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文档含概学习嵌入式的所有基本知识,特别针对嵌入式 linux 开发的学习。包含的内容有嵌入式系统基础、 嵌入式 linux 操作系统、linux 内核讲解、嵌入式 linux 开发、Linux 系统编程详解、linux 设备驱动程序开发、字符设备驱动程序、 驱动高级、网络编程、Qt 嵌入式图形开发等内容....
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嵌入式 linux 培训教材
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目录
第 1 章 嵌入式系统基础...............................................................................................................................8
1.1 嵌入式系统概述........................................................................................................................................8
1.1.1 嵌入式技术无处不在.........................................................................................................................8
1.1.2 嵌入式技术将成为后 PC 时代的主宰 ...............................................................................................8
1.1.3 什么是嵌入式系统..............................................................................................................................9
1.1.4 嵌入式系统的特点...........................................................................................................................10
1.1.5 嵌入式系统的分类............................................................................................................................10
1.1.6 嵌入式系统的应用领域 ...................................................................................................................11
1.2 嵌入式处理器..........................................................................................................................................14
1.2.1 概述...................................................................................................................................................14
1.2.2 嵌入式处理器的分类.......................................................................................................................14
1.2.3 典型的嵌入式处理器.......................................................................................................................15
1.2.4 我国的嵌入式处理器........................................................................................................................16
1.3 嵌入式操作系统......................................................................................................................................17
1.3.1 何谓嵌入式系统................................................................................................................................17
1.3.2 嵌入式操作系统的特点 ...................................................................................................................17
1.3.3 嵌入式实时系统中主要有三个指标来衡量系统的性能 ................................................................17
1.3.4 嵌入式实时系统的分类 ...................................................................................................................18
1.3.5 软件结构分类...................................................................................................................................18
1.3.6 嵌入式实时操作系统的发展趋势 ...................................................................................................19
1.3.7 嵌入式操作系统的种类 ...................................................................................................................19
1.4 嵌入式系统开发过程..............................................................................................................................21
第 2 章 嵌入式 linux 操作系统 .................................................................................................................22
2.1 linux 概述.................................................................................................................................................22
2.2 主流的嵌入式 linux 系统........................................................................................................................23
2.3 linux 目录结构详解..................................................................................................................................23
2.4 linux 的使用.............................................................................................................................................24
嵌入式 linux 培训教材
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2.4.1 如何获得 Linux 帮助和文档 ...........................................................................................................24
2.4.2 安装 Linux 系统 ...............................................................................................................................26
2.4.3 启动引导器........................................................................................................................................26
2.4.4 RedHat Linux 9 启动过程 .................................................................................................................28
2.4.5 用户和组管理...................................................................................................................................31
第 3 章 linux 内核讲解...............................................................................................................................56
3.1 linux 内核特征..........................................................................................................................................56
3.2 进程调度..................................................................................................................................................56
3.2.1 进程调度的功能...............................................................................................................................57
3.2.2 进程上下文的切换...........................................................................................................................57
3.2.3 Linux 系统中进程调度发生的时机..................................................................................................57
3.2.4 Linux 系统的调度算法 .....................................................................................................................57
3.3 进程管理..................................................................................................................................................59
3.3.1 进程的定义.......................................................................................................................................59
3.3.2 进程的特征.......................................................................................................................................59
3.3.3 Linux 进程的状态 .............................................................................................................................60
3.3.4 进程控制块 PCB ..............................................................................................................................60
3.3.5 Linux 进程的 PCB.............................................................................................................................61
3.3.6 进程控制...........................................................................................................................................62
3.3.7 进程通信...........................................................................................................................................66
3.3.8 消息传递系统...................................................................................................................................67
3.4 存储管理..................................................................................................................................................69
3.4.1 Linux 的分页管理机制 .....................................................................................................................69
3.4.2 内存的共享和保护...........................................................................................................................69
3.4.3 交换空间...........................................................................................................................................70
3.5 文件系统..................................................................................................................................................71
3.5.1 Linux 文件系统 .................................................................................................................................71
3.5 2 Linux 系统的文件操作 .....................................................................................................................72
3.6 设备管理..................................................................................................................................................73
3.6.1 LINUX 系统的设备管理...................................................................................................................73
3.6.2 LINUX 设备驱动程序的接口...........................................................................................................73
3.6.3 LINUX 的磁盘高速缓存...................................................................................................................73
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3.6.4 磁盘缓冲管理的数据结构 ...............................................................................................................74
3.6.5 盘缓冲区管理算法...........................................................................................................................75
3.6.6 LINUX 的字符设备缓冲区管理.......................................................................................................75
3.6.7 空闲字符缓冲区的分配和回收 .......................................................................................................76
第 4 章 嵌入式 linux 开发 ..........................................................................................................................77
4.1 开发环境和常用开发工具......................................................................................................................77
4.1.1 VI 简介..............................................................................................................................................77
4.1.2 GNU 编译链 ......................................................................................................................................79
4.1.3 gcc 常用方式 ....................................................................................................................................79
4.1.4 Make 与 makefile...............................................................................................................................79
4.1.5 交叉编译...........................................................................................................................................81
4.2 嵌入式 linux 内核编译............................................................................................................................81
4.2.1 内核源代码布局...............................................................................................................................81
4.2.2 内核编译步骤....................................................................................................................................81
4.2.3 内核配置...........................................................................................................................................82
4.2.4 重要的内核文件................................................................................................................................82
4.3 Boot Loader 介绍.....................................................................................................................................83
4.3.1 Boot Loader 的概念..........................................................................................................................83
4.3.2 Boot Loader 的操作模式...................................................................................................................84
4.3.3Boot Loader 执行过程分为 stage1 和 stage2 两大部分....................................................................84
第 5 章 Linux 系统编程详解 ....................................................................................................................86
5.1 进程间通信..............................................................................................................................................86
5.1.1 管道...................................................................................................................................................86
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FIFO...................................................................................................................................................89
5.1.3 消息队列...........................................................................................................................................91
5.1.4 信号量...............................................................................................................................................93
5.1.5 共享内存...........................................................................................................................................97
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小结...................................................................................................................................................98
5.2 文件操作编程..........................................................................................................................................98
5.2.1 文件类型...........................................................................................................................................98
5.2.2 取文件属性.......................................................................................................................................99
5.2.3 目录操作.........................................................................................................................................105
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4
5.2.4 系统调用 I/O 接口..........................................................................................................................106
5.2.5 库函数 IO 接口...............................................................................................................................106
第 6 章 linux 设备驱动程序开发............................................................................................................114
6.1 设备驱动程序概述................................................................................................................................114
6.1.1 Linux 设备驱动程序分类 ...............................................................................................................114
6.1.2 设备驱动程序的功能.....................................................................................................................114
6.1.3 设备驱动程序基本原理 ..................................................................................................................115
6.1.4 Linux 驱动程序的特点 ...................................................................................................................115
6.1.5 Linux 驱动开发环境 .......................................................................................................................115
6.2 设备驱动模块........................................................................................................................................116
6.2.1 与驱动模块相关的命令 ..................................................................................................................116
6.3 简单例子..............................................................................................................................................116
6.3.1 设备驱动程序所需的常用系统调用 ..............................................................................................116
6.3.2 内核版本的 HelloWorld .................................................................................................................117
6.3.3 一个完整的设备驱动程序源代码 .................................................................................................117
6.4 驱动程序框架........................................................................................................................................119
6.4.1 常用结构.........................................................................................................................................119
6.4.2 关于文件操作.................................................................................................................................120
6.4.3 例子二.............................................................................................................................................120
第 7 章 字符设备驱动程序 ......................................................................................................................124
7.1 概述........................................................................................................................................................124
7.2 scull 的设计 ............................................................................................................................................124
7.3 主设备号和次设备号............................................................................................................................125
7.4 动态分配主设备号................................................................................................................................126
7.5 文件操作................................................................................................................................................130
7.6 file 结构 ..................................................................................................................................................132
7.7 Open 和 Close.........................................................................................................................................134
7.8 Scull 的内存使用....................................................................................................................................137
7.9 读和写....................................................................................................................................................140
第 8 章 驱动高级专题 ...............................................................................................................................146
8.1 字符设备驱动程序的扩展操作 ............................................................................................................146
8.2 内核时间................................................................................................................................................174
嵌入式 linux 培训教材
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8.2.1 内核中的时间间隔.........................................................................................................................174
8.2.2 获取当前时间.................................................................................................................................177
8.2.3 延迟执行.........................................................................................................................................178
8.2.4 任务队列.........................................................................................................................................182
8.2.5 内核定时器.....................................................................................................................................195
8.2.6 向后兼容性.....................................................................................................................................199
8.2.7 快速参考.........................................................................................................................................200
8.3 获取内存................................................................................................................................................203
8.4 硬件管理................................................................................................................................................208
8.4.1 I/O 端口和 I/O 内存 .....................................................................................................................209
8.4.2 使用 I/O 端口................................................................................................................................211
8.4.3 使用数字 I/O 端口........................................................................................................................215
8.4.4 使用 I/O 内存................................................................................................................................218
8.4.5 向后兼容性.....................................................................................................................................228
8.4.6 快速参考.........................................................................................................................................229
8.5 中断处理................................................................................................................................................230
8.5.1 中断的整体控制.............................................................................................................................231
8.5.2 准备并口.........................................................................................................................................232
8.5.3 安装中断处理程序.........................................................................................................................232
8.5.4 实现中断处理程序.........................................................................................................................241
8.5.5 tasklet 和底半部处理......................................................................................................................246
8.5.6 中断共享.........................................................................................................................................251
8.5.7 中断驱动的 I/O..............................................................................................................................254
8.5.8 竞态.................................................................................................................................................255
8.5.9 向后兼容性...............................................................................................................................
......263
8.5.10 快速参考.......................................................................................................................................264
8.6 块设备驱动程序....................................................................................................................................267
8.6.1 注册驱动程序.................................................................................................................................268
8.6.2 头文件 blk.h...................................................................................................................................273
8.6.3 请求处理简介.................................................................................................................................275
8.6.4 请求处理详解.................................................................................................................................279
8.6.5 挂装和卸载是如何工作的 .............................................................................................................290
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