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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
║
2
嵌入式 系统开发技术详解——基于
ARM
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
第
1
章 目录
3║
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
║
4
嵌入式 系统开发技术详解——基于
ARM
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
第
1
章 目录
5║
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
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