前言

嵌入式系統(tǒng)正在重新塑造人們的認(rèn)知、生活、工作和娛樂(lè)方式。隨著物聯(lián)網(wǎng)及國(guó)內(nèi)外嵌入式產(chǎn)品進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和推廣，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、軍事技術(shù)、商業(yè)文化藝術(shù)及人們?nèi)粘Ｉ�活中的方方面面。圍繞著嵌入式系統(tǒng)構(gòu)建的智能手機(jī)、人工智能、AR/VR、無(wú)人機(jī)、智能穿戴設(shè)備、汽車自動(dòng)駕駛和智能家居系統(tǒng)等，極大地便利和豐富了人們的生活。由于嵌入式系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)是一個(gè)理論性、實(shí)踐性非常強(qiáng)的工作，因此開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)需要高素質(zhì)的研發(fā)人員。它不但要求研發(fā)人員熟悉嵌入式處理器的硬件結(jié)構(gòu)，還要求更多地掌握嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)，如Bootloader、內(nèi)核、驅(qū)動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)和文件系統(tǒng)等，同時(shí)還必須具備所屬行業(yè)的相關(guān)知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

嵌入式Linux操作系統(tǒng)遵循GNU的GPL條款，具有源代碼開(kāi)放、代碼工整、工作穩(wěn)定、內(nèi)核結(jié)構(gòu)清晰、移植方便、系統(tǒng)內(nèi)核小、執(zhí)行效率高和網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，從而成為嵌入式市場(chǎng)的領(lǐng)先者。

本書大部分內(nèi)容曾作為武漢大學(xué)電子信息學(xué)院研究生嵌入式原理與應(yīng)用課程的講義連續(xù)使用多屆，取得良好的教學(xué)效果。編者總結(jié)了多年的科研經(jīng)驗(yàn)和案例，力求從基本概念、基本原理、基本方法和基本應(yīng)用出發(fā)，使讀者能扎實(shí)、系統(tǒng)地掌握嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的方法和技能。

全書分為13章： 第1章緒論； 第2章為L(zhǎng)inux操作系統(tǒng)入門基礎(chǔ)； 第3章介紹Linux系統(tǒng)環(huán)境下的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)； 第4章學(xué)習(xí)Linux外殼程序的編程方法； 第5章介紹如何構(gòu)建嵌入式Linux開(kāi)發(fā)平臺(tái)； 第6章對(duì)ARM調(diào)試工具、編譯環(huán)境進(jìn)行介紹； 第7章對(duì)嵌入式Bootloader技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析； 第8章詳細(xì)講述Linux內(nèi)核配置方法； 第9章以嵌入式操作系統(tǒng)ARM�睱inux為例，對(duì)其內(nèi)核進(jìn)行詳細(xì)的剖析，其原理也適用其他架構(gòu)的處理器； 第10章對(duì)嵌入式文件系統(tǒng)進(jìn)行綜合描述和具體分析； 第11章介紹嵌入式Linux多線程編程方法； 第12章就構(gòu)建嵌入式Web服務(wù)器使用的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析； 第13章詳細(xì)介紹嵌入式圖形用戶界面的原理和設(shè)計(jì)方法。

本書特點(diǎn)

�f 圖文并茂,注重整體內(nèi)容框架的講解，培養(yǎng)學(xué)生的大局觀。例如，第1章用多幅圖片描述嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的整體框架及開(kāi)發(fā)流程，便于讀者快速入門； 第8章用一張框圖描述整個(gè)Linux內(nèi)核代碼樹(shù)的結(jié)構(gòu)，便于理解與記憶。

�f 通俗易懂，注重理解與實(shí)例。大部分章節(jié)配有實(shí)例和源代碼，引導(dǎo)讀者逐步熟悉各種開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境，使讀者建立感性認(rèn)識(shí)，為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)，可操作性極強(qiáng)。

�f 代碼規(guī)范細(xì)致，內(nèi)容深入，起點(diǎn)較高。在實(shí)例源代碼中，進(jìn)行了非常詳細(xì)的注釋，可以引導(dǎo)讀者理解和掌握編寫程序的關(guān)鍵過(guò)程。在注重基礎(chǔ)和實(shí)踐的同時(shí)，注重知識(shí)的擴(kuò)充，如本書對(duì)線程、網(wǎng)絡(luò)編程及圖形用戶界面編程做了深入的講解，使讀者對(duì)嵌入式Linux系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)水平有本質(zhì)的提高。

�f 每章都給出了主要內(nèi)容、本章小結(jié)以及思考題，有利于提升讀者的自學(xué)效果。

作者分工與致謝

本書由金偉正編著，徐穎、金詩(shī)怡參與了部分翻譯和編輯工作，他們的工作對(duì)本書的定稿起了很大的作用。本書參考了Embedded Linux Primer: A Practical, Real�瞁orld Approach、Linux Kernel Development 3rd Edition等書籍，有些內(nèi)容取材于國(guó)內(nèi)外最新的教材和技術(shù)資料，詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)，有興趣的讀者可以進(jìn)一步查閱。在此，謹(jǐn)向多位原作者表達(dá)誠(chéng)摯的敬意和真誠(chéng)的感謝。本書的部分資料來(lái)自網(wǎng)絡(luò)，無(wú)法一一列舉，在此一并感謝。同時(shí)，特別感謝武漢大學(xué)電子信息學(xué)院對(duì)本書給予的大力支持。

聯(lián)系作者

由于編寫時(shí)間倉(cāng)促，編著者的水平有限，書中難免存在不妥或錯(cuò)誤之處，如果您對(duì)本書有任何意見(jiàn)或建議，或?qū)Ρ緯�中的�?nèi)容或章節(jié)有興趣，不妨發(fā)電子郵件告訴我們（電子郵箱jwz@whu.edu.cn），您提出的問(wèn)題和建議是編著者前進(jìn)的動(dòng)力。

金偉正2017年3月于武漢大學(xué)

學(xué)習(xí)建議

�f 本書定位

本書可作為計(jì)算機(jī)學(xué)科、電子信息類相關(guān)專業(yè)本科生、研究生及工程碩士的嵌入式系統(tǒng)課程的教材，也可供相關(guān)研究人員、工程技術(shù)人員閱讀參考。

�f 建議授課學(xué)時(shí)

如果將本書作為教材使用，建議將課程的教學(xué)分為課堂講授和學(xué)生自主上機(jī)兩個(gè)層次。課堂講授建議36～48學(xué)時(shí)，學(xué)生自主上機(jī)建議18~24學(xué)時(shí)。教師可以根據(jù)不同的教學(xué)對(duì)象或教學(xué)大綱要求安排學(xué)時(shí)數(shù)和教學(xué)內(nèi)容。

�f 教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)提示、課時(shí)分配

序號(hào)

教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)重點(diǎn)

教學(xué)難點(diǎn)

課時(shí)分配

第1章

緒論

嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一般過(guò)程、嵌入式操作系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一般過(guò)程及方法

2學(xué)時(shí)

第2章

Linux基礎(chǔ)知識(shí)

認(rèn)識(shí)Linux操作系統(tǒng)、

Linux基本操作命令、

Linux文件與目錄系統(tǒng)、

Linux網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

Linux基本操作命令的使用

2學(xué)時(shí)

第3章

Linux編程環(huán)境

Linux編程環(huán)境、VIM及Emacs的使用、GNU make使用及Makefile編程、

GDB的使用方法

GNU make使用及Makefile編程方法

2學(xué)時(shí)

第4章

Linux

外殼程序編程

創(chuàng)建和運(yùn)行外殼程序、外殼程序的編程

2學(xué)時(shí)

第5章

構(gòu)建嵌入式

Linux開(kāi)發(fā)平臺(tái)

GNU跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)工具鏈、

嵌入式Linux內(nèi)核及根文件系統(tǒng)、Bootloader簡(jiǎn)介

GNU跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)工具鏈的建立過(guò)程

4學(xué)時(shí)

第6章

ARM調(diào)試環(huán)境

ARM調(diào)試工具簡(jiǎn)介、

ADS軟件調(diào)試工具

2學(xué)時(shí)

第7章

嵌入式

Bootloader技術(shù)

Bootloader的基本概念、典型結(jié)構(gòu)框架、分析和移植

Bootloader的移植

6學(xué)時(shí)

第8章

Linux內(nèi)核配置

內(nèi)核開(kāi)發(fā)特點(diǎn)、嵌入式Linux內(nèi)核代碼結(jié)構(gòu)、嵌入式Linux內(nèi)核配置

嵌入式Linux內(nèi)核配置原理及方法

6學(xué)時(shí)

第9章

ARM�睱inux

內(nèi)核分析和移植

ARM�睱inux的結(jié)構(gòu)組成、

ARM�睱inux的移植

ARM�睱inux的移植

6學(xué)時(shí)

續(xù)表

序號(hào)

教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)重點(diǎn)

教學(xué)難點(diǎn)

課時(shí)分配

第10章

嵌入式文件系統(tǒng)

Linux文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與特征、嵌入式文件系統(tǒng)的類型、根文件系統(tǒng)的構(gòu)建

根文件系統(tǒng)的構(gòu)建及設(shè)計(jì)

4學(xué)時(shí)

第11章

嵌入式Linux

多線程編程

Linux線程編程基礎(chǔ)、線程的同步與互斥

4學(xué)時(shí)

第12章

嵌入式Web

服務(wù)器設(shè)計(jì)

TCP/IP、UDP及HTTP等協(xié)議、socket編程基礎(chǔ)、嵌入式Web服務(wù)器介紹、Web服務(wù)器構(gòu)建

嵌入式Web服務(wù)器類型及Web服務(wù)器構(gòu)建

4學(xué)時(shí)

第13章

嵌入式Linux

的GUI

嵌入式GUI簡(jiǎn)介、MiniGUI及Qt/Embedded程序設(shè)計(jì)

MiniGUI及Qt/

Embedded的移植

4學(xué)時(shí)

�f 網(wǎng)上資源

本書的教學(xué)資源可從武漢大學(xué)課程中心網(wǎng)推薦課程中獲取，網(wǎng)址為： http://kczx.whu.edu.cn/G2S/ShowSystem/CourseCommend.aspx。如果課時(shí)寬裕，教師可選取一些專家講座或公開(kāi)課視頻，在課堂上播放，以擴(kuò)大學(xué)生的眼界。