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2410开发板实验参考书
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2010-10-21
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LINUX 嵌入式入门必不可少的学习资料
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博创科技(UP-TECH)
第一章 嵌入式LINUX 开发基础知识...............................................................................................2
1.1 嵌入式LINUX简介 ......................................................................................................................2
1.2 嵌入式LINUX开发平台简介.......................................................................................................4
1.3 嵌入式LINUX开发流程...............................................................................................................9
1.4 嵌入式LINUX开发环境的建立................................................................................................. 11
第二章 基础实验................................................................................................................................24
2.1 熟悉LINUX开发环境.................................................................................................................24
2.2 多线程应用程序设计............................................................................................................... 28
2.3 串行端口程序设计................................................................................................................... 41
2.4 CAN总线通讯实验 ...................................................................................................................52
2.5 简单嵌入式WEB服务器实验................................................................................................... 65
第三章 图形界面应用程序设计........................................................................................................80
3.1 安装与建立QT桌面运行环境 ..................................................................................................80
3.2 QT DESIGNER简介以及QT/E的交叉编译 ...............................................................................87
3.3 建立本机QTOPIA虚拟平台 ..................................................................................................... 95
3.4 QTOPIA2.1.1 在 2410 上的移植 ............................................................................................100
第四章 内核实验..............................................................................................................................104
4.1 LINUX内核移植与编译实验 ................................................................................................... 104
第五章 驱动模块实验......................................................................................................................131
5.1 内核驱动设计入门-模块方式驱动实验..............................................................................131
5.2 内核驱动设计实验-触摸屏驱动.......................................................................................... 162
5.3 SD卡使用实验.........................................................................................................................185
5.4 IDE_硬盘读写实验................................................................................................................. 211
5.5 音频驱动及应用实验.............................................................................................................. 224
5.6 蓝牙无线通讯实验................................................................................................................. 240
第六章 附录 .....................................................................................................................................253
6.1 常用LINUX命令的使用 .........................................................................................................253
6.2 VI简介 ..................................................................................................................................... 260
6.3 GCC与GDB............................................................................................................................. 262
6.4 GNU通用公共许可证(GPL 1991.6 第二版)........................................................................... 265
6.5 北京博创兴业科技嵌入式系统培训中心..............................................................................271
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第一章 嵌入式 Linux
开发基础知识
随着后 PC 时代的到来,嵌入式系统技术已经成为了一个万众瞩目的焦点。目前已广
泛应用于信息家电、数据网络、工业控制、医疗卫生、航空航天等众多领域。巨大的市场
潜力,无穷的商机,吸引了各路英豪纷踵沓来。
硬件方面,各大电子厂商相继推出了自己的专用嵌入式芯片,漫天而至的是 mp3,PDA,
无线上网装置,让人们充分感受到了这股强劲之势;软件方面,在 Vxworks、pSOS、Neculeus
和 Windows CE 等嵌入式操作系统引领下,也出现了空前繁荣的局面,但这些专用操作系
统都是商业化产品,其高昂的价格使许多面向低端产品的小公司望而却步,并且其源代码
的封闭性也大大限制了开发者的积极性。
近两年在我国登陆并蓬勃发展的 Linux,也已广泛应用于各类计算应用,不仅包括 IBM
的微型 Linux 腕表、手持设备(PDA 和蜂窝电话)、因特网装置、客户机、防火墙、工业机
器人和电话基础设施设备,甚至还包括了基于集群的超级计算机。Linux 在高端服务器的
优越表现及其天生具有的突出特点,就注定它必将在低端嵌入式系统中再次给人们以惊喜,
而基于嵌入式 Linux 操作系统的应用,必定给我们未来的工作和生活带来翻天覆地的变化。
1.1 嵌入式 Linux 简介
Linux 正在嵌入式开发领域稳步发展。Linux 使用 GPL,所有对特定开发板、PDA、掌
上机、可携带设备等使用嵌入式 Linux 感兴趣的人都可以从因特网上免费下载其内核和应
用程序,并开始移植和开发。许多 Linux 改良品种迎合了嵌入式市场,它们包括 RTLinux
(实时 Linux)、uclinux(用于非 MMU 设备的 Linux)、Montavista Linux(用于 ARM、
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MIPS、PPC 的 Linux 分发版)、ARM-Linux(ARM 上的 Linux)和其它 Linux 系统。
嵌入式 Linux 的发展比较迅速。NEC、索尼已经在销售个人视频录像机等基于 Linux 的消费
类电子产品,摩托罗拉则计划在其未来的大多数手机上使用 Linux,IBM 也制定了在手持机
上运行 Linux 的计划。
数年来,“Linux 标准库”组织一直在从事对在服务器上运行的 Linux 进行标准化的工
作,现在,嵌入式计算领域也开始了这一工作。嵌入式 Linux 标准吸引了“Linux 标准库”
以及 Unix 组织中有益的元素。
在嵌入式系统中使用 Linux 的优点和缺点
虽然大多数 Linux 系统运行在 PC 平台上,但 Linux 也是嵌入式系统的可靠主力。
Linux 的安装和管理比 UNIX 更加简单灵活,这对于那些 UNIX 专家们来说又是一个优点,
因为 Linux 中有许多命令和编程接口同传统的 UNIX 一样。但是对于习惯于 WINDOWS 操作
系统的人来说,需要记忆大量的命令行参数却是一个缺点。随着 LINUX 社团的不断努力,
linux 的人机界面开发环境正在不断完善。
典型的 Linux 系统经过打包,在拥有硬盘和大容量内存的 PC 机上运行,嵌入式系统不需
要这么高的配置。一个功能完备的 Linux 内核要求大约 1 MB 内存。而 Linux 微内核只
占用其中很小一部分内存,包括虚拟内存和所有核心的操作系统功能在内,只需占用系统
约 100 K 内存。只要有 500 K 的内存,一个有网络栈和基本实用程序的完全的 Linux 系
统就可以在一台 8 位总线(SX)的 Intel 386 微处理器上运行的很好了。由于内存要求
常常是需要的应用所决定的,比如 Web 服务器或者 SNMP 代理,Linux 系统甚至可以仅使
用 256 KB ROM 和 512 KB RAM 进行工作。因此它是一个瞄准嵌入式市场的轻量级操作系
统。
与传统的实时操作系统相比(RTOS),采用象嵌入式 Linux 这样的开放源码的操作系
统的另外一个好处是 Linux 开发团体看来会比 RTOS 的供应商更快地支持新的 IP 协议
和其它协议。例如,用于 Linux 的设备驱动程序要比用于商业操作系统的设备驱动程序多,
如网络接口卡(NIC)驱动程序以及并口和串口驱动程序。
核心 Linux 操作系统本身的微内核体系结构相当简单。网络和文件系统以模块形式置于微
内核的上层。驱动程序和其它部件可在运行时作为可加载模块编译到或者是添加到内核。
这为构造定制的可嵌入系统提供了高度模块化的构件方法。而在典型情况下该系统需结合
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定制的驱动程序和应用程序以提供附加功能。
嵌入式系统也常常要求通用的功能,为了避免重复劳动,这些功能的实现运用了许多
现成的程序和驱动程序,它们可以用于公共外设和应用。Linux 可以在外设范围广泛的多
数微处理器上运行,并早已经有了现成的应用库。
Linux 用于嵌入式的因特网设备也是很合适的,原因是它支持多处理器系统,该特性使
Linux 具有了伸缩性。因而设计人员可以选择在双处理器系统上运行实时应用,提高整体
的处理能力。例如,您可以在一个处理器运行 GUI,同时在另一个处理器上运行 Linux 系
统。
在嵌入式系统上运行 Linux 的一个缺点是 Linux 体系提供实时性能需要添加实时软
件模块。而这些模块运行的内核空间正是操作系统实现调度策略、硬件中断异常和执行程
序的部分。由于这些实时软件模块是在内核空间运行的,因此代码错误可能会破坏操作系
统从而影响整个系统的可靠性,这对于实时应用将是一个非常严重的弱点。已经有许多嵌
入式 Linux 系统的示例;可以有把握地说,某种形式的 Linux 能在几乎任一台执行代码
的计算机上运行。
1.2 嵌入式 Linux 开发平台简介
Linux 价格低廉、功能强大,可以运行在 X86,Alpha,Sparc,MIPS,PPC,MOTOROLA,NEC,
ARM 等硬件平台上,而且开放源代码,可以定制。我们所介绍的硬件平台是基于 ARM 体系
结构,由北京博创兴业科技有限公司开发的 UP-NetARM3000 和 UP-NetARM2410 开发板。
UP-NetARM3000 的CPU为ARM7TDMI内核的三星S3C44B0X01 芯片,由于没有MMU(内存管理单
元)只能运行uClinux,UP-NetARM2410 开发板的CPU为ARM920T内核的三星S3c2410 芯片,
由于有MMU可以运行标准的ARM-LINUX内核。通过这两个平台,我们可以学习嵌入式LINUX
中的针对有MMU和无MMU的不同开发过程。UP-NetARM3000 及相关产品的资料可以访问博创
公司的网站
www.up-tech.com获得。本书以UP-NetARM2410 开发板为例,详细介绍嵌入式
Linux的开发过程。
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UP-NetARM2410 开发板实验仪器介绍
硬件配置
UP-NetARM2410 开发板的硬件配置如表 1.2.1 所示,实物如图 1.2.1 所示:
配置名称 型号 说明
CPU ARM920T 结构芯片三星 S3c2410X 工作频率 203MHz
FLASH SAMSUNG K9F1208 64M NAND
SDRAM HY57V561620AT-H 32M×2=64M
EtherNet 网卡 DM9000AEP 10/100M 自适应
LCD(可选) 一个 32 脚薄膜线插座
触摸屏(可选) 一个 8 脚触摸屏插座
LED
两个小数码管和 3 个发光二
极管
USB 接口 1 个 HOST /1 个 DEVICE
UART 2 个 RS232 从处理器的 UART2 引出
AD 由 S3C2410 芯片引出
板载两个分压精密电位器
AUDIO IIS 总线,UDA1341 芯片
44.1KHz 音频
扩展插座 3 个 40Pin EXPORT 总线直接扩展
IDE/CF 卡接口
IDE 硬盘接口,CF(IDE 模式)卡
MMC 和 SD 卡接口
调试接口
JTAG
14 针
按键
三个可产生中断的按键
2片IIC存储器
AT24C01
CAN BUS
由 MCP2510 和 TJA1050 构成
PWM 和 DA 输出
两路 PWM 输出和 DA 电路
DC5V 电源输入 具备 LDO 产生 3.3V 和 1.8V 的电压 备有 RESET、RTC 电路
表 1.2.1 UP-NetARM2410 的硬件配置
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