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Ⅰ 「干貨」嵌入式linux系統移植的四大步驟（上）

在學習系統移植的相關知識，在學習和調試過程中，發現了很多問題，也解決了很多問題，但總是對於我們的開發結果有一種莫名其妙的感覺，糾其原因，主要對於我們的開發環境沒有一個深刻的認識，有時候幾個簡單的命令就可以完成非常復雜的功能，可是我們有沒有想過，為什麼會有這樣的效果？

如果沒有去追問，只是機械地完成，並且看到實驗效果，這樣做其實並沒有真正的掌握系統移植的本質。

在做每一個步驟的時候， 首先問問自己，為什麼要這樣做，然後再問問自己正在做什麼？ 搞明白這幾個問題，我覺得就差不多了，以後不管更換什麼平台，什麼晶元，什麼開發環境，你都不會迷糊，很快就會上手。對於嵌入式的學習方法，我個人方法就是：從宏觀上把握(解決為什麼的問題)，微觀上研究(解決正在做什麼的問題)，下面以自己學習的arm-cortex_a8開發板為目標，介紹下自己的學習方法和經驗。

嵌入式Linux系統移植主要由四大部分組成：

一、搭建交叉開發環境
二、bootloader的選擇和移植
三、kernel的配置、編譯、和移植
四、根文件系統的製作

第一部分：搭建交叉開發環境

先介紹第一分部的內容：搭建交叉開發環境，首先必須得思考兩個問題，什麼是交叉環境? 為什麼需要搭建交叉環境？

先回答第一個問題，在嵌入式開發中，交叉開發是很重要的一個概念，開發的第一個環節就是搭建環境，第一步不能完成，後面的步驟從無談起，這里所說的交叉開發環境主要指的是：在開發主機上(通常是我的pc機)開發出能夠在目標機(通常是我們的開發板)上運行的程序。嵌入式比較特殊的是不能在目標機上開發程序(狹義上來說)，因為對於一個原始的開發板，在沒有任何程序的情況下它根本都跑不起來，為了讓它能夠跑起來，我們還必須要藉助pc機進行燒錄程序等相關工作，開發板才能跑起來，這里的pc機就是我們說的開發主機，想想如果沒有開發主機，我們的目標機基本上就是無法開發，這也就是電子行業的一句名言：搞電子，說白了，就是玩電腦！

然後回答第二個問題，為什麼需要交叉開發環境？主要原因有以下幾點：

原因 1： 嵌入式系統的硬體資源有很多限制，比如cpu主頻相對較低，內存容量較小等，想想讓幾百MHZ主頻的MCU去編譯一個Linux kernel會讓我們等的不耐煩，相對來說，pc機的速度更快，硬體資源更加豐富，因此利用pc機進行開發會提高開發效率。

原因2： 嵌入式系統MCU體系結構和指令集不同，因此需要安裝交叉編譯工具進行編譯，這樣編譯的目標程序才能夠在相應的平台上比如：ARM、MIPS、 POWEPC上正常運行。

交叉開發環境的硬體組成主要由以下幾大部分 ：

1.開發主機
2.目標機（開發板）
3.二者的鏈接介質，常用的主要有3種方式：(1)串口線 (2)USB線 (3)網線

對應的硬體介質，還必須要有相應的軟體「介質」支持：

1.對於串口，通常用的有串口調試助手，putty工具等，工具很多，功能都差不多，會用一兩款就可以；

2.對於USB線，當然必須要有USB的驅動才可以，一般晶元公司會提供，比如對於三星的晶元，USB下載主要由DNW軟體來完成；

3.對於網線，則必須要有網路協議支持才可以， 常用的服務主要兩個

第一：tftp服務：

主要用於實現文件的下載，比如開發調試的過程中，主要用tftp把要測試的bootloader、kernel和文件系統直接下載到內存中運行，而不需要預先燒錄到Flash晶元中，一方面，在測試的過程中，往往需要頻繁的下載，如果每次把這些要測試的文件都燒錄到Flash中然後再運行也可以，但是缺點是：過程比較麻煩，而且Flash的擦寫次數是有限的；另外一方面：測試的目的就是把這些目標文件載入到內存中直接運行就可以了，而tftp就剛好能夠實現這樣的功能，因此，更沒有必要把這些文件都燒錄到Flash中去。

第二： nfs服務：

主要用於實現網路文件的掛載，實際上是實現網路文件的共享，在開發的過程中，通常在系統移植的最後一步會製作文件系統，那麼這是可以把製作好的文件系統放置在我們開發主機PC的相應位置，開發板通過nfs服務進行掛載，從而測試我們製作的文件系統是否正確，在整個過程中並不需要把文件系統燒錄到Flash中去，而且掛載是自動進行掛載的，bootload啟動後，kernel運行起來後會根據我們設置的啟動參數進行自動掛載，因此，對於開發測試來講，這種方式非常的方便，能夠提高開發效率。

另外，還有一個名字叫 samba 的服務也比較重要，主要用於文件的共享，這里說的共享和nfs的文件共享不是同一個概念，nfs的共享是實現網路文件的共享，而samba實現的是開發主機上 Windows主機和Linux虛擬機之間的文件共享，是一種跨平台的文件共享 ，方便的實現文件的傳輸。

以上這幾種開發的工具在嵌入式開發中是必備的工具，對於嵌入式開發的效率提高做出了偉大的貢獻，因此，要對這幾個工具熟練使用，這樣你的開發效率會提高很多。等測試完成以後，就會把相應的目標文件燒錄到Flash中去，也就是等發布產品的時候才做的事情，因此對於開發人員來說，所有的工作永遠是測試。

通過前面的工作，我們已經准備好了交叉開發環境的硬體部分和一部分軟體，最後還缺少交叉編譯器，讀者可能會有疑問，為什麼要用交叉編譯器？前面已經講過，交叉開發環境必然會用到交叉編譯工具，通俗地講就是在一種平台上編譯出能運行在體系結構不同的另一種平台上的程序，開發主機PC平台（X86 CPU）上編譯出能運行在以ARM為內核的CPU平台上的程序，編譯得到的程序在X86 CPU平台上是不能運行的，必須放到ARM CPU平台上才能運行，雖然兩個平台用的都是Linux系統。相對於交叉編譯，平常做的編譯叫本地編譯，也就是在當前平台編譯，編譯得到的程序也是在本地執行。用來編譯這種跨平台程序的編譯器就叫交叉編譯器，相對來說，用來做本地編譯的工具就叫本地編譯器。所以要生成在目標機上運行的程序，必須要用交叉編譯工具鏈來完成。

這里又有一個問題，不就是一個交叉編譯工具嗎？為什麼又叫交叉工具鏈呢？原因很簡單，程序不能光編譯一下就可以運行，還得進行匯編和鏈接等過程，同時還需要進行調試，對於一個很大工程，還需要進行工程管理等等，所以，這里 說的交叉編譯工具是一個由 編譯器、連接器和解釋器 組成的綜合開發環境，交叉編譯工具鏈主要由binutils(主要包括匯編程序as和鏈接程序ld)、gcc(為GNU系統提供C編譯器)和glibc(一些基本的C函數和其他函數的定義) 3個部分組成。有時為了減小libc庫的大小，也可以用別的 c 庫來代替 glibc，例如 uClibc、dietlibc 和 newlib。

那麼，如何得到一個交叉工具鏈呢？是從網上下載一個「程序」然後安裝就可以使用了嗎？回答這個問題之前先思考這樣一個問題，我們的交叉工具鏈顧名思義就是在PC機上編譯出能夠在我們目標開發平台比如ARM上運行的程序，這里就又有一個問題了，我們的ARM處理器型號非常多，難道有專門針對我們某一款的交叉工具鏈嗎？若果有的話，可以想一想，這么多處理器平台，每個平台專門定製一個交叉工具鏈放在網路上，然後供大家去下載，想想可能需要找很久才能找到適合你的編譯器，顯然這種做法不太合理，且浪費資源！因此，要得到一個交叉工具鏈，就像我們移植一個Linux內核一樣，我們只關心我們需要的東西，編譯我們需要的東西在我們的平台上運行，不需要的東西我們不選擇不編譯，所以，交叉工具鏈的製作方法和系統移植有著很多相似的地方，也就是說，交叉開發工具是一個支持很多平台的工具集的集合(類似於Linux源碼)，然後我們只需從這些工具集中找出跟我們平台相關的工具就行了，那麼如何才能找到跟我們的平台相關的工具，這就是涉及到一個如何製作交叉工具鏈的問題了。

通常構建交叉工具鏈有如下三種方法：

方法一 ： 分步編譯和安裝交叉編譯工具鏈所需要的庫和源代碼，最終生成交叉編譯工具鏈。該方法相對比較困難，適合想深入學習構建交叉工具鏈的讀者。如果只是想使用交叉工具鏈，建議使用下列的方法二構建交叉工具鏈。

方法二： 通過Crosstool-ng腳本工具來實現一次編譯，生成交叉編譯工具鏈，該方法相對於方法一要簡單許多，並且出錯的機會也非常少，建議大多數情況下使用該方法構建交叉編譯工具鏈。

方法三 ： 直接通過網上下載已經製作好的交叉編譯工具鏈。該方法的優點不用多說，當然是簡單省事，但與此同時該方法有一定的弊端就是局限性太大，因為畢竟是別人構建好的，也就是固定的，沒有靈活性，所以構建所用的庫以及編譯器的版本也許並不適合你要編譯的程序，同時也許會在使用時出現許多莫名其妙的錯誤，建議讀者慎用此方法。

crosstool-ng是一個腳本工具，可以製作出適合不同平台的交叉編譯工具鏈，在進行製作之前要安裝一下軟體：
$ sudo apt-get install g++ libncurses5-dev bison flex texinfo automake libtool patch gcj cvs cvsd gawk
crosstool腳本工具可以在http://ymorin.is-a-geek.org/projects/crosstool下載到本地，然後解壓，接下來就是進行安裝配置了，這個配置優點類似內核的配置。主要的過程有以下幾點：
1. 設定源碼包路徑和交叉編譯器的安裝路徑
2. 修改交叉編譯器針對的構架

3. 增加編譯時的並行進程數，以增加運行效率，加快編譯，因為這個編譯會比較慢。
4. 關閉JAVA編譯器 ，減少編譯時間
5. 編譯
6. 添加環境變數
7. 刷新環境變數。
8. 測試交叉工具鏈

到此，嵌入式Linux系統移植四大部分的第一部分工作全部完成，接下來可以進行後續的開發了。

第二部分：bootloader的選擇和移植

01 Boot Loader 概念

就是在操作系統內核運行之前運行的一段小程序。通過這段小程序，我們可以初始化硬體設備、建立內存空間的映射圖，從而將系統的軟硬體環境帶到一個合適的狀態，以便為最終調用操作系統內核准備好正確的環境，他就是所謂的引導載入程序（Boot Loader）。

02 為什麼系統移植之前要先移植BootLoader？

BootLoader的任務是引導操作系統，所謂引導操作系統，就是啟動內核，讓內核運行就是把內核載入到內存RAM中去運行，那先問兩個問題：第一個問題，是誰把內核搬到內存中去運行？第二個問題：我們說的內存是SDRAM，大家都知道，這種內存和SRAM不同，最大的不同就是SRAM只要系統上電就可以運行，而SDRAM需要軟體進行初始化才能運行，那麼在把內核搬運到內存運行之前必須要先初始化內存吧，那麼內存是由誰來初始化的呢？其實這兩件事情都是由bootloader來乾的，目的是為內核的運行准備好軟硬體環境，沒有bootloadr我們的系統當然不能跑起來。

03 bootloader的分類

首先更正一個錯誤的說法，很多人說bootloader就是U-boot，這種說法是錯誤的，確切來說是u-boot是bootloader的一種。也就是說bootloader具有很多種類，

由上圖可以看出，不同的bootloader具有不同的使用范圍，其中最令人矚目的就是有一個叫U-Boot的bootloader，是一個通用的引導程序，而且同時支持X86、ARM和PowerPC等多種處理器架構。U-Boot，全稱 Universal Boot Loader，是遵循GPL條款的開放源碼項目，是由德國DENX小組開發的用於多種嵌入式CPU的bootloader程序，對於Linux的開發，德國的u-boot做出了巨大的貢獻，而且是開源的。

u-boot具有以下特點：

① 開放源碼；
② 支持多種嵌入式操作系統內核，如Linux、NetBSD, VxWorks, QNX, RTEMS, ARTOS, LynxOS；
③ 支持多個處理器系列，如PowerPC、ARM、x86、MIPS、XScale；
④ 較高的可靠性和穩定性；
⑤ 高度靈活的功能設置，適合U-Boot調試、操作系統不同引導要求、產品發布等；
⑥ 豐富的設備驅動源碼，如串口、乙太網、SDRAM、FLASH、LCD、NVRAM、EEPROM、RTC、鍵盤等；
⑦ 較為豐富的開發調試文檔與強大的網路技術支持；
其實，把u-boot可以理解為是一個小型的操作系統。

04 u-boot的目錄結構

* board 目標板相關文件，主要包含SDRAM、FLASH驅動；
* common 獨立於處理器體系結構的通用代碼，如內存大小探測與故障檢測；
* cpu 與處理器相關的文件。如mpc8xx子目錄下含串口、網口、LCD驅動及中斷初始化等文件；
* driver 通用設備驅動，如CFI FLASH驅動(目前對INTEL FLASH支持較好)
* doc U-Boot的說明文檔；
* examples可在U-Boot下運行的示常式序；如hello_world.c,timer.c；
* include U-Boot頭文件；尤其configs子目錄下與目標板相關的配置頭文件是移植過程中經常要修改的文件；
* lib_xxx 處理器體系相關的文件，如lib_ppc, lib_arm目錄分別包含與PowerPC、ARM體系結構相關的文件；
* net 與網路功能相關的文件目錄，如bootp,nfs,tftp；
* post 上電自檢文件目錄。尚有待於進一步完善；
* rtc RTC驅動程序；
* tools 用於創建U-Boot S-RECORD和BIN鏡像文件的工具；

05 u-boot的工作模式

U-Boot的工作模式有 啟動載入模式和下載模式 。啟動載入模式是Bootloader的正常工作模式，嵌入式產品發布時，Bootloader必須工作在這種模式下，Bootloader將嵌入式操作系統從FLASH中載入到SDRAM中運行，整個過程是自動的。 下載模式 就是Bootloader通過某些通信手段將內核映像或根文件系統映像等從PC機中下載到目標板的SDRAM中運行，用戶可以利用Bootloader提供的一些令介面來完成自己想要的操作，這種模式主要用於測試和開發。

06 u-boot的啟動過程

大多數BootLoader都分為stage1和stage2兩大部分，U-boot也不例外。依賴於cpu體系結構的代碼（如設備初始化代碼等）通常都放在stage1且可以用匯編語言來實現，而stage2則通常用C語言來實現，這樣可以實現復雜的功能，而且有更好的可讀性和移植性。

1、 stage1(start.s代碼結構)
U-boot的stage1代碼通常放在start.s文件中，它用匯編語言寫成，其主要代碼部分如下：
（1） 定義入口。由於一個可執行的image必須有一個入口點，並且只能有一個全局入口，通常這個入口放在rom(Flash)的0x0地址，因此，必須通知編譯器以使其知道這個入口，該工作可通過修改連接器腳本來完成。
（2）設置異常向量(exception vector)。
（3）設置CPU的速度、時鍾頻率及中斷控制寄存器。
（4）初始化內存控制器 。
（5）將rom中的程序復制到ram中。
（6）初始化堆棧 。
（7）轉到ram中執行，該工作可使用指令ldrpc來完成。

2、 stage2（C語言代碼部分）

lib_arm/board.c中的start armboot是C語言開始的函數，也是整個啟動代碼中C語言的主函數，同時還是整個u-boot（armboot）的主函數，該函數主要完成如下操作：
（1）調用一系列的初始化函數。
（2）初始化flash設備。
（3）初始化系統內存分配函數。
（4）如果目標系統擁有nand設備，則初始化nand設備。
（5）如果目標系統有顯示設備，則初始化該類設備。
（6）初始化相關網路設備，填寫ip,c地址等。
（7）進入命令循環（即整個boot的工作循環），接受用戶從串口輸入的命令，然後進行相應的工作。

07 基於cortex-a8的s5pc100bootloader啟動過程分析

s5pc100支持兩種啟動方式，分別為USB啟動方式和NandFlash啟動方式：

1. S5PC100 USB啟動過程

[1] A8 reset, 執行iROM中的程序
[2] iROM中的程序根據S5PC100的配置管腳(SW1開關4，撥到4對面)，判斷從哪裡啟動(USB)
[3] iROM中的程序會初始化USB，然後等待PC機下載程序
[4] 利用DNW程序，從PC機下載SDRAM的初始化程序到iRAM中運行，初始化SDRAM
[5] SDRAM初始化完畢，iROM中的程序繼續接管A8, 然後等待PC下載程序(BootLoader)
[6] PC利用DNW下載BootLoader到SDRAM
[7] 在SDRAM中運行BootLoader

2. S5PC100 Nandflash啟動過程

[1] A8 reset, 執行IROM中的程序
[2] iROM中的程序根據S5PC100的配置管腳(SW1開關4，撥到靠4那邊)，判斷從哪裡啟動(Nandflash)
[3] iROM中的程序驅動Nandflash
[4] iROM中的程序會拷貝Nandflash前16k到iRAM
[5] 前16k的程序(BootLoader前半部分)初始化SDRAM，然後拷貝完整的BootLoader到SDRAM並運行
[6] BootLoader拷貝內核到SDRAM，並運行它
[7] 內核運行起來後，掛載rootfs，並且運行系統初始化腳本

08 u-boot移植(基於cortex_a8的s5pc100為例)

1.建立自己的平台

(1).下載源碼包2010.03版本，比較穩定
(2).解壓後添加我們自己的平台信息，以smdkc100為參考版，移植自己s5pc100的開發板
(3).修改相應目錄的文件名，和相應目錄的Makefile，指定交叉工具鏈。
(4).編譯
(5).針對我們的平台進行相應的移植，主要包括修改SDRAM的運行地址，從0x20000000
(6).「開關」相應的宏定義
(7).添加Nand和網卡的驅動代碼
(8).優化go命令
(9).重新編譯 make distclean(徹底刪除中間文件和配置文件) make s5pc100_config(配置我們的開發板) make(編譯出我們的u-boot.bin鏡像文件)
(10).設置環境變數，即啟動參數，把編譯好的u-boot下載到內存中運行，過程如下：
1. 配置開發板網路
ip地址配置:
$setenv ipaddr 192.168.0.6 配置ip地址到內存的環境變數
$saveenv 保存環境變數的值到nandflash的參數區

網路測試:
在開發開發板上ping虛擬機：
$ ping 192.168.0.157(虛擬機的ip地址)

如果網路測試失敗,從下面幾個方面檢查網路：
1. 網線連接好
2. 開發板和虛擬機的ip地址是否配置在同一個網段
3. 虛擬機網路一定要採用橋接(VM--Setting-->option)
4. 連接開發板時，虛擬機需要設置成 靜態ip地址

2. 在開發板上，配置tftp伺服器(虛擬機)的ip地址
$setenv serverip 192.168.0.157(虛擬機的ip地址)
$saveenv
3. 拷貝u-boot.bin到/tftpboot(虛擬機上的目錄)
4. 通過tftp下載u-boot.bin到開發板內存
$ tftp 20008000(內存地址即可) u-boot.bin(要下載的文件名)

如果上面的命令無法正常下載:
1. serverip配置是否正確
2. tftp服務啟動失敗，重啟tftp服務
#sudo service tftpd-hpa restart

5. 燒寫u-boot.bin到nandflash的0地址
$nand erase 0(起始地址) 40000(大小) 擦出nandflash 0 - 256k的區域
$nand write 20008000((緩存u-boot.bin的內存地址) 0(nandflash上u-boot的位置) 40000(燒寫大小)

6. 切換開發板的啟動方式到nandflash
1. 關閉開發板
2. 把SW1的開關4撥到4的那邊
3. 啟動開發板，它就從nandflash啟動

Ⅱ Linux嵌入式系統開發的目錄

第1章 嵌入式系統概述 1
1.1 嵌入式系統的概念 1
1.1.1 嵌入式系統的定義 1
1.1.2 嵌入式系統的特點 2
1.2 嵌入式系統的組成 2
1.2.1 嵌入式處理器 2
1.2.2 外圍設備 3
1.2.3 嵌入式操作系統 3
1.2.4 應用軟體 3
1.3 嵌入式處理器 4
1.3.1 嵌入式處理器的分類 4
1.3.2 嵌入式微處理器 5
1.3.3 嵌入式微控制器 5
1.3.4 嵌入式DSP處理器 6
1.3.5 嵌入式片上系統 6
1.3.6 選擇嵌入式處理器 7
1.4 嵌入式操作系統 7
1.4.1 操作系統的概念和分類 7
1.4.2 實時操作系統 8
1.4.3 常用的嵌入式操作系統 10
1.5 新型的嵌入式操作系統 13
1.5.1 Android 13
1.5.2 MontaVista 14
1.6 嵌入式系統的應用 15
1.7 嵌入式系統的發展趨勢 18
1.7.1 嵌入式系統面臨的挑戰 18
1.7.2 嵌入式系統的發展前景 18
1.8 本章小結 19
第2章 嵌入式系統開發過程 20
2.1 嵌入式軟體開發介紹 20
2.1.1 嵌入式軟體開發的特殊性 20
2.1.2 嵌入式軟體的分類 21
2.1.3 嵌入式軟體的開發流程 21
2.1.4 嵌入式軟體開發工具的發展趨勢 23
2.2 嵌入式軟體的調試技術 24
2.2.1 調試技術介紹 24
2.2.2 基於JTAG的ARM系統調試 25
2.3 嵌入式軟體測試技術 26
2.3.1 宿主機-目標機開發模式 26
2.3.2 目標監控器 27
2.4 嵌入式系統集成開發環境 29
2.4.1 ADS的介紹 29
2.4.2 ADS建立工程的使用介紹 31
2.4.3 AXD調試器的使用介紹 36
實例2-1：ARM開發環境ADS的使用實例 38
2.5 本章小結 42
第3章 ARM體系結構 43
3.1 ARM體系結構概述 43
3.1.1 ARM體系結構簡介 44
3.1.2 ARM體系結構的技術特徵 46
3.1.3 CISC的體系結構 47
3.1.4 RISC的體系結構 47
3.1.5 RISC系統和CISC系統的比較 49
3.2 ARM微處理器的分類 50
3.2.1 ARM7微處理器 50
3.2.2 ARM9微處理器 51
3.2.3 ARM9E微處理器 51
3.2.4 ARM10E微處理器 52
3.2.5 ARM11微處理器 53
3.2.6 SecurCore微處理器 53
3.2.7 trongARM微處理器 53
3.2.8 XScale微處理器 54
3.3 ARM微處理器的應用 54
3.3.1 ARM微處理器的應用選型 54
3.3.2 S3C2410處理器 55
3.4 存儲器 56
3.4. 1 存儲器簡介 56
3.4.2 SDRAM操作 58
3.4.3 Flash 59
3.5 ARM編程模型 60
3.5.1 數據類型 60
3.5.2 存儲器格式 61
3.5.3 處理器工作狀態 61
3.5.4 處理器運行模式 62
3.5.5 寄存器組織 62
3.5.6 內部寄存器 65
3.6 ARM指令的定址方式 66
3.6.1 立即定址 66
3.6.2 寄存器定址 67
3.6.3 寄存器間接定址 67
3.6.4 相對定址 68
3.6.5 堆棧定址 68
3.6.6 塊復制定址 69
3.6.7 變址定址 69
3.6.8 多寄存器定址 70
3.7 ARM指令集 70
3.7.1 ARM指令的格式 70
3.7.2 ARM指令分類 71
3.7.3 Thumb指令介紹 77
3.7.4 Thumb指令分類 78
3.7.5 ARM指令集和Thumb指令集的區別 81
3.8 ARM微處理器的異常 82
3.8.1 ARM體系結構所支持的異常類型 83
3.8.2 異常向量表 84
3.8.3 異常優先順序 84
3.8.4 應用程序中的異常處理 85
3.8.5 各類異常的具體描述 86
3.9 本章小結 90
第4章 Linux基本操作 91
4.1 Linux系統的介紹 91
4.1.1 Linux的概況 91
4.1.2 Linux操作系統的構成 93
4.1.3 Linux常見的發行版本 94
4.1.4 Linux內核的特點 95
4.2 Linux命令的使用 96
4.3 vi編輯器的使用 106
4.3.1 vi編輯器的進入 107
4.3.2 命令模式的命令 107
4.3.3 末行模式的命令 108
實例4-1：vi編輯器使用實例 109
4.4 Shell編程 110
4.4.1 Shell基礎介紹 110
4.4.2 Shell程序的變數和參數 113
4.4.3 運行Shell程序 114
4.4.4 Shell程序設計的流程式控制制 115
4.4.5 Shell輸入與輸出 120
4.4.6 bash介紹 121
4.5 綜合實例 123
實例4-2：編寫清除/var/log下的log文件綜合實例 123
實例4-3：編寫尋找死鏈接文件綜合實例 126
4.6 本章小結 129
第5章 Linux進程 130
5.1 進程概述 130
5.1.1 進程結構 131
5.1.2 進程的控制操作 132
5.1.3 進程的屬性 134
5.1.4 進程的創建和調度 135
5.1.5 Linux進程命令 137
5.2 系統調用 141
5.2.1 系統調用簡述 141
5.2.2 系統調用的進入 142
5.2.3 與進程管理相關的系統調用 142
5.3 管道 143
5.3.1 管道系統調用 143
5.3.2 管道的分類 144
實例5-1：管道通信實例 145
5.4 信號 147
5.4.1 常見的信號種類 147
5.4.2 系統調用函數 148
5.4.3 信號的處理 149
5.4.4 信號與系統調用的關系 150
實例5-2：信號實例 151
5.5 信號量 152
5.5.1 信號量概述 152
5.5.2 相關的數據結構 153
5.5.3 相關的函數 155
實例5-3：信號量實例 156
5.6 共享內存 161
5.6.1 共享內存原理 161
5.6.2 共享內存對象的結構 162
5.6.3 相關的函數 162
實例5-4：共享內存實例 163
5.7 消息隊列 169
5.7.1 有關的數據結構 169
5.7.2 相關的函數 171
實例5-5：消息隊列實例 173
5.8 綜合實例 177
實例5-6：多線程編程實例 177
5.9 本章小結 178
第6章 建立Linux開發環境 179
6.1 建立Linux開發環境 179
6.1.1 Cygwin開發環境 179
6.1.2 VMware Workstation開發環境 181
6.2 交叉編譯的使用 183
6.2.1 GNU交叉工具鏈的設置 183
6.2.2 ARM GNU常用匯編語言 186
6.2.3 GNU交叉工具鏈的常用工具 188
6.2.4 交叉編譯環境 191
6.3 Linux下的C編程 194
6.3.1 Linux程序設計特點 194
6.3.2 Linux下C語言編碼的風格 195
6.3.3 Linux程序基礎 195
6.3.4 Linux下C編程的庫依賴 197
6.4 gcc的使用與開發 197
6.4.1 gcc簡介和使用 197
6.4.2 gcc選項 198
6.4.3 gcc的錯誤類型 201
實例6-1：gcc編譯器環境的應用實例 202
6.5 gdb調試器的介紹和使用 203
6.5.1 gdb調試器的使用 203
6.5.2 在gdb中運行程序 204
6.5.3 暫停和恢復程序運行 206
6.5.4 遠程調試 209
實例6-2：gdb調試器環境的應用實例 209
6.6 GNU make和Makefile的使用 211
6.6.1 Makefile的基本結構 212
6.6.2 Makefile的變數 213
6.6.3 Makefile的隱含規則 215
6.6.4 Makefile的命令使用 218
6.6.5 Makefile的函數使用 219
6.6.6 Makefile文件的運行 221
6.6.7 Makefile規則書寫命令 223
實例6-3：Makefile的命令使用實例 229
6.7 autoconf和automake的使用 231
6.7.1 autoconf的使用 231
6.7.2 Makefile的編寫 234
6.7.3 automake的使用 234
6.7.4 使用automake和autoconf產生Makefile 235
6.7.5 自動生成Makefile的方法 235
6.8 綜合實例 236
實例6-4：gcc編譯器的綜合實例 236
實例6-5：gdb調試器的綜合實例 239
實例6-6：Makefile的綜合實例 242
6.9 本章小結 244
第7章 Linux操作系統移植 245
7.1 移植的概念 245
7.1.1 Linux可移植性發展 246
7.1.2 Linux的移植性 246
7.2 Linux內核結構 247
7.2.1 Linux內核組成 247
7.2.2 子系統相互間的關系 251
7.2.3 系統數據結構 252
7.2.4 Linux內核源代碼 252
7.3 Linux內核配置 256
實例7-1：Linux內核配置實例 256
7.4 Linux操作系統移植介紹 259
7.4.1 Linux系統移植的兩大部分 259
7.4.2 內核文件的修改 261
7.4.3 系統移植所必需的環境 265
7.5 綜合實例 268
實例7-2：編譯Linux內核應用實例 268
實例7-3：Linux內核的燒寫實例 270
實例7-4：使用Kgdb構建Linux內核調試環境 271
7.6 本章小結 280
第8章 Bootloader的使用 281
8.1 Bootloader 概述 281
8.1.1 Bootloader的作用 282
8.1.2 Bootloader的功能 283
8.1.3 Bootloader的種類 283
8.1.4 Bootloader的工作模式 285
8.1.5 Bootloader的啟動方式 285
8.1.6 Bootloader的啟動流程 287
8.1.7 Bootloader與主機的通信 287
8.2 vivi 287
8.2.1 vivi的常用命令和文件結構 288
8.2.2 vivi第一階段的分析 288
8.2.3 vivi第二階段的分析 295
8.2.4 vivi的配置與編譯 297
8.3 U-boot 298
8.3.1 U-boot常用命令和源代碼目錄結構 298
8.3.2 U-boot支持的主要功能 301
8.3.3 U-boot的編譯和添加命令 302
8.3.4 U-boot的啟動介紹 305
8.3.5 U-boot的移植和使用 307
8.3.6 U-boot的啟動過程 308
8.3.7 U-boot的調試 310
8.4 其他常見的Bootloader 312
8.5 綜合實例 313
實例8-1：vivi編譯實例 314
實例8-2：U-boot在S3C2410上的移植實例 315
實例8-3：Bootloader設計實例 317
8.6 本章小結 319
第9章 構建Linux根文件系統 320
9.1 Linux文件系統概述 320
9.1.1 Linux文件系統的特點 320
9.1.2 其他常見的嵌入式文件系統 322
9.1.3 Linux根文件目錄結構 324
9.1.4 Linux文件屬性介紹 324
9.2 使用BusyBox生成工具集 325
9.2.1 BusyBox概述 325
9.2.2 BusyBox進程和用戶程序啟動過程 326
9.2.3 編譯/安裝BusyBox 327
實例9-1：用BusyBox建立簡單的根文件系統 331
9.3 構建根文件系統 333
實例9-2：構建根文件系統 337
9.4 配置yaffs文件 339
9.4.1 yaffs文件系統設置 340
9.4.2 yaffs文件系統測試 341
9.5 綜合實例 343
實例9-3：製作/使用yaffs文件系統映像文件 343
實例9-4：製作/使用jffs2文件系統映像文件 345
9.6 本章小結 347
第10章 設備驅動程序開發 348
10.1 設備驅動程序概述 348
10.1.1 驅動程序的簡介 349
10.1.2 設備分類 349
10.1.3 設備號 350
10.1.4 設備節點 350
10.1.5 驅動層次結構 351
10.1.6 設備驅動程序的特點 352
10.2 設備驅動程序與文件系統 353
10.2.1 設備驅動程序與文件系統的關系 353
10.2.2 設備驅動程序與操作系統的關系 353
10.2.3 Linux設備驅動程序的介面 353
10.2.4 設備驅動程序開發的基本函數 359
10.2.5 Linux驅動程序的載入 359
10.3 設備驅動程序的使用 364
10.3.1 驅動程序模塊的載入 364
10.3.2 創建設備文件 364
10.3.3 使用設備 364
10.4 網路設備基礎知識 365
10.4.1 網路協議 365
10.4.2 網路設備介面基礎 366
10.5 網路設備驅動程序的架構 369
10.5.1 網路設備驅動程序體系結構 369
10.5.2 網路設備驅動程序模塊分析 369
10.5.3 網路設備驅動程序的實現模式 376
10.5.4 網路設備驅動程序的數據結構 376
10.6 綜合實例 381
實例10-1：鍵盤驅動開發實例 381
實例10-2：I2C匯流排驅動的編寫實例 384
實例10-3：TFT-LCD顯示驅動實例 388
10.7 本章小結 393
第11章 嵌入式GUI開發 394
11.1 嵌入式系統中的GUI簡介 395
11.1.1 嵌入式GUI系統的介紹 395
11.1.2 基於嵌入式Linux的GUI系統底層實現基礎 397
11.1.3 嵌入式GUI系統的分析與比較 397
11.2 嵌入式系統下MiniGUI的實現 399
11.2.1 圖形用戶界面MiniGUI簡介 399
11.2.2 MiniGUI的發布版本 401
11.2.3 MiniGUI在S3C2410處理器上的移植過程 404
11.3 Qt/Embedded嵌入式圖形開發基礎 407
11.3.1 Qt/Embedded開發環境的安裝 407
11.3.2 Qt/Embedded底層支持及實現代碼分析 411
11.3.3 Qt/Embedded信號和插槽機制 412
11.3.4 Qt/Embedded窗口部件 415
11.3.5 Qt/Embedded圖形界面編程 418
11.3.6 Qt/Embedded對話框設計 419
11.3.7 資料庫 420
實例11-1：Qt/Embedded圖形開發應用實例 423
11.4 Qtopia移植 424
11.4.1 Qtopia簡介 424
11.4.2 交叉編譯、安裝Qtopia 424
實例11-2：Qtopia移植應用實例 426
11.5 Qt/Embedded應用開發 427
11.5.1 嵌入式硬體開發平台的選擇 427
11.5.2 Qt/Embedded常用工具的介紹 429
11.5.3 交叉編譯Qt/Embedded的庫 430
11.5.4 Qt/E程序的編譯與執行 431
實例11-3：Qt/Embedded實戰演練 432
11.6 綜合實例 436
實例11-4：Hello，Qt/Embedded應用程序 436
實例11-5：基本繪圖應用程序的編寫 439
11.7 本章小結 443
第12章 綜合工程實例 444
12.1 文件系統的生成與燒寫 444
12.1.1 yaffs文件系統的製作與生成 445
12.1.2 jffs2文件系統的製作與生成 449
12.2 基於Linux的數碼相框 452
12.2.1 系統需求分析 452
12.2.2 系統總體設計 453
12.2.3 軟體設計實現 454
12.2.4 軟硬體集成 460
12.3 基於Linux的MPlayer解碼播放器 461
12.3.1 可行性分析報告 461
12.3.2 系統總體設計 462
12.3.3 軟體總體設計 463
12.3.4 軟體詳細設計 467
12.3.5 軟硬體集成 477
12.4 基於Linux的GPS導航系統的開發 478
12.4.1 嵌入式開發流程圖 479
12.4.2 GPS導航定位系統的系統定義 481
12.4.3 GPS導航系統的可行性分析報告 486
12.4.4 GPS導航系統需求分析 487
12.4.5 GPS導航系統總體設計實現 489
12.4.6 GPS導航系統硬體設計實現 491
12.4.7 GPS導航系統軟體概括設計 495
12.4.8 GPS導航系統軟體詳細設計 495
12.4.9 GPS導航系統資料庫的配置設計 522
12.4.10 GPS導航系統軟體實現 534
12.5 本章小結 538

Ⅲ 嵌入式系統Linux內核開發實戰指南的目錄

第1部分 嵌入式系統硬體開發
第1章 嵌入式系統概述 2
這一章對嵌入式系統的概念及其特點和應用作了概括介紹，筆者根據自己多年的經驗闡述了對嵌入式系統的理解，並對一些常見的嵌入式處理器的硬體數據進行了比較。
1.1 嵌入式系統概念 2
1.2 嵌入式處理器 3
1.3 嵌入式系統應用 4
1.4 嵌入式系統發展 4
1.5 一些嵌入式處理器的硬體特性比較 5
第2章 ARM處理器概述 16
為了使本書內容完整，從第2章到第7章中的內容大部分是筆者閱讀《ARM體系結構與編程》（詳情參見附錄中的參考文獻）的筆記和心得，把與嵌入式系統開發和Linux內核密切相關的硬體知識進行了概括和整理，本章主要介紹了ARM處理器的特點、ARM處理器的體系架構版本和ARM處理器系列。
2.1 ARM發展歷程 16
2.2 ARM處理器特點 17
2.3 ARM處理器應用 17
2.4 ARM體系架構 18
2.4.1 ARM體系架構版本 18
2.4.2 ARM體系架構變種（Variant） 20
2.4.3 ARM體系架構版本命名格式 22
2.5 ARM處理器 22
2.5.1 ARM7系列處理器 23
2.5.2 ARM9系列處理器 24
2.5.3 ARM9E系列處理器 24
2.5.4 ARM10E系列處理器 25
2.5.5 SecurCore系列處理器 25
2.5.6 StrongARM處理器 26
2.5.7 Xscale處理器 26
第3章 ARM指令及其定址方式 27
本章主要介紹了ARM處理器的指令和定址方式以及ARM匯編偽指令，這是做ARM處理器應用系統底層軟體開發必備的知識。
3.1 ARM處理器的程序狀態寄存器（PSR） 27
3.2 ARM指令的條件碼 28
3.3 ARM指令介紹 29
3.3.1 跳轉指令 29
3.3.2 數據處理指令 30
3.3.3 乘法指令 31
3.3.4 雜類算術指令 32
3.3.5 狀態寄存器訪問指令 32
3.3.6 Load/Store內存訪問指令 33
3.3.7 批量Load/Store內存訪問指令 34
3.3.8 LDREX和STREX指令 35
3.3.9 信號量操作指令 37
3.3.10 異常中斷產生指令 37
3.3.11 ARM協處理器指令 37
3.4 ARM指令定址方式 39
3.4.1 數據處理指令的操作數的定址方式 39
3.4.2 字及無符號位元組的Load/Store指令的定址方式 43
3.4.3 雜類Load/Store指令的定址方式 47
3.4.4 批量Load/Store指令的定址方式 49
3.4.5 協處理器Load/Store指令的定址方式 51
3.4.6 ARM指令的定址方式總結 52
3.5 ARM匯編偽操作（Directive） 53
3.5.1 符號定義偽操作 54
3.5.2 數據定義偽操作 54
3.5.3 匯編控制偽操作 56
3.5.4 棧中數據幀描述偽操作 57
3.5.5 信息報告偽操作 57
3.5.6 其他偽操作 58
3.6 ARM匯編偽指令 59
3.7 Thumb指令介紹 60
第4章 ARM處理器內存管理單元（MMU） 61
本章主要介紹了ARM處理器內存管理單元（MMU）的工作原理，Linux內存管理功能是通過處理器硬體MMU實現的，在沒有MMU的處理器系統中，Linux只能工作在物理地址模式，沒有虛擬（線性）地址空間的概念。
4.1 ARM處理器中CP15協處理器的寄存器 61
4.1.1 訪問CP15寄存器的指令 61
4.1.2 CP15寄存器介紹 62
4.2 MMU簡介 70
4.3 系統訪問存儲空間的過程 71
4.3.1 使能MMU時的情況 71
4.3.2 禁止MMU時的情況 71
4.3.3 使能/禁止MMU時應注意的問題 72
4.4 ARM處理器地址變換過程 72
4.4.1 MMU的一級映射描述符 73
4.4.2 MMU的二級映射描述符 74
4.4.3 基於段的地址變換過程 75
4.4.4 粗粒度大頁地址變換過程 75
4.4.5 粗粒度小頁地址變換過程 76
4.4.6 細粒度大頁地址變換過程 76
4.4.7 細粒度小頁地址變換過程 77
4.4.8 細粒度極小頁地址變換過程 77
4.5 ARM存儲空間訪問許可權控制 78
4.6 TLB操作 79
4.6.1 使TLB內容無效 79
4.6.2 鎖定TLB內容 79
4.6.3 解除TLB中被鎖定的地址變換條目 80
4.7 存儲訪問失效 80
4.7.1 MMU失效（MMU Fault） 80
4.7.2 外部存儲訪問失效（External Abort） 81
第5章 ARM處理器的Cache和Write Buffer 82
本章主要介紹了ARM處理器高速緩存（Cache）和寫緩存（Write Buffer）的工作原理，使讀者了解如何提高處理器的性能。
5.1 Cache和Write Buffer一般性介紹 82
5.1.1 Cache工作原理 82
5.1.2 地址映像方式 83
5.1.3 Cache寫入方式原理簡介 84
5.1.4 關於Write-through和Write-back 85
5.1.5 Cache替換策略 86
5.1.6 使用Cache的必要性 87
5.1.7 使用Cache的可行性 87
5.2 ARM處理器中的Cache和Write Buffer 88
5.2.1 基本概念 88
5.2.2 Cache工作原理 88
5.2.3 Cache地址映射和變換方法 89
5.2.4 Cache分類 90
5.2.5 Cache替換演算法 91
5.2.6 Cache內容鎖定 91
5.2.7 MMU映射描述符中B位和C位的含義 92
5.2.8 Cache和Writer Buffer編程介面 93
5.3 ARM處理器的快速上下文切換技術 94
5.3.1 FCSE概述 94
5.3.2 FCSE原理 94
5.3.3 FCSE編程介面 95
第6章 ARM處理器存儲訪問一致性問題 97
本章介紹了在支持MMU、Cache和DMA的系統中可能出現的存儲訪問一致性問題，以及Linux中解決類似問題的方法。
6.1 存儲訪問一致性問題介紹 97
6.1.1 地址映射關系變化造成的數據不一致性 97
6.1.2 指令cache的數據不一致性問題 98
6.1.3 DMA造成的數據不一致問題 99
6.1.4 指令預取和自修改代碼 99
6.2 Linux中解決存儲訪問一致性問題的方法 99
第7章 ARM處理器工作模式與異常中斷處理 101
本章主要介紹了ARM處理器的工作模式和異常中斷處理過程，這是ARM處理器系統啟動程序編寫者或Bootloader開發人員的必備知識。
7.1 ARM處理器工作模式 101
7.2 ARM處理器異常中斷向量表和優先順序 103
7.3 ARM處理器異常中斷處理 104
7.3.1 進入異常中斷處理 104
7.3.2 退出異常中斷處理 105
7.4 ARM處理器的中斷（IRQ或FIQ） 109
第8章 ARM處理器啟動過程 110
本章根據筆者的開發經驗介紹了ARM處理器系統的啟動過程以及編寫ARM處理器系統啟動程序需要注意的事項。
8.1 ARM處理器上電/復位操作 110
8.2 ARM處理器系統初始化過程 111
8.3 ARM處理器系統初始化編程注意事項 111
第9章 嵌入式系統設計與調試 113
本章根據筆者10多年的開發經驗介紹了嵌入式系統的設計流程和調試方法，列舉了大量筆者工作中碰到的實際案例。本章內容對於嵌入式系統硬體開發和調試有較高的參考、指導價值。
9.1 嵌入式系統設計流程 113
9.2 嵌入式系統硬體原理設計與審核 114
9.3 硬體設計工具軟體 117
9.4 嵌入式系統調試模擬工具 117
9.5 嵌入式系統調試診斷方法 118
第10章 自製簡易JTAG下載燒寫工具 123
本章根據筆者自己製作簡易JTAG線纜的經驗，介紹了簡易JTAG線纜的硬體原理和軟體流程，這是初學者必備的最廉價的工具，必須掌握。
10.1 JTAG簡介 123
10.1.1 一些基本概念 124
10.1.2 JTAG介面信號 124
10.1.3 TAP控制器的狀態機 125
10.1.4 JTAG介面指令集 129
10.2 簡易JTAG線纜原理 130
10.2.1 PC並口定義 130
10.2.2 PC並口的寄存器 131
10.2.3 簡易JTAG線纜原理圖 133
10.2.4 簡易JTAG線纜燒寫連接圖（見圖10-5） 134
10.3 簡易JTAG燒寫代碼分析 135
10.3.1 簡易JTAG燒寫程序（flashp）使用說明 135
10.3.2 flash與CPU連接及flash屬性描述文件 136
10.3.3 簡易JTAG燒寫程序的執行邏輯和流程 138
第2部分 Linux內核開發初步
第11章 Bootloader 142
本章根據筆者的工作經驗介紹了流行的幾種Bootloader、Bootloader應該具備的基本功能以及Bootloader的裁剪與移植。
11.1 Bootloader的任務和作用 142
11.2 各種各樣的Bootloader 143
11.3 Bootloader編譯環境 144
11.4 Bootloader的移植與裁減 145
11.5 編譯Bootloader 145
11.6 燒寫Bootloader 146
11.7 Bootloader使用舉例 148
11.8 Bootloader修改舉例 149
第12章 創建嵌入式Linux開發環境 151
本章介紹了如何創建嵌入式系統Linux內核交叉開發環境，本章和後續3章的內容是嵌入式系統Linux內核開發的基礎，必須掌握。
12.1 安裝Linux host 151
12.2 在虛擬機中安裝Linux host 152
12.3 安裝Linux交叉編譯環境 157
12.4 在主機上設置TFTP Server 160
12.5 在主機上設置DHCP Server 161
12.6 在主機上設置Telnet server 161
12.7 在開發過程中使用NFS 162
12.8 設置超級終端 163
第13章 編譯Linux內核 166
本章介紹了Linux內核的配置和編譯方法。
13.1 獲取Linux內核源代碼 166
13.2 Linux內核目錄結構 166
13.3 配置Linux內核 167
13.4 編譯Linux內核 168
第14章 創建Linux根文件系統 170
本章介紹了Linux的根文件系統的結構以及創建根文件系統的方法。
14.1 根文件系統概述 170
14.2 根文件系統目錄結構 171
14.3 獲取根文件系統組件源代碼 171
14.4 編譯根文件系統源代碼 171
14.5 創建一個32MB的RAMDISK根文件系統 173
14.6 在根文件系統中添加驅動模塊或者應用程序 173
第15章 固化Linux內核和根文件系統 174
本章介紹了固化（燒寫）Linux內核和根文件系統的方法。
第16章 關於Clinux 176
本章簡要介紹了Clinux與標准Linux的區別。
16.1 Clinux簡介 176
16.2 Clinux源代碼目錄結構 177
16.3 Clinux與標准Linux的區別 178
16.4 編譯Clinux 179
第3部分 Linux 2.6內核原理
第17章 Linux 2.6.10@ARM啟動過程 182
本章以start_kernel()和init()函數中調用到的函數說明的方式，介紹了從Linux匯編代碼入口到init內核進程最後調用用戶空間init命令的Linux整個啟動過程。本章內容是筆者第一次閱讀Linux內核源代碼時對這些函數的注釋，僅供讀者了解start_kernel()和init()函數中調用到的每個函數的大致功能時使用。
17.1 Linux 2.6.10中與ARM處理器平台硬體相關的結構和全局變數 182
17.1.1 相關數據結構 182
17.1.2 相關全局變數 187
17.2 Linux匯編代碼入口 189
17.3 Linux匯編入口處CPU的狀態 189
17.4 start_kernel()函數之前的匯編代碼執行過程 190
17.5 start_kernel()函數中調用的函數介紹 192
17.5.1 lock_kernel()函數 192
17.5.2 page_address_init()函數 192
17.5.3 printk(linux_banner) 193
17.5.4 setup_arch(&command_line)函數 193
17.5.5 setup_per_cpu_areas()函數 198
17.5.6 smp_prepare_boot_cpu()函數 199
17.5.7 sched_init()函數 199
17.5.8 build_all_zonelists()函數 200
17.5.9 page_alloc_init()函數 200
17.5.10 printk(Kernel command line: %s , saved_command_line) 201
17.5.11 parse_early_param()函數 201
17.5.12 parse_args()函數 201
17.5.13 sort_main_extable()函數 202
17.5.14 trap_init()函數 202
17.5.15 rcu_init()函數 202
17.5.16 init_IRQ()函數 203
17.5.17 pidhash_init()函數 203
17.5.18 init_timers()函數 203
17.5.19 softirq_init()函數 204
17.5.20 time_init()函數 204
17.5.21 console_init()函數 205
17.5.22 profile_init()函數 206
17.5.23 local_irq_enable()函數 207
17.5.24 vfs_caches_init_early()函數 207
17.5.25 mem_init()函數 208
17.5.26 kmem_cache_init()函數 210
17.5.27 numa_policy_init()函數 225
17.5.28 calibrate_delay()函數 227
17.5.29 pidmap_init()函數 228
17.5.30 pgtable_cache_init()函數 229
17.5.31 prio_tree_init()函數 229
17.5.32 anon_vma_init()函數 229
17.5.33 fork_init(num_physpages)函數 229
17.5.34 proc_caches_init()函數 230
17.5.35 buffer_init()函數 231
17.5.36 unnamed_dev_init()函數 231
17.5.37 security_init()函數 231
17.5.38 vfs_caches_init(num_physpages)函數 232
17.5.39 radix_tree_init()函數 237
17.5.40 signals_init()函數 237
17.5.41 page_writeback_init()函數 237
17.5.42 proc_root_init()函數 238
17.5.43 check_bugs()函數 240
17.5.44 acpi_early_init()函數 244
17.5.45 rest_init()函數 244
17.6 init()進程執行過程 265
17.6.1 smp_prepare_cpus(max_cpus)函數 265
17.6.2 do_pre_smp_initcalls()函數 265
17.6.3 fixup_cpu_present_map()函數 267
17.6.4 smp_init()函數 267
17.6.5 sched_init_smp()函數 268
17.6.6 populate_rootfs()函數 268
17.6.7 do_basic_setup()函數 283
17.6.8 sys_access()函數 292
17.6.9 free_initmem()函數 301
17.6.10 unlock_kernel()函數 301
17.6.11 numa_default_policy()函數 302
17.6.12 sys_p()函數 302
17.6.13 execve()函數 302
第18章 Linux內存管理 305
從本章開始，筆者將帶領讀者走進神秘的Linux內核世界。筆者在閱讀內核源代碼以及兩本相關參考書（見參考文獻）的基礎上，以自己的理解和語言總結概括了Linux內核每個組件的原理。筆者對與每個內核組件相關的關鍵數據結構和全局變數作了盡量詳盡的說明，並且對核心函數進行了詳細注釋，在向讀者灌輸理論知識的同時引導讀者自己去閱讀、分析Linux內核源代碼。本章講解了Linux內核第一大核心組件「內存管理」的原理和實現內幕。
18.1 Linux內存管理概述 305
18.1.1 Linux內存管理的一些基本概念 305
18.1.2 內存管理相關數據結構 309
18.1.3 內存管理相關宏和全局變數 330
18.1.4 Linux內存管理的任務 341
18.1.5 Linux中的物理和虛擬存儲空間布局 341
18.2 為虛擬（線性地址）存儲空間建立頁表 345
18.3 設置存儲空間的訪問控制屬性 348
18.4 Linux中的內存分配和釋放 350
18.4.1 在系統啟動初期申請內存 350
18.4.2 系統啟動之後的內存分配與釋放 360
第19章 Linux進程管理 480
本章講解了Linux內核第二大核心組件「進程管理」的原理和實現內幕。
19.1 進程管理概述 480
19.1.1 進程相關概念 480
19.1.2 進程分類 481
19.1.3 0號進程 481
19.1.4 1號進程 481
19.1.5 其他一些內核線程 482
19.1.6 進程描述符（struct task_struct） 482
19.1.7 進程狀態 482
19.1.8 進程標識符（PID） 483
19.1.9 current宏定義 484
19.1.10 進程鏈表 484
19.1.11 PID hash表和鏈表 485
19.1.12 硬體上下文（Hardware Context） 485
19.1.13 進程資源限制 485
19.1.14 進程管理相關數據結構 486
19.1.15 進程管理相關宏定義 502
19.1.16 進程管理相關全局變數 514
19.2 進程管理相關初始化 520
19.3 進程創建與刪除 529
19.4 進程調度 551
19.4.1 進程類型 553
19.4.2 進程調度類型 554
19.4.3 基本時間片計算方法 555
19.4.4 動態優先順序演算法 556
19.4.5 互動式進程 556
19.4.6 普通進程調度 557
19.4.7 實時進程調度 557
19.4.8 進程調度函數分析 558
19.5 進程切換 576
19.6 用戶態進程間通信 581
19.6.1 信號（Signal） 581
19.6.2 管道（pipe）和FIFO（命名管道） 627
19.6.3 進程間通信原語（System V IPC） 641
第20章 Linux文件管理 651
本章講解了Linux內核第三大核心組件「文件系統」的原理和實現內幕。
20.1 文件系統概述 651
20.1.1 Linux文件管理相關概念 652
20.1.2 Linux文件管理相關數據結構 657
20.1.3 Linux文件管理相關宏定義 682
20.1.4 Linux文件管理相關全局變數 691
20.2 文件管理相關初始化 699
20.3 文件系統類型注冊 711
20.4 掛接文件系統 712
20.5 文件系統類型超級塊讀取 730
20.5.1 get_sb_single()通用超級塊讀取函數 731
20.5.2 get_sb_nodev()通用超級塊讀取函數 737
20.5.3 get_sb_bdev()通用超級塊讀取函數 738
20.5.4 get_sb_pseudo()通用超級塊讀取函數 740
20.6 路徑名查找 747
20.7 訪問文件操作 759
20.7.1 打開文件 759
20.7.2 關閉文件 766
20.7.3 讀文件 768
20.7.4 寫文件 785
20.8 非同步I/O系統調用 792
20.9 Linux特殊文件系統 792
20.9.1 rootfs文件系統 793
20.9.2 sysfs文件系統 797
20.9.3 devfs設備文件系統 800
20.9.4 bdev塊設備文件系統 803
20.9.5 ramfs文件系統 804
20.9.6 proc文件系統 804
20.10 磁碟文件系統 813
20.10.1 ext2文件系統相關數據結構 813
20.10.2 ext2文件系統磁碟分區格式 819
20.10.3 ext2文件系統的各種文件 820
20.10.4 創建ext2文件系統 821
20.10.5 ext2文件系統的操作方法 822
20.11 關於initramfs 824
20.11.1 initramfs概述 824
20.11.2 initramfs與initrd的區別 824
20.11.3 initramfs相關全局變數 825
20.11.4 initramfs被編譯鏈接的位置 825
20.11.5 initramfs文件的生成過程 825
20.11.6 initramfs二進制文件格式說明（cpio格式） 828
20.11.7 initramfs二進制文件和列表文件對照示例 829
20.11.8 initramfs利弊 830
20.12 關於initrd 830
20.12.1 initrd概述 830
20.12.2 initrd相關全局變數 831
20.13 關於gzip壓縮文件 832
第21章 Linux模塊設計 834
本章講解了Linux內核模塊程序與應用程序的區別以及如何編寫和載入Linux內核模塊程序。
21.1 Linux模塊設計概述 834
21.2 Linux的內核空間和用戶空間 834
21.3 內核模塊與應用程序的區別 835
21.4 編譯模塊 837
21.5 裝載和卸載模塊 837
21.6 模塊層疊 838
21.7 模塊版本依賴 839
21.8 模塊編程示例 839
第22章 Linux系統異常中斷管理 841
本章講解了Linux內核如何管理系統異常中斷以及Linux系統調用的實現內幕。
22.1 Linux異常中斷處理 841
22.2 指令預取和數據訪問中止異常中斷處理 849
22.2.1 指令預取中止異常中斷處理 850
22.2.2 數據訪問中止異常中斷處理 858
22.3 Linux中斷處理 863
22.3.1 內核模式下的中斷處理 863
22.3.2 用戶模式下的中斷處理 867
22.4 從中斷返回 868
22.5 Linux中斷管理 869
22.5.1 Linux中斷管理相關數據結構與全局變數 870
22.5.2 Linux中斷管理初始化 872
22.5.3 安裝和卸載中斷處理程序 874
22.5.4 使能和禁止中斷 878
22.6 Linux系統調用 880
22.6.1 Linux系統調用內核實現過程 880
22.6.2 從系統調用返回 889
22.6.3 Linux系統調用用戶程序介面函數 890
22.6.4 Linux系統調用用戶介面函數與內核實現函數之間參數傳遞 899
第23章 Linux軟中斷和工作隊列 901
本章講解了Linux內核中的兩種延遲處理機制「軟中斷」和「工作隊列」的原理和實現。
23.1 概述 901
23.2 Linux軟中斷 902
23.2.1 軟中斷相關數據結構和全局變數 903
23.2.2 軟中斷初始化 904
23.2.3 軟中斷的核心操作函數do_softirq() 908
23.2.4 軟中斷看護進程執行函數ksoftirqd() 912
23.2.5 如何使用軟中斷 913
23.3 Linux工作隊列 918
23.3.1 Linux工作隊列相關數據結構和全局變數 918
23.3.2 Linux工作隊列初始化 921
23.3.3 將工作加入到工作隊列中 924
23.3.4 工作者進程執行函數worker_thread() 928
23.3.5 使用Linux工作隊列 931
第24章 Linux並發與競態 933
本章講解了Linux內核同步機制，包括幾種鎖定技術以及免鎖演算法。
24.1 並發與競態概述 933
24.1.1 Linux中的並發源 934
24.1.2 競態可能導致的後果 934
24.1.3 避免競態的規則 934
24.2 消除競態的「鎖定」技術 935
24.2.1 信號量（semphore）和互斥體（mutual exclusion） 935
24.2.2 讀寫信號量（rw_semaphore） 938
24.2.3 完成量（completion） 941
24.2.4 自旋鎖（spinlock_t） 942
24.2.5 讀寫自旋鎖（rwlock_t） 946
24.2.6 使用「鎖定」技術的注意事項 949
24.3 消除競態的非「鎖定」方法 949
24.3.1 免鎖演算法 949
24.3.2 原子操作 950
24.3.3 位操作 951
24.3.4 順序鎖 952
24.3.5 讀-復制-更新（Read-Copy-Update，RCU） 954
第25章 Linux設備驅動程序 958
本章講解了Linux內核第四大核心組件「設備驅動」的原理和實現內幕。同時還總結歸納了編寫各種設備驅動程序的方法和步驟。
25.1 設備驅動程序概述 958
25.1.1 設備驅動程序組成部分 959
25.1.2 設備號 959
25.1.3 設備文件 960
25.1.4 編寫設備驅動程序的關鍵 961
25.2 字元設備驅動程序 961
25.2.1 字元設備相關數據結構 961
25.2.2 字元設備相關全局變數 963
25.2.3 字元設備驅動程序全局初始化 963
25.2.4 為字元設備分配設備號 964
25.2.5 注冊字元設備驅動程序 968
25.2.6 字元設備的操作方法 971
25.2.7 用戶對字元設備驅動程序的調用過程 972
25.2.8 如何編寫字元設備驅動程序 974
25.2.9 關於TTY設備驅動程序 974
25.2.10 控制台設備驅動程序 975
25.3 塊設備驅動程序 986
25.3.1 塊設備相關數據結構 986
25.3.2 塊設備相關宏定義 997
25.3.3 塊設備相關全局變數 999
25.3.4 塊設備驅動程序全局初始化 1004
25.3.5 為塊設備分配主設備號 1006
25.3.6 注冊塊設備驅動程序 1009
25.3.7 塊設備驅動程序的操作方法 1017
25.3.8 調用塊設備驅動程序過程 1017
25.3.9 I/O調度 1031
25.3.10 如何編寫塊設備驅動程序 1032
25.4 網路設備驅動程序 1033
25.4.1 網路設備驅動程序概述 1033
25.4.2 網路設備相關數據結構 1034
25.4.3 網路設備相關宏定義 1044
25.4.4 網路設備相關全局變數 1045
25.4.5 創建net_device結構 1046
25.4.6 注冊網路設備 1048
25.4.7 網路設備的操作方法 1050
25.4.8 網路設備中斷服務程序 1051
25.4.9 如何編寫網路設備驅動程序 1051
25.5 PCI設備驅動程序 1052
25.5.1 PCI介面定義 1053
25.5.2 PCI設備的三個地址空間 1057
25.5.3 PCI匯流排仲裁 1058
25.5.4 PCI設備編號 1059
25.5.5 如何訪問PCI配置空間 1059
25.5.6 如何配置PCI設備 1061
25.5.7 PCI驅動程序相關數據結構 1062
25.5.8 PCI驅動程序相關宏定義 1068
25.5.9 PCI驅動程序相關全局變數 1068
25.5.10 Bootloader和內核做的事 1069
25.5.11 PCI驅動程序注冊 1069
25.5.12 PCI驅動程序介面函數 1071
25.5.13 如何編寫PCI驅動程序 1072
第4部分 Linux內核開發高級指南
第26章 Linux系統參數設置 1076
從本章開始的後續章節主要講解了比較高級或者平時較少關注的Linux內核方面的知識，本章講解了Linux中的4種系統參數格式和設置方法。
26.1 旗語系統參數（tag） 1076
26.1.1 與旗語系統參數相關數據結構和全局變數 1076
26.1.2 旗語系統參數說明 1082
26.1.3 旗語系統參數設置方法 1084
26.2 前期命令行設置的系統參數 1084
26.2.1 與前期命令行系統參數相關數據結構和全局變數 1084
26.2.2 前期命令行設置的系統參數說明 1085
26.2.3 前期命令行系統參數設置方法 1086
26.2.4 如何添加自己的前期命令行設置的系統參數 1087
26.3 老式命令行系統參數 1087
26.3.1 與老式命令行系統參數相關數據結構和全局變數 1087
26.3.2 老式命令行設置的系統參數說明 1088
26.3.3 老式命令行設置的系統參數設置方法 1089
26.3.4 如何添加自己的老式命令行設置的系統參數 1089
26.4 命令行系統參數 1089
26.4.1 與命令行系統參數相關數據結構和全局變數 1089
26.4.2 命令行設置的系統參數說明 1090
26.4.3 命令行設置的系統參數設置方法 1090
第27章 Linux內核調試 1091
本章介紹了Linux內核的調試方法。
27.1 打開Linux內核及其各模塊自帶的調試開關 1091
27.2 內核剖析（Profiling） 1093
27.3 通過列印調試（printk） 1095
27.3.1 關於printk() 1095
27.3.2 內核信息級別 1096
27.3.3 列印速度限制 1097
27.3.4 控制台重定向 1098
27.4 使用proc文件系統調試 1098
27.5 oops消息 1098
27.6 通過跟蹤命令strace調試 1099
27.7 使用gdb、kdb、kgdb調試 1099
第28章 Linux內核移植 1101
本章介紹了Linux內核的移植方法。
第29章 Linux內核優化 1104
本章介紹了Linux內核的優化方法。
29.1 編譯優化 1104
29.2 根據CPU特性進行優化 1105
29.3 對內核進行裁減 1105
29.4 優化系統內存配置 1106
29.5 優化系統啟動過程以縮減系統啟動時間 1106
29.6 內存映射優化 1107
29.7 工具軟體輔助優化 1107
第30章 Linux定時器 1109
本章介紹了Linux內核的軟體定時器。
30.1 定時器相關數據結構 1109
30.2 定時器相關宏定義 1111
30.3 定時器相關全局變數 1112
30.4 定時器和時鍾初始化 1113
30.5 獲取系統時間 1114
30.6 延遲函數 1115
30.7 與定時器相關系統調用 1115
30.8 使用定時器方法 1116
第31章 雜項 1117
本章介紹了PER_CPU變數以及Linux中的數據類型定義。
31.1 per_cpu變數 1117
31.2 Linux中的數據類型定義 1118
第32章 編譯鏈接文件說明 1119
本章注釋了ARM處理器系統中Linux內核的鏈接文件，以幫助讀者了解編譯出來的Linux內核各區段在內存中的存放位置。
參考文獻 1125

Ⅳ 嵌入式linux怎麼用qt做pdf閱讀器

1.想要在開發板上運行,你需要移植QTE.添加arm-linux-交叉編譯工具鏈. 把原有的工程交叉編譯生產開發板上可以運行的程序.把可執行程序和QTE庫考到開發板上.再改一下環境變數就ok了. 2.用Qt Creator啊.

Ⅳ arm嵌入式linux系統開發詳解

http://ishare.iask.sina.com.cn/search.php?key=%C7%B6%C8%EB%CA%BDlinux%CF%B5%CD%B3%BF%AA%B7%A2%CF%EA%BD%E2&from=index&format=pdf%7Ehtm

http://wenku..com/search?word=linux%CF%B5%CD%B3%BF%AA%B7%A2%CF%EA%BD%E2&lm=0&od=0

Ⅵ 如何製作嵌入式Linux文件系統

簡單的說：
先配置文件系統的基本目錄，
包含/bin /sbin /etc /usr /tmp /root 等基本目錄，
把應用程序放到這些目錄中，
再用mkcamfs等工具來打包文件系統即可。
細節上的話要說的就多了

Ⅶ 有沒有專門介紹 bootloader 這塊內容的書籍

一般Bootloader和Linux的啟動過程的講解都是嵌入式書籍的一個章節而已，從我自身的學習經驗來給出一些建議：
1.可以看 Embedded Linux Primer (豆瓣) 第二版，網上有英文版（建議）和中文版的pdf下載，裡面的Chapter5和7分別簡述了Linux的初始化啟動過程和Bootloader基礎。還有後面的Busybox章節也不錯。另外構建嵌入式LINUX系統 (豆瓣)也可以作為參考。
2. 找一下韋東山的第一期和畢業班免費視頻，裡面也講到了Bootloader和Linux如何初始化以及如何執行第一個用戶程序。盡管其實只講了一部分，但是對於Linux的啟動流程的學習還是很有幫組的。跟著寫一個Bootloader絕對是學習Bootloader的一種好方式。如同在stackoverflow裡面對於如何學習Bootloader給出的答案一樣「The best method to learn it, is to recreate one」。如果自己寫一個有困難，那麼就先學習移植吧。
3. 其實Bootloader就是裸機程序，因此如果你對裸機程序熟悉，那麼Bootloader甚至說不上需要學習，給出一本書籍用於參考：ARM處理器裸機開發實戰:機制而非策略(附CD-ROM光碟1張)/王小強

其他國人寫的書籍中的Bootloader大都是泛泛而談，對於有經驗的人用不著，對於初學者更多的是霧里看花，例如：
楊鑄與人合著的兩本書：深入淺出:嵌入式底層軟體開發/楊鑄和構建嵌入式Linux核心軟體系統實戰(附光碟1張)/楊鑄
韋東山寫的那本書：嵌入式Linux應用開發完全手冊(附CD光碟1張)/韋東山
以及各類「精通」與「實戰」之流。
但，不管如何，開卷有益，同時也因人而異。還是需要題主自己考究。

最後：
如果你學得很痛苦，那麼很可能沒有走在正確的路上。我覺得學習過程應該是不斷+1的過程，看，看得懂的代碼和書。否則繼續學習基礎，或者直接跳過這些東西直接到Linux上面學習驅動開發或者應用開發，其實這些知識點沒有那麼多牽連，很多人給出的嵌入式學習步驟絕對是帶人入坑。

Ⅷ 誰有最新的 嵌入式系統設計師教程 pdf

可以到嵌入式學習網上下載，有嵌入式系統超多的教程
網址是http://www..com/s?bs=%C7%B6%C8%EB%CA%BD%D1%A7%CF%B0%CD%F8+%C7%B6%C8%EB%CA%BD%D1%A7%CF%B0%CD%F8+-+EmbedStudy&f=8&wd=%C7%B6%C8%EB%CA%BD%D1%A7%CF%B0%CD%F8++EmbedStudy

Ⅸ 利用Busybox如何構建一個最小的Linux系統

為了方便和簡化嵌入式Linux開發過程中的調試過程，主要研究了如何使用Busybox構建出基本的嵌入式Linux根文件系統，包括Busybox的配置、編譯和安裝。在此基礎上，進一步構建出基於NFS的嵌入式Linux根文件系統，並給出了啟動腳本和配置文件。這種根文件系統可以方便地在線更改、調試程序，降低了嵌入式系統的開發門檻。
隨著信息技術的發展，嵌入式系統技術已經廣泛應用於國防、通信、工業控制、消費電子等諸多領域。其中，Linux作為一款開源、成熟且高效穩定的多任務操作系統，先天具有許多不可比擬的優勢，已成為目前最具潛力的嵌入式操作系統。眾所周知，構建根文件系統對於嵌入式Linux開發至關重要，它是內核啟動後載入的第1個文件系統，是決定系統能否正常啟動的關鍵所在。在開發階段，程序往往需要反復多次的調試，鑒於此，構建基於NFS(Network File System)的根文件系統就尤為重要；這樣就免去了對目標開發板的反復燒寫，方便地在線對程序進行更改與調試。本文以Busybox軟體為基礎，介紹了一種實用的NFS根文件系統構建方法。
1 嵌入式根文件系統簡介
Linux啟動時，第一個必須掛載的就是根文件系統；若系統不能從指定設備上掛載根文件系統，則系統會報錯進而退出啟動。系統成功啟動之後，才可以自動或手動掛載其他的文件系統。
Linux系統各個分區存儲文件時，需要遵循一定的格式，這種文件格式稱為文件系統類型，比如常見的有ext2，ext3，ext4等。在存儲設備方面，FLASH是目前嵌入式系統中廣泛採用的主流存儲設備，它是一種可電擦寫的非易失性存儲器，具有體積小，功耗低，密度高等優點。目前FLASH中常見的文件系統主要有Cramfs，Jffs2，Yaffs2等。嵌入式Linux基本的根文件目錄結構如表1所示。 2 Busybox簡介 Busybox常被形象地稱為嵌入式Linux系統開發中的「瑞士軍刀」，它將許多常用的UNIX命令和工具結合到了一個單獨的可執行程序中。雖然與相應的GNU工具相比較，Busybox所提供的功能和參數略少，但在比較小的系統或者嵌入式系統中已經足夠了。它僅用一個可執行文件就可以提供基本的Linux操作系統所需的命令，體積很小，配置起來也很方便。

Ⅹ 構建一個嵌入式ARM Linux系統時,你是如何進行FLASH存儲器分區規劃的,並說明各個部分的作用.

flash中一般需要裝下
啟動區（bootstrap,uboot)，內核區(kernel），文件系統(filesystem)
具體安裝大小，要看各個部分的軟體被你編譯成了多少。
在你編譯後的size的基礎上，再適當增加一點，作為個分區的容量。
給你一個atmel的官方arm linux的分區示意圖。
http://www.at91.com/linux4sam/bin/view/Linux4SAM/GettingStarted
上面只是對初學者的簡要說明。每一部分都是可變的，關鍵看你自己的製作環境是什麼。
想了解更詳細的，你需要了解了每一部分的啟動原理，存儲位置等，才能充分明白。
或者把上面的網站里，左側菜單的所有內容熟悉一遍，也會加深理解的。