、定时/计数器、WatchDog、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、
EEPROM 等各种必要功能和外设。为适应不同的应用需求,一般一个系列的单片机具有多种
衍生产品,每种衍生产品的处理器内核都是一样的,不同的是存储器和外设的配置及封装。
这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配,功能不多不少,从而减少功耗和成本。
和嵌入式微处理器相比,微控制器的最大特点是单片化,体积大大减小,从而使功耗和
成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源
一般比较丰富,适合于控制,因此称微控制器。
嵌入式微控制器目前的品种和数量最多,比较有代表性的通用系列包括 8051、P51XA、
MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300 等。另外还有许多半通
用系列如:支持 USB 接口的 MCU 8XC930/931、C540、C541;支持 I2C、CAN-Bus、LCD 及众
多专用 MCU 和兼容系列。目前 MCU 占嵌入式系统约 70%的市场份额。
特别值得注意的是近年来提供 X86 微处理器的著名厂商 AMD 公司,将 Am186CC/CH/CU
等嵌入式处理器称之为 Microcontroller, MOTOROLA 公司把以 Power PC 为基础的 PPC505
和 PPC555 亦列入单片机行列。TI 公司亦将其 TMS320C2XXX 系列 DSP 做为 MCU 进行推广。
(3)嵌入式 DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)
DSP 处理器对系统结构和指令进行了特殊设计,使其适合于执行 DSP 算法,编译效率较
高,指令执行速度也较高。在数字滤波、FFT、谱分析等方面 DSP 算法正在大量进入嵌入式
领域,DSP 应用正从在通用单片机中以普通指令实现 DSP 功能,过渡到采用嵌入式 DSP 处理
器。嵌入式 DSP 处理器有两个发展来源,一是 DSP 处理器经过单片化、EMC 改造、增加片上
外设成为嵌入式 DSP 处理器,TI 的 TMS320C2000 /C5000 等属于此范畴;二是在通用单片机
或 SOC 中增加 DSP 协处理器,例如 Intel 的 MCS-296 和 Infineon(Siemens)的 TriCore。
推动嵌入式 DSP 处理器发展的另一个因素是嵌入式系统的智能化,例如各种带有智能逻
辑的消费类产品,生物信息识别终端,带有加解密算法的键盘,ADSL 接入、实时语音压解
系统,虚拟现实显示等。这类智能化算法一般都是运算量较大,特别是向量运算、指针线性
寻址等较多,而这些正是 DSP 处理器的长处所在。
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