物聯網之作業係統：嵌入式Linux開發實作 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　本書分為兩大部分

　　第1部分－基礎篇（第1～8章）：
　　包括Linux係統基本使用方法與其主要開發工具、檔案讀寫、多工機製、網路通訊端程式設計、模組與裝置驅動、嵌入式Linux係統的軟體結構、GUI程式設計初步等。

　　第2部分－實驗篇（第9～21章）：
　　以美國德州儀器公司的卡片式電腦Beagle Bone為實驗物件，在此基礎上進行嵌入式Linux開發，按照從底層基本係統建立到上層應用軟體的移植和撰寫。

　　內容包括實驗係統介紹、嵌入式係統開發實驗環境架設、BootLoader 的編譯和啓動裝置的製作、核心設定和編譯、root 檔案係統的建置、圖形使用者介麵、音訊介麵程式設計、嵌入式係統中的I/O介麵驅動、觸控式螢幕移植、Qt/Embedded移植、MPlayer移植、GTK+移植、即時作業係統RTEMS。

　　適用於：
　　可作為電子資訊、通訊、自動化等專業相關課程教材，也可供相關領域工程技術人員學習參考。

　　※本書範例程式及各章練習參考解答
　　請至上奇資訊網站下載http://www.grandtech.info

本書特色

　　超廣度／自由／穩定／高效應用開發係統－嵌入式Linux

　　◆ 本書介紹基於嵌入式Linux係統之軟體及開發方法。
　　◆ 重點選取多工程式設計、網路通訊、裝置驅動等數個開發方麵介紹。
　　◆ 強調各種工具的使用，不僅限於軟體開發，亦有能在其他場域發揮相當大助力的利用。
 

好的，這是一份關於另一本不同書籍的詳細簡介，旨在避免提及您提到的特定書名及其內容： 書名：《嵌入式係統設計與應用：從硬件到軟件的全麵解析》 內容提要： 本書旨在為緻力於嵌入式係統開發的工程師、高級技術學生以及硬件工程師提供一份詳盡且實用的技術指南。它不僅僅是關於某一特定操作係統或平颱的技術手冊，而是一部係統論述如何從底層硬件抽象層（HAL）到上層應用邏輯構建完整、高效嵌入式係統的綜閤性著作。全書結構清晰，內容涵蓋瞭嵌入式係統生命周期的各個關鍵階段，從概念設計、硬件選型、交叉編譯環境搭建，到固件開發、係統優化及可靠性測試，提供瞭大量實戰案例和深入的技術剖析。 第一部分：嵌入式係統基礎架構與硬件選型 本書伊始，便深入探討瞭嵌入式係統的核心概念，區分瞭通用計算係統與嵌入式係統的本質差異。重點分析瞭當前主流的嵌入式處理器架構，包括ARM Cortex-M/R/A係列、RISC-V，以及特定領域的DSP和FPGA在嵌入式設計中的應用場景。 微控製器與微處理器選型： 詳細對比瞭不同內核在功耗、實時性、內存管理單元（MMU/MPU）支持上的優劣。通過實際項目案例，指導讀者如何根據項目需求（如實時性要求、I/O密集度、功耗預算）進行閤理的硬件平颱選擇。 存儲技術： 剖析瞭NAND Flash、eMMC、NOR Flash以及RAM（SRAM/DRAM）的工作原理、讀寫時序和壽命管理機製。特彆關注瞭在資源受限環境下如何進行有效的分區管理和數據持久化策略。 係統級總綫與外設接口： 詳述瞭I2C、SPI、UART、CAN、USB等關鍵通信協議的底層實現細節。針對高速數據傳輸場景，詳細介紹瞭DMA（直接內存存取）的使用方法，確保數據交換不占用主CPU資源，從而提高係統吞吐量。 第二部分：底層軟件開發與引導過程 此部分是構建可靠嵌入式係統的基石。它側重於理解設備從“冷啓動”到穩定運行的整個流程。 啓動流程與Bootloader： 詳細解析瞭從芯片復位到用戶程序開始執行的整個引導鏈條。內容涵蓋瞭ROM Code、Primary Bootloader (PBL) 和 Secondary Bootloader (SBL) 的功能。以U-Boot為例，深入講解瞭設備樹（Device Tree）的解析過程、內存初始化、以及如何安全地加載和跳轉到內核或應用程序。 交叉編譯工具鏈的構建與管理： 提供瞭從零開始搭建GCC/Clang交叉編譯環境的實踐步驟，包括目標架構的配置、sysroot的建立，以及如何有效管理第三方庫的依賴關係，確保工具鏈的穩定性和可復現性。 硬件抽象層（HAL）的構建： 闡述瞭如何設計一個清晰、可移植的HAL層，屏蔽底層寄存器操作的復雜性，為上層應用提供統一的接口。內容涉及中斷控製器（VIC/GIC）的配置、時鍾樹的管理以及電源管理單元（PMIC）的驅動集成。 第三部分：實時性與並發控製 嵌入式係統通常對時間敏感，本章聚焦於確保係統行為的可預測性和響應及時性。 實時操作係統（RTOS）的原理與選型： 對比瞭FreeRTOS, Zephyr, VxWorks等主流RTOS的核心概念，包括任務調度算法（優先級繼承、時間片輪轉）、上下文切換機製和中斷延遲分析。 同步與互斥機製的精講： 深入分析瞭信號量、互斥鎖、消息隊列等並發控製原語的內部實現，並重點討論瞭死鎖、優先級反轉等常見問題的排查與規避策略。 定時器與周期性任務管理： 講解瞭如何利用硬件定時器實現高精度的時間測量和周期性任務調度，以及如何通過軟件看門狗（SWWDT）機製提高係統的魯棒性。 第四部分：係統優化、調試與可靠性工程 優秀的嵌入式産品不僅要能運行，還必須高效、穩定且易於維護。 性能分析與能耗優化： 教授如何使用性能分析工具（如Gprof, Perf）定位代碼熱點。針對功耗敏感型應用，詳細介紹瞭CPU頻率調節（DVFS）、時鍾門控（Clock Gating）以及深度睡眠模式（Deep Sleep）的軟件實現技巧。 內存管理與調試技術： 探討瞭棧溢齣、堆內存碎片化等問題，並介紹瞭內存泄漏檢測工具的使用。針對固件升級（OTA）場景，詳細介紹瞭A/B分區策略和原子性更新機製的設計。 係統級調試與故障注入： 涵蓋瞭JTAG/SWD調試接口的深入應用，包括斷點設置、寄存器觀察、內存跟蹤。此外，引入瞭故障注入測試（FIT）的概念，指導開發者如何通過模擬電源波動、通信錯誤來驗證係統的容錯能力。 本書特色： 工程實踐驅動： 所有理論講解均輔以清晰的代碼示例和硬件接口描述，強調“動手做”的學習方式。 架構深度解析： 不停留於API調用層麵，而是深入剖析係統組件（如內存管理、中斷嚮量）的底層工作原理。 麵嚮未來趨勢： 包含瞭對物聯網邊緣計算節點安全啓動（Secure Boot）和輕量級網絡協議棧（如MQTT、CoAP）在資源受限設備上部署的探討。 本書是嵌入式係統工程師從理論走嚮復雜工程實現的理想參考書。

PART 1 基礎篇
Chapter 01　 Linux係統的基本使用方法
1.1 Linux係統的使用環境
1.2 命令列工作方式
1.3 正規錶示法
1.4 與開發相關的常用指令
1.5 文字編輯工具
本章練習
本章參考資源

Chapter 02　Linux係統的主要開發工具
2.1 gcc工具鏈
2.2 程式分析與轉換工具
2.3 GNU Make
2.4 開放原始碼軟體的移植
2.5 偵錯工具
2.6 版本控製係統
2.7 閤理地組織程式
2.8 交換編譯工具鏈的製作
本章練習
本章參考資源

Chapter 03　檔案讀寫
3.1 檔案係統的概念
3.2 檔案與目錄
3.3 檔案描述符號
3.4 標準I/O函數庫的檔案操作
本章練習
本章參考資源

Chapter 04　多工機製
4.1 瞭解處理程序的概念
4.2 處理程序間的資料交換
4.3 守護行程
4.4 執行緒——輕量級處理程序
4.5 執行緒的競爭與同步頭處理程序
本章練習
本章參考資源

Chapter 05　網路通訊端程式設計
5.1 通訊端API
5.2 TCP網路程式分析
5.3 TCP伺服器程式設計
5.4 簡單的資料流程對話
5.5 多工資料流程對話
5.6 以資料封包為基礎的對話程式
本章練習
本章參考資源

Chapter 06　模組與裝置驅動
6.1 裝置驅動程式簡介
6.2 建置和執行模組
6.3 模組的結構
6.4 字元裝置驅動程式
6.5 裝置驅動程式的使用
6.6 偵錯技術
6.7 硬體管理與中斷處理
6.8 核心的定時
本章練習
本章參考資源

Chapter 07　嵌入式Linux係統開發
7.1 啓動載入程式
7.2 核心設定
7.3 裝置驅動程式
7.4 嵌入式裝置的檔案係統
7.5 圖形化使用者介麵（GUI）
7.6 頁框緩衝

Chapter 08　GUI程式設計初步
8.1 基本元件介紹
8.2 畫圖區
8.3 介麵版麵配置方法
8.4 GTK+介麵設計工具
本章練習
本章參考資源

PART 2 實驗篇
Chapter 09　實驗係統介紹
9.1 實驗係統性能概括
9.2 軟體
9.3 實驗係統架設

Chapter 10　嵌入式係統開發實驗
10.1 實驗目的
10.2 嵌入式係統開發過程
10.3 實驗報告要求

Chapter 11　啓動載入器
11.1 實驗目的
11.2 BootLoader
11.3 實驗內容
11.4 實驗報告要求

Chapter 12　核心設定和編譯
12.1 實驗目的
12.2 相關知識
12.3 編譯核心
12.4 實驗內容
12.5 實驗報告要求

Chapter 13　root檔案係統的建置
13.1 實驗目的
13.2 Linux檔案係統的類型
13.3 檔案係統的製作
13.4 實驗內容
13.5 實驗報告要求

Chapter 14　圖形使用者介麵
14.1 實驗目的
14.2 原理概述
14.3 實驗內容
14.4 實驗報告要求

Chapter 15　音訊介麵程式設計
15.1 實驗目的
15.2 介麵介紹
15.3 應用軟體設計
15.4 實驗內容
15.5 實驗報告要求

Chapter 16　嵌入式係統中的I/O介麵驅動
16.1 實驗目的
16.2 介麵電路介紹
16.3 I/O通訊埠地址對映
16.4 LED控製
16.5 實驗內容
16.6 實驗報告要求

Chapter 17　觸控式螢幕移植
17.1 實驗目的
17.2 Linux係統的觸控式螢幕支援
17.3 實驗內容
17.4 實驗報告要求

Chapter 18　Qt/Embedded移植
18.1 實驗目的
18.2 Qt/Embedded 介紹
18.3 實驗要求
18.4 實驗報告要求

Chapter 19　MPlayer移植
19.1 實驗目的
19.2 軟體介紹
19.3 編譯準備
19.4 編譯
19.5 擴充功能
19.6 實驗報告要求

Chapter 20　GTK+移植
20.1 實驗目的
20.2 GTK+ 的背景
20.3 GTK+ 函數庫的相依關係
20.4 編譯過程
20.5 測試
20.6 實驗要求
20.7 實驗報告要求

Chapter 21　即時作業係統RTEMS
21.1 實驗目的
21.2 即時作業係統RTEMS 簡介
21.3 編譯RTEMS
21.4 啓用RTEMS終端
21.5 實驗報告要求
 

前言
　　
　　嵌入式係統幾乎是伴隨著微處理器同時發展的。根據“維基百科”介紹，誕生於20世紀60年代的Apollo Guidance Computer被認為是最早的嵌入式係統之一。自進入21世紀以來，“嵌入式”在電腦領域已成為持續熱門的話題。與通用電腦類似，嵌入式係統由軟體和硬體組成。隨著嵌入式處理器效能的不斷加強，許多應用係統的即時性已經不成問題，越來越多的嵌入式係統開始直接使用通用電腦係統的軟體。

　　舉例來說，英國的樹莓派基金會採用博通SoC處理器，開發齣一係列的樹莓派産品。Pi Zero是主頻為700MHz的MHz ARM1176jzf-s核心，價格定位在5美金；而在2017年年初發佈的Pi 3 B+ 版本，更是具有4核心64位元CORTEX-A53（ARMv8指令集）的處理器，主頻高達1.2GHz，與普通的筆記型電腦的效能相差無幾，價格也不過三十幾美金。它們都具有高性能的VC-4的影像處理單元（Graphics Processing Unit，GPU），可以流暢地執行一些圖形桌麵係統，播放高畫質視訊。

　　在這樣的背景下，採用通用電腦係統軟體開發嵌入式係統，不僅大幅縮短瞭開發週期、加強瞭開發效率，係統的可用性也獲得瞭提升。

　　在許多的軟體中，以Linux為核心的作業係統以及大量的開放原始碼軟體成為許多嵌入式係統的首選。Linux世界提供大量的自由軟體，為開發人員提供瞭廣泛的選擇空間，同時也能獲得許多無私的幫助。

　　本書基於嵌入式Linux係統，介紹其軟體開發方法，重點介紹多工、網路和裝置驅動的程式設計。
　　本書分為基礎篇和實驗篇兩個部分。

　　第1部分基礎篇
　　第1章介紹Linux係統的基本使用方法，重點介紹與嵌入式係統開發相關的指令。

　　第2章介紹Linux 係統的主要開發工具，包含編譯工具、GNU Make 和版本控製係統的使用。
　　本章最後一節介紹瞭交換編譯工具的製作過程，供有興趣的讀者參考。

　　第3章介紹檔案讀寫，重點介紹針對檔案描述符號的基本係統功能呼叫，它們是下麵幾章的基礎。

　　第4章介紹多工機製，重點介紹在Linux係統中實現多工的兩種主要形式（處理程序和多執行緒），以及在多工程式設計中的一些基礎問題。

　　第5章介紹網路通訊端程式設計，重點介紹以通訊端為基礎的網路通訊程式的基本程式設計方法。

　　第6章介紹模組與裝置驅動，以個人電腦係統上的簡單裝置為模型，比較係統地介紹瞭Linux係統中字元裝置驅動程式的開發方法。雖然研究物件是通用電腦係統中的裝置，但其研究方法同樣適用於嵌入式Linux中的裝置。

　　第7章介紹嵌入式Linux係統的軟體結構，概括地討論瞭嵌入式係統的BootLoader、核心版麵配置、檔案係統和圖形介麵幾個方麵的問題。

　　第8章簡介以GTK+函數庫為基礎的圖形介麵應用程式設計基礎，透過介紹一些常用元件的功能和介麵設計方法，幫助讀者瞭解Linux係統中圖形介麵的程式設計風格。在移植瞭圖形函數庫的嵌入式Linux係統中，可以比較方便地開發圖形化應用程式。

　　第2部分實驗篇
　　實驗篇以美國德州儀器公司的卡片式電腦Beagle Bone為實驗物件，在此基礎上進行嵌入式Linux開發，按照從底層基本係統建立到上層應用軟體的移植和撰寫的順序加以組織。

　　第9章是實驗係統基本介紹。

　　第10章介紹嵌入式係統開發實驗環境架設。

　　第11章介紹BootLoader的編譯和啓動裝置的製作。

　　第12章、第13章分彆完成Linux核心的編譯和root檔案係統的製作。至此，一個完全由原始程式打造的基本Linux係統已經建立，它是後續實驗的基礎。

　　第14章、第15章學習嵌入式Linux環境下的程式開發方法，其中包含圖形介麵程式設計和音訊介麵程式設計。在實驗過程中應建立軟體層次的概念。

　　第16章學習Linux係統中簡單裝置驅動程式的撰寫。

　　第17～20章安排瞭一些軟體移植實驗，從簡單的觸控式螢幕函數庫到較為復雜的GTK+圖形函數庫。透過以上逐層遞進的實驗，可以掌握在嵌入式平颱上實現一種應用係統的方法。

　　鑑於即時作業係統在嵌入式應用中的地位，第21章介紹一款即時作業係統RTEMS在嵌入式平颱上移植的過程。

　　實驗篇的前3章為建立嵌入式Linux實驗環境做初步準備。後續內容均可在此基礎上以實際的應用形式實現，例如多處理程序的資料獲取與重播、多執行緒的圖形應用等。

　　本書假設讀者係統地學習過C語言，並對Linux作業係統有初步的認識。針對目前嵌入式係統的應用特點，本書重點選取瞭多工程式設計、網路通訊、裝置驅動等幾個開發方麵介紹。書中沒有使用過多的C語言程式設計技巧，而注重於功能的實現。本書強調各種工具的使用。一些工具並不僅限於軟體開發，在其他場閤也能造成相當大的幫助作用。例如版本控製係統，在撰寫文稿、專案協作等工作中都是非常方便的工具。希望這些工具的介紹能對讀者有所幫助。

　　限於筆者的知識水準和認知能力，書中一定存在不少錯誤及不當之處，懇請同行專傢及讀者批評指正。

评分☆☆☆☆☆

**第三段：** 作為一名有幾年嵌入式開發經驗的工程師，我一直在尋找一本能夠幫助我深化對Linux係統理解，並能指導我進行物聯網項目實踐的書籍。《物聯網之作業係統：嵌入式Linux開發實作》這本書，正好滿足瞭我的需求。我最看重的是它在“作業係統”這個層麵的深入分析。很多關於物聯網的書籍，要麼側重於應用層的開發，要麼就是簡單介紹一下Linux的命令，但很少有能像這本書一樣，去剖析Linux內核的運作機製，解釋進程間通信、設備驅動模型、中斷處理等關鍵部分。這對於我理解物聯網設備行為的底層邏輯至關重要。書中關於實時性方麵的講解也讓我印象深刻，特彆是如何通過內核配置和參數調優來滿足物聯網對實時性能的需求。此外，書中的案例分析也相當貼閤實際，比如如何構建一個輕量級的Linux發行版用於邊緣計算設備，如何實現低功耗的傳感器數據采集和上傳。這些都是我們在日常工作中經常會遇到的問題，而這本書給齣瞭切實可行的解決方案。

评分☆☆☆☆☆

**第一段：** 哇，拿到這本《物聯網之作業係統：嵌入式Linux開發實作》的時候，我真的是眼睛一亮！當初在書店裏翻到它，就被它厚實的內容和紮實的排版給吸引住瞭。我本身就在一傢做智能傢居的公司上班，日常工作離不開跟嵌入式設備打交道，尤其是在Linux環境下進行開發。市麵上關於嵌入式Linux的書籍其實不少，但很多都停留在理論層麵，要麼就是過於淺顯，要麼就是內容陳舊，根本跟不上物聯網飛速發展的腳步。這本《物聯網之作業係統》給我的感覺完全不一樣，它不像很多書那樣空泛地講概念，而是非常務實地從“作業係統”這個核心切入，深入淺齣地講解瞭嵌入式Linux的方方麵麵。我特彆喜歡它在介紹Linux內核、驅動開發、文件係統等基礎知識時，都會結閤物聯網實際的應用場景來舉例，比如如何針對傳感器進行驅動編寫，如何優化係統以適應低功耗設備，如何處理網絡通信協議等等。這些內容對我來說，簡直是及時雨！書中的代碼示例也非常豐富，而且都經過瞭實際的驗證，可以直接拿來參考和修改，這大大節省瞭我摸索的時間。感覺這本書不隻是講技術，更像是在傳授一種解決問題的思路和方法，非常適閤我們這些一綫開發人員。

评分☆☆☆☆☆

**第四段：** 我是一名大三的學生，目前正在進行一個物聯網畢業設計項目，主要涉及到使用Raspberry Pi作為核心控製器，並需要在其上運行Linux係統進行數據采集和通信。在選擇參考資料的時候，我翻瞭很多書，最終選擇瞭《物聯網之作業係統：嵌入式Linux開發實作》。這本書對於我們學生來說，最大的價值在於它提供瞭一個非常紮實的理論基礎和豐富的實踐指導。書中的每一章都像是為我們這些初學者量身定做的，從安裝配置Linux開發環境，到理解Linux的基本命令和 Shell 腳本，再到更深入的驅動開發和係統優化，都講得非常細緻。我尤其喜歡書中關於SD卡文件係統的介紹，以及如何優化係統啓動速度，這些對我這個初次接觸嵌入式Linux的學生來說，幫助非常大。通過書中的示例，我不僅學會瞭如何編寫簡單的Linux應用程序，還瞭解瞭如何與硬件進行交互。這本書就像一位經驗豐富的導師，一步一步地帶領我走進嵌入式Linux的奇妙世界，讓我對物聯網開發的整個流程有瞭更清晰的認識。

评分☆☆☆☆☆

**第五段：** 我是在一個技術交流論壇上看到有人推薦《物聯網之作業係統：嵌入式Linux開發實作》的，當時就覺得名字很吸引人，結閤我目前在物聯網傳感器網絡領域的工作，覺得應該很有幫助。拿到書之後，翻閱瞭一下，發現內容確實非常翔實。我現在負責的主要是部署和維護大量的物聯網節點，這些節點大多運行著嵌入式Linux係統。過去，我們更多的是依賴供應商提供的固件，或者是在社區論壇上零散地查找資料來解決問題。這本書的齣現，讓我能夠更係統地理解這些節點的底層原理。它深入探討瞭Linux內核在物聯網場景下的應用，比如如何進行內核裁剪以適應資源受限的設備，如何處理大量並發的網絡連接，如何實現安全可靠的數據傳輸。書中的一些關於設備驅動和係統性能調優的章節，對我來說簡直是寶藏。我發現，通過掌握這些更底層的知識，我們能夠更有效地排查和解決設備故障，甚至能夠根據實際需求對現有係統進行定製化改造，從而提升整個物聯網網絡的穩定性和效率。這本書讓我對嵌入式Linux在物聯網中的角色有瞭更深刻的認識，也為我提供瞭解決實際問題的有力工具。

评分☆☆☆☆☆

**第二段：** 坦白說，剛開始拿到《物聯網之作業係統：嵌入式Linux開發實作》這本書的時候，我還有點猶豫，畢竟“嵌入式Linux”這個領域聽起來就挺有門檻的。我之前接觸過一些嵌入式開發，但更多的是在RTOS（實時操作係統）環境下，對Linux的理解比較有限。但這本書的標題——“物聯網”和“實作”——立刻勾起瞭我的興趣。我希望這本書能幫我建立起對嵌入式Linux更係統的認識，並且能指導我如何將其應用到實際的物聯網項目中。讀完之後，我的感覺是，這本書的定位非常精準，它沒有迴避Linux的復雜性，而是用一種循序漸進的方式，將繁瑣的知識點化繁為簡。我尤其欣賞它在講解文件係統、內存管理、進程調度等核心概念時，會穿插一些針對物聯網設備特性的考量，比如如何在資源受限的環境下進行內存優化，如何設計高效的文件讀寫策略來延長閃存壽命。書中的章節安排也很有邏輯性，從基礎的Linux發行版選擇和搭建，到核心模塊的分析，再到應用層開發和部署，整個流程非常順暢。對於我這種需要從零開始學習嵌入式Linux的人來說，這本書提供瞭一個非常清晰的學習路徑。