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出版者:北京航空航天大学

作者:马忠梅

出品人:

页数:375

译者:

出版时间:2008-8

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787811243512

丛书系列:

图书标签:

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书籍简介：深入解析现代嵌入式系统开发实践 书名：ARM&Linux 嵌入式系统教程 本书旨在为希望全面掌握现代嵌入式系统开发，特别是基于 ARM 架构和 Linux 操作系统平台的工程师、技术爱好者和学生提供一份详尽、实用的技术指南。我们深知嵌入式领域知识的广博与技术的快速迭代，因此本书的编写立足于当前行业的主流技术栈，力求内容的深度、广度与实践性达到最佳平衡。 第一部分：嵌入式系统基础与 ARM 架构剖析 本部分将构建读者对嵌入式系统世界的宏观认知，并深入到硬件核心——ARM 架构的细节之中。 1. 嵌入式系统概览与发展趋势： 我们将从“什么是嵌入式系统”这一根本问题出发，界定其与通用计算的区别与联系。内容涵盖嵌入式系统的基本组成（硬件、固件、应用软件），典型的应用领域（工业控制、物联网、消费电子、汽车电子等），以及当前市场对高性能、低功耗、实时性等关键指标的需求演变。重点剖析从传统 8/16 位微控制器向 32 位/64 位 SoC 平台迁移的驱动力。 2. ARM 处理器架构详解： 这是本书的核心硬件基石。我们不会停留在对指令集简单的罗列，而是深入探讨现代 ARM 架构的演进，特别是 Cortex-A 系列在服务器、移动设备和高端嵌入式中的地位。 体系结构基础： 详细解析 ARMv7-A 和 ARMv8-A（AArch64）的异同，包括处理器模式（User, System, SVC, IRQ 等）、寄存器组的组织与用途、异常处理流程（中断、陷阱、系统调用）。 内存管理单元（MMU）： 深入讲解 MMU 的工作原理，包括页表结构、TLB（Translation Lookaside Buffer）的作用、缓存一致性（Cache Coherency）机制在多核系统中的重要性。理解 MMU 是理解操作系统如何运行在 ARM 硬件上的关键。 总线架构与互联： 介绍 AMBA 规范（如 AHB, AXI, APB）在 SoC 内部的数据传输机制，探讨 DMA（直接内存访问）如何卸载 CPU 负载，实现高效的外设交互。 低功耗设计： 探讨 ARM 平台特有的电源管理技术，如时钟门控、电压调节、以及多核系统中的唤醒/休眠策略。 3. 交叉编译环境的搭建与基础工具链： 成功的嵌入式开发离不开稳定可靠的工具链。本章将指导读者从零开始构建一个功能完备的 GNU 工具链（GCC, Binutils, GDB），专注于针对特定 ARM 目标平台的配置与优化。我们将详细讲解交叉编译原理，如何为不同的目标架构生成可执行文件，并演示使用 QEMU 进行目标架构的仿真调试。 第二部分：Linux 内核与驱动程序开发 本部分是连接 ARM 硬件与上层应用的桥梁，重点聚焦于 Linux 操作系统在嵌入式环境下的定制与驱动开发。 4. 嵌入式 Linux 系统启动流程深度剖析： 嵌入式系统的启动过程远比桌面 Linux 复杂且关键。我们将系统地拆解这一过程： Boot ROM 与初始引导： 讲解 SoC 上电后的第一行代码（通常是固化在芯片内部的 Boot ROM）如何执行，以及它如何加载并执行第一阶段引导程序。 U-Boot（或类似引导加载程序）： 详述 U-Boot 的初始化过程，包括对 DRAM 的初始化、设备树（Device Tree）的加载、内核的解压与内存映射，以及向内核传递启动参数。 Linux 内核引导： 深入分析内核解压后的自解压过程，如何设置 MMU，初始化各个子系统，最终跳转到 `start_kernel()` 函数，进入用户空间。 5. 设备树（Device Tree）详解： 在现代 ARM Linux 中，设备树是硬件描述的核心。本章将详尽解释 DTS/DTB 的结构、语法和作用。重点讲解如何通过设备树来描述 CPU 拓扑、内存布局、外设资源（中断号、内存映射地址）以及总线连接关系，使内核能够动态地初始化硬件，而无需硬编码设备信息。 6. Linux 设备驱动程序（LKD）基础与实践： 驱动开发是嵌入式工程师的核心技能。本书将围绕 Linux 设备模型展开： 字符设备驱动： 讲解最基本的 I/O 抽象层，包括 `file_operations` 结构体的实现、用户空间与内核空间的数据交互（如 `copy_to_user`/`copy_from_user`），以及同步机制（互斥锁、信号量）。 块设备与网络设备（概述）： 简要介绍更复杂的设备模型，如块设备的 I/O 调度、网络协议栈的接口。 中断处理机制： 详细讲解 ARM 平台的中断控制器（如 GIC），如何注册中断处理程序（顶半部与底半部机制，如 Tasklet 和 Workqueue），确保实时性和内核稳定性。 总线和平台驱动： 介绍如何为 I2C、SPI、UART 等总线设备编写总线驱动，以及如何利用平台驱动（Platform Driver）将驱动与设备树节点绑定。 第三部分：用户空间应用与系统优化 本部分着眼于如何在 Linux 内核之上构建稳定、高效的用户空间应用程序，并对整个系统进行性能调优。 7. 嵌入式文件系统与根文件系统构建： 一个完整的嵌入式系统需要一个高效的根文件系统。 文件系统类型比较： 对比 YAFFS2, UBIFS, Ext4 等文件系统在闪存介质上的特性、优缺点及适用场景。 构建最小化根文件系统： 采用 Buildroot 或 Yocto Project 的思想，指导读者构建一个最小化的、仅包含必需组件的用户空间环境，理解 BusyBox 在资源受限系统中的作用。 系统初始化服务： 介绍 SysVinit 和 Systemd（在嵌入式中的轻量化版本）的工作方式，以及如何管理系统服务启动顺序。 8. 系统性能调优与调试技术： 嵌入式系统对性能和资源的严格要求，使得调优至关重要。 内核参数调优： 讲解如何通过 `/proc` 和 `/sys` 文件系统动态调整内核参数，优化网络堆栈、虚拟内存管理等。 内存管理优化： 分析 Slab 分配器、伙伴系统的工作机制，以及如何通过调整内核启动参数避免内存碎片化。 工具链调试进阶： 熟练使用 GDB 进行远程调试，结合 JTAG/SWD 硬件调试接口（如 OpenOCD），实现对 Bootloader、内核及用户空间代码的断点和内存观察。 性能分析工具： 介绍 `perf` 工具在 ARM 上的使用，用于捕获硬件性能计数器事件（如 Cache Misses, Branch Mispredictions），从而定位程序热点。 9. 实时性增强与嵌入式 IPC 机制： 对于工业控制和通信应用，实时性是不可妥协的要求。 实时内核（PREEMPT_RT）： 探讨如何将标准 Linux 内核补丁为 PREEMPT_RT，以获得更低的延迟和更确定的响应时间。 进程间通信（IPC）： 深入分析信号量、消息队列、共享内存等传统 POSIX IPC 机制，并结合现代 Linux 的高性能 IPC 方案（如 D-Bus、Binder 机制的原理介绍）进行对比。 全书通过大量的代码示例、系统级框图和实际项目案例，确保读者不仅理解“是什么”，更能掌握“怎么做”，最终能够独立设计、开发和调试复杂的 ARM/Linux 嵌入式产品。

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这本书的出现，让我对ARM&Linux嵌入式系统开发有了更清晰的认知。我一直对嵌入式领域非常感兴趣，特别是ARM处理器强大的性能和Linux系统灵活的定制性相结合，为开发各种智能设备提供了无限可能。我希望这本书能够从最基础的ARM处理器架构讲起，深入讲解指令集、寄存器、流水线等核心概念，让我能够理解ARM处理器是如何工作的。在Linux方面，我期待它能详细介绍Linux内核的引导过程，从bootloader到内核的启动，以及根文件系统的挂载。我尤其看重书中对Linux设备驱动模型（LDD3）的讲解，希望能通过清晰的示例，让我掌握如何编写各种类型的设备驱动，例如字符设备、块设备、网络设备驱动等。我还会仔细研究书中对嵌入式Linux系统构建的介绍，包括交叉编译工具链的搭建，以及如何使用Buildroot或Yocto Project等工具来生成定制化的Linux镜像。对于文件系统在嵌入式系统中的应用，我希望能有更深入的了解，例如各种文件系统的特性，以及如何选择和优化文件系统以满足不同的应用需求。此外，调试技巧在嵌入式开发中至关重要，我希望书中能提供关于GDB、JTAG等调试工具的使用指南，以及内核调试的技巧。这本书能否帮助我将理论知识转化为实践能力，是我衡量其价值的重要标准。

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这本书，我拿到的时候，心里是既期待又忐忑的。期待的是，ARM和Linux嵌入式这个组合，绝对是当下嵌入式开发最热门，也是最有前景的方向之一。从工业控制、物联网设备，到智能家居、车载系统，几乎无处不在的身影，都离不开这两者的结合。我之前接触过一些嵌入式的东西，但总觉得零散，不成体系，尤其是ARM的硬件平台，各种指令集、寄存器、中断处理，还有Linux内核的移植、驱动开发，这些都是我一直想深入学习却又感觉无从下手的痛点。我希望这本书能提供一个清晰的学习脉络，从最基础的概念讲起，逐步深入到实际的开发流程，让我能够真正理解ARM处理器的工作原理，以及如何在Linux环境下构建一个完整的嵌入式系统。我尤其关注它是否能详细讲解bootloader的加载过程，以及内核的启动机制，这对于理解整个系统的运行流程至关重要。同时，我还希望书中能包含一些实用的案例，比如如何移植一个简单的文件系统，如何编写一个基本的设备驱动，甚至是如何构建一个简单的网络应用，这样我才能将理论知识转化为实践能力。我还会特别留意书中对调试技巧的介绍，因为在嵌入式开发中，调试往往是效率的瓶颈，掌握高效的调试方法能极大地提升开发效率。如果这本书能在这方面提供一些独到的见解和实用的工具使用方法，那将是对我巨大的帮助。总而言之，我期待这本书能够成为我ARM&Linux嵌入式之旅的一盏明灯，指引我克服学习过程中的种种困难，让我能够在这个充满挑战又回报丰厚的领域中，迈出坚实的步伐。它的封面设计也比较专业，给人一种厚重感，这让我对里面的内容更加充满了好奇和信心。希望它能像我期待的那样，成为一本真正能引领我入门并深入学习的经典教材。

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拿到《ARM&Linux嵌入式系统教程》这本书，我最先关注的是它的内容深度和广度。我之前在学习过程中，遇到过很多只讲皮毛，或者内容陈旧的书籍，这让我感到非常失望。对于ARM这个庞大的指令集架构，以及Linux这样一个复杂而强大的操作系统，要在一个教程中做到全面而深入的讲解，确实是一项不小的挑战。我希望能在这本书中看到对ARM处理器不同系列（比如Cortex-M, Cortex-A）的介绍，以及它们各自的特点和适用场景。在Linux部分，我期待看到关于交叉编译工具链的搭建和使用，这在嵌入式开发中是必不可少的环节。更重要的是，我希望本书能够详细讲解Linux内核的配置、编译和移植过程，特别是如何针对特定的ARM硬件平台进行优化。驱动程序的开发也是我非常看重的一部分，包括字符设备驱动、块设备驱动和网络设备驱动的编写，以及如何与Linux内核中的相关子系统进行交互。此外，对于嵌入式系统中的常用中间件，比如文件系统（如yaffs2, UBIFS）、网络协议栈（如TCP/IP, LwIP）、以及实时操作系统（RTOS）的集成，如果书中能有所涉及，那将是锦上添花了。我非常注重书籍的学习曲线，希望它能够循序渐进，从易到难，让不同基础的读者都能有所收获。如果书中能提供一些实际项目中的开发案例，并详细分析其设计思路和实现细节，那么这本书的价值将大大提升。我还会留意书中是否有关于嵌入式Linux系统优化的讨论，比如如何减小系统体积，提高运行速度，降低功耗等，这些都是在实际产品开发中非常关键的考量因素。

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这本书的吸引力在于它结合了ARM这个强大的硬件平台和Linux这个灵活的操作系统，这正是我一直以来想要深入学习的方向。我希望《ARM&Linux嵌入式系统教程》能够从ARM处理器的底层架构讲起，深入剖析其指令集、寄存器、内存管理等核心概念，并结合实际的开发板进行演示。在Linux内核方面，我期待它能详细讲解内核的启动过程，包括bootloader的作用，内核镜像的加载，以及根文件系统的挂载。我非常关注书中对Linux设备驱动模型（LDD3）的讲解，希望能通过清晰的示例，让我掌握如何编写各种类型的设备驱动，比如串口、I2C、SPI等。我还会仔细审视书中对嵌入式Linux系统构建工具链（如Buildroot, Yocto Project）的介绍，因为这些工具能够极大地简化嵌入式系统的开发和部署过程。对于文件系统的选择和应用，我也希望有更深入的了解，比如不同文件系统的优缺点，以及如何根据实际需求进行选择和优化。我期待这本书能够帮助我建立起一个完整而扎实的嵌入式Linux开发知识体系，并能够独立完成一些实际的开发项目，将理论知识转化为解决实际问题的能力。

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这本书的出现，对我这样一个对嵌入式开发充满热情，但又苦于找不到系统性学习资料的开发者来说，无疑是一场及时雨。我一直认为，ARM处理器作为目前最主流的嵌入式处理器架构，其底层原理的理解至关重要。我希望这本书能够详细讲解ARM的指令集架构，包括Thumb和ARM指令集，以及它们之间的切换机制。对于内存管理单元（MMU）和缓存（Cache）的工作原理，我希望能够有清晰的解释，这对于理解系统性能和稳定性至关重要。在Linux方面，我非常关注它对于Linux设备驱动模型（LDD3）的讲解，以及如何利用Linux内核提供的API进行驱动开发。我希望书中能提供一些常见外设（如GPIO, SPI, I2C, UART, ADC, DAC）的驱动编写实例，并详细解析其实现步骤和注意事项。对于文件系统的选择和应用，我也希望有更深入的了解，比如不同文件系统的优缺点，以及如何根据实际需求进行选择和优化。另外，嵌入式系统中常见的进程间通信（IPC）机制，如管道、消息队列、共享内存等，以及多线程编程在嵌入式环境下的应用，也是我特别关注的内容。我还会仔细审视书中对嵌入式Linux系统构建工具链（如Buildroot, Yocto Project）的介绍，因为这些工具能够极大地简化嵌入式系统的开发和部署过程。如果书中能够包含一些实际的硬件平台（如Raspberry Pi, BeagleBone Black）上的开发案例，并展示如何快速搭建和调试系统，那将是非常宝贵的实践经验。我期待这本书能够帮助我建立起一个完整而扎实的嵌入式Linux开发知识体系。

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拿到《ARM&Linux嵌入式系统教程》这本书，我首先看的是它的体系结构和内容的组织方式。我一直认为，学习一个复杂的技术领域，清晰的知识体系是成功的关键。我希望这本书能够按照由浅入深的逻辑，逐步引导读者掌握ARM&Linux嵌入式系统的核心知识。我期待书中能详细介绍ARM处理器的体系结构，包括指令集、寄存器、内存模型等，并结合实际的开发板进行讲解。在Linux内核部分，我希望能看到对内核源代码的剖析，以及如何配置、编译和移植内核。对于设备驱动的开发，我希望书中能提供丰富的实例，涵盖各种常见的硬件接口，比如GPIO、UART、SPI、I2C等，并详细讲解驱动程序的编写和调试方法。我还会关注书中对嵌入式Linux系统构建工具的介绍，例如Buildroot，以及如何利用这些工具来快速搭建和部署嵌入式Linux系统。我特别希望书中能包含关于嵌入式系统功耗优化、性能调优等方面的讨论，这些都是在实际产品开发中非常重要的考量因素。此外，我非常看重书中对嵌入式通信协议（如TCP/IP, UDP, MQTT）在Linux下的应用讲解，这对于物联网开发尤其重要。如果书中能够提供一些实际项目的开发案例，并详细分析其设计思路和实现细节，那将极大地提升学习效果。

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对于《ARM&Linux嵌入式系统教程》这本书，我最期待的是它在概念讲解的同时，能够提供丰富的实践指导。我是一名喜欢动手实践的学习者，理论知识固然重要，但没有实际操作的支撑，很容易变成纸上谈兵。我希望这本书能够详细介绍如何搭建ARM交叉编译环境，包括GCC、GDB、binutils等工具链的配置和使用。在Linux内核方面，我希望它能指导读者如何下载、配置、编译和烧写Linux内核到目标硬件上。对于设备驱动的开发，我期望书中能提供一些典型的驱动程序源代码，并对其进行详细的解析，例如GPIO驱动、LED驱动、按键驱动等。我还会特别关注书中对文件系统的讲解，包括不同文件系统的特性，以及如何选择和创建适合嵌入式应用的根文件系统。另外，对于嵌入式系统的软件更新和维护，如果书中能提供一些关于OTA（Over-the-Air）更新方案的探讨，那将非常有价值。我还会留意书中是否包含一些关于嵌入式Linux系统安全性方面的讨论，以及如何加固系统，防止安全漏洞。我希望这本书能够教会我如何将理论知识转化为实际的代码，并能够解决在嵌入式系统开发过程中遇到的各种问题。我非常看重书籍的实用性，希望它能够帮助我快速入门，并成为我日后开发工作中的得力助手。

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拿到《ARM&Linux嵌入式系统教程》这本书，我最想知道的是它在讲解ARM处理器时，是否能深入到微架构层面，让我理解指令是如何被执行的，以及各种流水线和缓存机制是如何工作的。我希望这本书能提供清晰的图示和详实的解释，让我能够真正掌握ARM处理器的核心技术。在Linux方面，我期待它能详细讲解Linux内核的进程管理、内存管理、文件系统管理等核心机制，并结合嵌入式系统的特点进行阐述。我尤其看重书中对Linux设备驱动模型（LDD3）的讲解，希望能通过清晰的示例，让我掌握如何编写各种类型的设备驱动，例如字符设备、块设备、网络设备驱动等。我还会仔细研究书中对嵌入式Linux系统构建工具的介绍，例如Buildroot，以及如何利用这些工具来快速搭建和部署嵌入式Linux系统。对于文件系统的选择和应用，我也希望有更深入的了解，比如不同文件系统（如ext4, squashfs, UBIFS）的特性，以及如何选择和优化文件系统以满足不同的应用需求。我希望这本书能够帮助我建立起一个完整而扎实的嵌入式Linux开发知识体系，并能够独立完成一些实际的开发项目，将理论知识转化为解决实际问题的能力。

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我拿到《ARM&Linux嵌入式系统教程》这本书，最想知道的是它在介绍ARM处理器时，是否能做到深入浅出。我曾经看过一些关于ARM的书，要么过于晦涩难懂，充斥着大量寄存器和汇编代码，让我望而却步；要么过于泛泛而谈，缺乏实际操作的指导。我希望这本书能提供一个清晰的ARM架构的入门，从处理器的基本结构，到各个核心模块的功能，比如CPU流水线、中断控制器、定时器等，都能有详实的讲解。我特别关注书中对ARM指令执行流程的剖析，以及如何通过寄存器配置来实现特定的硬件功能。在Linux方面，我期待这本书能详细讲解Linux内核的引导过程，包括bootloader的作用，内核镜像的加载，以及根文件系统的挂载。对于Linux设备驱动模型，我希望它能提供清晰的框架和实用的API示例，让我能够快速上手开发各种设备驱动，比如串口、I2C、SPI等。我还会关注书中对文件系统在嵌入式系统中的应用，例如如何构建根文件系统，以及各种文件系统（如ext4, squashfs, UBIFS）的特点和适用场景。此外，对于嵌入式系统的调试，我非常看重书中是否能介绍有效的调试方法和工具，如GDB、JTAG仿真器等，以及如何进行内核调试和用户空间程序的调试。如果书中能提供一些关于嵌入式Linux系统性能优化，比如内核裁剪、驱动优化、内存管理优化等方面的指导，那将是极大的加分项。我希望这本书能让我对ARM&Linux嵌入式系统有一个全面而深入的理解，并能够独立完成一些实际的开发项目。

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这本书的封面给我一种踏实的感觉，这让我对《ARM&Linux嵌入式系统教程》的内容充满了期待。我之所以选择这本书，是因为我对ARM处理器和Linux操作系统在嵌入式领域的结合非常感兴趣。我希望这本书能够详细讲解ARM处理器的底层原理，比如它不同系列的特性，指令集的构成，以及如何进行汇编语言编程。在Linux方面，我期望这本书能深入介绍Linux内核的启动过程，包括bootloader的作用，内核镜像的加载，以及根文件系统的挂载。我非常关注书中对Linux设备驱动模型（LDD3）的讲解，希望它能提供清晰的框架和实用的API示例，让我能够快速上手开发各种设备驱动，比如串口、I2C、SPI等。我还会仔细审视书中对嵌入式Linux系统构建工具链（如Buildroot, Yocto Project）的介绍，因为这些工具能够极大地简化嵌入式系统的开发和部署过程。对于文件系统的选择和应用，我也希望有更深入的了解，比如不同文件系统的优缺点，以及如何根据实际需求进行选择和优化。我期待这本书能够帮助我建立起一个完整而扎实的嵌入式Linux开发知识体系，并能够独立完成一些实际的开发项目，将理论知识转化为解决实际问题的能力。

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国内教科书的典型。。。都是拼凑的，讲得不明不白，居然还有重复的

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