### 嵌入式Linux培训教材--修正版
#### 嵌入式系统基础
- **嵌入式系统概述**
- **嵌入式技术无处不在**：嵌入式技术广泛应用于各种设备中，从家用电器到汽车控制系统，再到航空航天设备等。
- **嵌入式技术将成为后PC时代的主宰**：随着物联网（IoT）和移动互联网的发展，嵌入式技术的重要性日益凸显，预计将在未来的数字化社会中发挥核心作用。
- **什么是嵌入式系统**：嵌入式系统是一种专用计算机系统，用于执行特定任务，通常集成在其他设备或系统中，如手机、汽车、医疗器械等。
- **嵌入式系统的特点**：
- 体积小、功耗低；
- 可靠性高；
- 实时性强；
- 软硬件可裁剪。
- **嵌入式系统的分类**：按照不同的标准，嵌入式系统可以分为微控制器型、微处理器型、DSP型等。
- **嵌入式系统的应用领域**：消费电子、工业自动化、通信设备、医疗设备、航空航天等领域。
- **嵌入式处理器**
- **概述**：嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件之一，负责执行系统中的指令集。
- **分类**：微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）、片上系统（SoC）等。
- **典型处理器**：ARM系列处理器是目前市场上最流行的嵌入式处理器之一。
- **国内发展状况**：国内在嵌入式处理器领域也有一定的自主研发能力，例如龙芯、飞腾等。
- **嵌入式操作系统**
- **概念**：嵌入式操作系统（RTOS）是一种专门为嵌入式系统设计的操作系统。
- **特点**：小型化、实时性、可靠性。
- **衡量性能的指标**：响应时间、吞吐量、中断延迟等。
- **分类**：硬实时、软实时。
- **发展趋势**：向更高效、更安全的方向发展，支持多核处理、虚拟化等新技术。
- **主要类型**：μC/OS-II、FreeRTOS、VxWorks等。
- **嵌入式系统开发过程**
- 包括需求分析、系统设计、编码实现、测试验证等多个阶段。
- 需要考虑的因素包括硬件选型、软件架构设计、开发工具选择等。
#### 嵌入式Linux操作系统
- **Linux概述**：Linux是一种开源操作系统，以其高度定制性和稳定性被广泛应用于嵌入式领域。
- **主流的嵌入式Linux系统**：如Yocto Project、Buildroot等。
- **目录结构详解**：/bin、/etc、/dev、/usr等目录及其功能。
- **Linux的使用**：
- **获取帮助**：man命令、info命令等。
- **安装Linux系统**：可以选择光盘安装、网络安装等多种方式。
- **启动引导器**：GRUB是常见的Linux引导加载程序。
- **启动过程**：从BIOS启动到内核初始化的过程。
- **用户和组管理**：通过useradd、groupadd等命令进行管理。
#### 嵌入式Linux开发
- **开发环境和工具**：
- **VI编辑器**：文本编辑器的基础使用方法。
- **GNU编译链**：GCC、G++等编译工具的使用。
- **Make与Makefile**：构建项目的自动化工具。
- **交叉编译**：针对目标平台编译代码的过程。
- **GDB调试器**：常用的调试工具，支持断点设置、变量查看等功能。
- **内核编译**：
- **源代码布局**：内核源码的组织结构。
- **编译步骤**：配置、编译、链接等流程。
- **内核配置**：使用menuconfig、kconfig等工具进行配置。
- **系统编程**：
- **进程控制**：创建、终止进程等操作。
- **进程间通信**：信号量、管道、共享内存等机制。
#### 嵌入式Linux移植
- **软件开发过程**：包括需求分析、设计、实现、测试等阶段。
- **交叉工具链的生成**：基于目标架构生成编译工具链。
- **Qt/Embedded开发环境**：使用Qt库开发GUI应用程序。
- **嵌入式Linux的启动过程**：从上电到操作系统启动的整个流程。
- **BootLoader介绍**：BootLoader的作用、类型及其实现方法。
- **内核移植过程**：根据硬件平台调整内核配置。
- **根文件系统的制作与移植**：创建并移植适合目标板的根文件系统。
#### Linux内核讲解
- **内核特征**：包括多任务、多用户、内存管理、文件系统支持等特点。
- **进程调度**：
- **功能**：确保多个进程能够合理地共享CPU资源。
- **上下文切换**：保存当前进程状态并恢复另一个进程状态的过程。
- **调度时机**：进程阻塞、进程结束等情况触发。
- **调度算法**：优先级调度、时间片轮转等。
- **进程管理**：
- **定义与特征**：进程的概念及基本属性。
- **状态**：运行态、就绪态、阻塞态等。
- **PCB**：进程控制块，记录进程相关信息。
- **进程控制**：创建、终止、挂起等操作。
- **进程通信**：进程之间交换数据的方式。
- **消息传递系统**：基于消息队列的通信机制。
- **存储管理**：
- **分页管理机制**：将物理内存划分为固定大小的页。
- **内存共享与保护**：确保不同进程之间不会相互干扰。
- **交换空间**：用于临时存放不经常使用的页面。
- **文件系统**：
- **Linux文件系统**：支持多种类型的文件系统，如ext4、FAT等。
- **文件操作**：打开、读写、关闭文件等基本操作。
- **设备管理**：
- **设备管理**：对硬件设备的控制和支持。
- **设备驱动程序接口**：驱动程序与内核之间的交互界面。
- **磁盘高速缓存**：提高磁盘读写速度的缓存机制。
- **缓冲管理**：磁盘缓冲区和字符设备缓冲区的管理方法。
#### Linux设备驱动程序开发
- **设备驱动程序概述**：
- **分类**：字符设备、块设备、网络设备等。
- **功能**：提供硬件抽象层，实现操作系统与硬件设备之间的交互。
- **原理**：驱动程序如何与内核接口交互。
- **特点**：模块化、可移植性。
- **开发环境**：搭建用于开发和测试驱动程序的环境。
- **设备驱动模块**：
- **相关命令**：insmod、rmmod等用于加载和卸载模块的命令。
- **简单例子**：
- **常用系统调用**：open、read、write等系统调用的使用方法。
- **内部实现**：驱动程序内部结构和工作原理的简要说明。
