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| 內容簡介： |
本书以目前流行的基于ARM架构的嵌入式微处理器及Linux操作系统为核心，结合作者多年的教学与科研工作经验，循序渐进地介绍了嵌入式系统原理、嵌入式系统开发环境、Linux操作系统基础、Linux环境下驱动程序开发以及应用程序开发等。按嵌入式系统基础实验、Linux操作系统基础实验、 Linux环境下驱动实验、嵌入式系统应用实验四大分类，系统地介绍了将嵌入式系统技术实践融入无线通信、物联网等新技术中的相关案例。
本书共分为13章，第1章和第2章介绍了嵌入式系统基本概念和嵌入式处理器； 第3章至第5章介绍了嵌入式教学实验系统、ARM指令集以及开发环境的搭建； 第6章给出了配套的第一类嵌入式系统基础实验； 第7章和第8章介绍了Linux使用基础和Linux系统开发环境； 第9章给出了配套的第二类Linux操作系统基础实验，包含Linux虚拟机、文件挂载、交叉编译、内核编译等核心内容； 第10章介绍了Linux环境下驱动程序开发； 第11章给出了配套的第三类Linux环境下驱动实验，包含GPIO驱动、I2C驱动、RTC时钟驱动、按键驱动等实验； 第12章介绍了Linux环境下应用程序开发； 第13章给出了配套的第四类嵌入式系统应用实验，包含以太网传输、视频采集播放、WiFi传输、蓝牙传输、温度/湿度采集、超声波测距、加速度传感器等应用实验。
本书适合作为高等学校电子信息类、计算机类、自动化类等相关专业本科生和研究生的教材，也适合作为相关专业的大型实验、课程设计、专业实践、毕业设计以及电子设计竞赛等的指导书，同时也可作为从事嵌入式系统设计和开发工作的研究人员及技术人员的参考书。
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| 目錄：
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第1章嵌入式系统概述
1.1嵌入式系统的定义
1.2嵌入式系统的特点
1.3嵌入式系统的组成
1.4嵌入式系统的分类
1.5嵌入式系统的发展
本章习题
第2章嵌入式处理器概述
2.1处理器原理
2.1.1CPU的指令系统
2.1.2CPU的分类
2.1.3CPU结构
2.1.4大端和小端
2.2嵌入式处理器的分类
2.3嵌入式处理器的特点
2.4熟悉ARM处理器
2.4.1ARM 技术的发展
2.4.2ARM处理器核
2.4.3ARM处理器的片内总线
2.5ARM处理器工作模式
2.6ARM处理器寄存器组织
2.6.1ARM状态下的寄存器组织
2.6.2Thumb/Thumb2 状态下的寄存器组
2.7ARM异常处理
2.7.1ARM异常种类、异常中断向量和优先级
2.7.2ARM异常的中断响应过程
2.8存储管理单元
2.8.1常见存储介质
2.8.2存储管理单元与存储器的关系
2.8.3存储管理单元的功能
2.8.4存储器访问的顺序
2.8.5MMU的地址转换
2.9ARM的选型原则
本章习题
第3章熟悉ARM嵌入式教学实验系统
3.1ARM嵌入式教学实验系统
3.2嵌入式教学实验系统的总体设计方案
3.3系统核心开发板硬件架构
3.4存储模块设计
3.5温度/湿度模块设计
3.6超声波模块设计
3.7WiFi模块设计
3.8ZigBee模块设计
3.9蓝牙模块设计
3.10加速度模块设计
3.11按键模块设计
3.12继电器模块设计
3.13液晶显示
本章习题
第4章ARM指令集及汇编
4.1ARM指令集概述
4.2ARM指令的寻址方式
4.3ARM存储器访问指令
4.4ARM数据处理指令
4.5ARM跳转指令
4.6ARM协处理指令
4.7ARM杂项指令
4.8ARM伪指令
4.8.1ADS编译环境下的ARM伪指令与宏指令
4.8.2ARM汇编语言的伪指令
4.9ARM汇编语言实例
本章习题
第5章ARM混合编程和ADS 1.2集成开发环境
5.1C语言和汇编语言混合编程方式
5.2ADS集成开发环境
5.2.1CodeWarrior集成开发环境
5.2.2ADS调试器
5.3ADS使用入门
5.3.1ADS调试器的使用
5.3.2ADS 1.2环境下工程的仿真、调试及配置方法
5.4JTAG介绍
5.5MultiICE仿真器
本章习题
第6章嵌入式系统基础实验
实验1： ADS 1.2集成开发环境练习
实验2： 汇编指令实验1
实验3： 汇编指令实验2
实验4： 汇编指令实验3
实验5： ARM微控制器工作模式实验
实验6： C语言程序实验
实验7： C语言调用汇编程序实验
第7章Linux使用基础
7.1Linux简介
7.1.1Linux操作系统及其特点
7.1.2Linux系统的发展过程
7.1.3Linux系统的组成部分
7.1.4常用Linux系统介绍
7.1.5Linux目录结构
7.1.6VMware Workstation简介
7.2Linux基本命令
7.2.1常用命令
7.2.2文件操作命令
7.2.3文件编辑命令
7.2.4系统关闭命令
7.2.5用户管理相关命令
7.2.6信息系统相关命令
7.2.7网络相关命令
7.3VI编辑器
7.4TFTP服务器
7.4.1TFTP服务器概述
7.4.2TFTP服务器的安装配置
7.5远程管理工具
7.5.1OpenSSH服务端的安装
7.5.2OpenSSH服务的配置
7.5.3SSH客户端的使用
7.6Windows下常用远程登录客户端
7.6.1Putty
7.6.2SSH Secure Shell Client
7.6.3SecureCRT
7.7NFS的配置及管理
7.7.1NFS概述
7.7.2NFS安装和配置
本章习题
第8章Linux系统开发环境
8.1Linux交叉编译
8.2GCC和GDB
8.2.1基于GNU及Linux内核的编程风格
8.2.2GCC编译器
8.2.3GDB调试器
8.3BootLoader
8.3.1BootLoader简介
8.3.2常见BootLoader介绍
8.4Linux内核移植
8.4.1Linux内核结构
8.4.2Linux系统的可加载内核模块机制
8.4.3用户空间和内核空间
8.5文件系统
8.5.1文件系统简介
8.5.2常见的文件系统
8.5.3根文件系统的制作
本章习题
第9章Linux操作系统基础实验
实验8： 建立Linux虚拟机及熟悉常用命令
实验9： 程序下载烧写实验
实验10： mount挂载实验
实验11： Linux交叉编译平台实验
实验12： UBOOT下载运行实验
实验13： Linux内核编译实验
第10章Linux环境下的驱动程序开发
10.1Linux设备驱动
10.1.1Linux设备的分类
10.1.2驱动程序中的基本要素
10.2设备驱动开发
10.2.1驱动开发的一般流程
10.2.2驱动程序的框架
10.2.3测试程序框架
10.3Linux驱动的部分技术简介
10.3.1同步机制
10.3.2阻塞与非阻塞
10.3.3时间
10.4Linux驱动程序实例分析
10.5Linux系统下的具体实现
10.6make程序和Makefile文件
本章习题
第11章Linux环境下驱动程序实验
实验14： Linux下GPIO驱动程序编写实验
实验15： I2C驱动程序编写实验
实验16： RTC时钟驱动实验
实验17： 按键驱动实验
实验18： 继电器驱动实验
第12章Linux环境下应用程序开发
12.1多任务之间的同步和通信
12.1.1System V共享内存
12.1.2消息队列
12.1.3POSIX信号量
12.1.4System V信号量
12.1.5多线程
12.1.6互斥锁和条件变量
12.2TCP/IP网络编程
12.2.1概述
12.2.2TCP通信过程
12.2.3基本socket接口
12.2.4socket编程的其他函数
12.2.5TCP通信编程实例
12.2.6UDP通信过程
12.2.7UDP通信编程实例
12.3视频压缩与传输技术简介
12.3.1H.264视频编解码
12.3.2RTP/RTCP流媒体实时传输协议
本章习题
第13章嵌入式系统应用实验
实验19： 以太网传输程序编写实验
实验20： 视频采集播放程序编写实验
实验21： WiFi程序编写实验
实验22： 蓝牙程序编写实验
实验23： 温度/湿度传感器实验
实验24： 超声波程序编写实验
实验25： 加速度计程序编写实验
参考文献
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| 內容試閱：
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随着无线通信、物联网、智能设备等新技术的飞速发展，面向信息化、网络化、智能化的各类高性能芯片不断涌现，开发者需要根据不同的设计方案，选择合适的开发技术以实现系统功能，而能够量身定做的嵌入式系统技术正是应对新技术挑战的绝佳选择。硬件软件化和软件硬件化是未来智能化设备开发的重要实现方法，基于ARM处理器在智能化、定制化和网络化设备的普及以及 Linux 操作系统的日益完善，为智能设备的硬件软件化和软件硬件化提供了非常好的实现路径。本书结合作者在浙江工业大学通信工程专业教授嵌入式系统课程的多年经验，将嵌入式系统技术应用于无线通信、物联网等领域的科研和体会呈现给广大读者，以帮助新工科人才应对信息化、网络化、智能化领域的新技术挑战。
本书起源于2008 年作者承担的无线网络摄像机科研项目，作者系统地研究了无线多媒体终端设备和相应的嵌入式软件，发现嵌入式技术具有巨大潜力，因为它将硬件软件化和软件硬件化的设计理念真正融入到了智能设备的制作中。之后作者着手制作了PNARM9嵌入式系统教学实验箱，配合自编实验讲义，在浙江工业大学通信工程专业的本科教学中加以实施。嵌入式系统教学是实践性很强的一门课程，学生除了学习一整套完整的理论体系和一系列的操作函数外，还必须针对某种应用进行实验，没有实验环节的嵌入式系统教学很难让学生融会贯通。为此，作者从基本知识、基础技能、综合应用等方面配以相应的实验案例，加强学生感性认识，培养学生的综合设计和应用能力。
2016年，作者主编的《嵌入式系统原理、应用与实践教程》由清华大学出版社出版，并在浙江工业大学通信工程专业的“嵌入式系统”课程以及研究生的“专业实践”课程使用了7年，受到了广泛好评。然而，随着国内外无线通信、物联网、人工智能等新技术的突飞猛进，嵌入式系统的应用越来越广泛，对嵌入式系统教材的内容也提出了更高的要求。同时，教材编写组深度结合当前物联网应用的热点，更新了配套实验设备，设计了更多综合开发应用实例和成果，供读者学习实践。为此，教材编写组配合浙江工业大学通信工程国家一流专业建设点及“嵌入式系统”线上线下混合式一流课程建设需求，对教材进行全面改版升级，将教材更名为《嵌入式系统原理及实践》，并被列入浙江省普通本科高校“十四五”重点教材建设项目。
全面改版升级后的教材，主要解决的问题包括：
1. 修改使用过程中发现的错误，如示例代码书写问题，部分图例错误问题。
2. 部分章节内容更新调整。根据当前嵌入式技术的最新发展，更新了部分章节内容，主要有嵌入式系统的发展、嵌入式系统的应用、常用嵌入式操作系统等。
3. 补充新内容，主要包括ARM处理器的工作模式、寄存器组织、异常处理相关内容、ARM伪指令、ARM和C语言混合编程、make相关使用等。
4. 根据教材的编写需求重新编写了部分章节。由于配套的实验箱进行了升级，原有的章节在实验箱部分介绍也不够详尽，故进行重新编写； 增加了物联网应用相关原理的介绍内容。
5. 修订原有教材中的实验项目，本次修订对于所有的实验项目都重新梳理和编排，并增加了物联网应用相关的综合实践项目。按嵌入式系统基础实验、Linux操作系统基础实验、 Linux环境下驱动实验、嵌入式系统应用实验进行分类，共编写四大类25个实验，大大丰富了教材的实验实践环节内容。
6. 该教材配套有实验设备、课程网络资源、课程教学视频和实验内容电子材料等，课程组在超星学银在线教学平台建设了在线开放课程，录制了“嵌入式系统”课程的所有理论和实践内容教学视频，此外还包括课程大纲、课程教案、在线交流等课程辅助教学资源。
目前，在线教学平台累计访问量达693124人次，累计10余所高校学生通过网站进行学习，为全面提升学生嵌入式系统综合开发应用能力提供有价值的参考学习资料。
本书以目前流行的基于ARM架构的嵌入式微处理器及Linux操作系统为核心，结合作者多年的教学与科研工作经验，以循序渐进的方式介绍了嵌入式系统原理、嵌入式处理器软硬件开发，嵌入式系统开发环境的搭建、嵌入式系统开发和调试工具、嵌入式系统驱动程序开发以及相关的实验案例，最后结合工程实际应用，介绍嵌入式系统在物联网等方面的综合应用设计开发。学习了本书内容就可以掌握嵌入式系统完整的知识体系和应用实践。
本书在编排上理论和实践内容各占50%，在理论知识介绍的基础上充分体现实践的重要性。实践内容分为四部分，按嵌入式系统基础实验、Linux操作系统基础实验、 Linux环境下驱动实验、嵌入式系统应用实验进行分类，便于将嵌入式系统技术实践融入无线通信、人工智能、物联网等新技术应用。
本书配套的线上线下教学资源融入了课程组多年动态新增资源，配套资源建设完善。本书的部分硬件实验开发了远程在线实境实验，学生可在任何有网络的地点完成实验，实验案例真实详细，能使学生循序渐进地掌握嵌入式开发的过程。此外，配合教学实验箱，教师还可带领学生进行嵌入式系统相关项目的开发，大大提升了实际的教学效果及学生实际掌握嵌入式原理及开发的能力。
随着信息与通信技术的迅猛发展，嵌入式系统技术在网络通信、电子消费、移动互联、工业控制等领域得到了广泛应用，同时它也是智能设备设计领域最为热门的技术之一。学习和应用嵌入式技术已经成为通信、电子、计算机和自动化领域工程师感兴趣的话题。衷心地希望本书能对高等院校相关专业的教师和学生，各类机构中从事嵌入式系统设计和开发的研究人员、技术工程师以及期望通过学习提升自我的爱好者们提供帮助。通过对嵌入式系统理论与实践的巧妙结合，不断适应当下信息与通信技术的发展要求，做到与时俱进。
本书由孟利民、宋秀兰、彭宏、卢为党、徐志江、应颂翔共同创作完成，是集体努力的成果。孟利民提供了多年来嵌入式教学实验讲义及相关科研资料，编写了第3、6、9、11、13章； 宋秀兰编写了第1、2、4、5、7章，彭宏、卢为党、徐志江、应颂翔共同编写了第8、10、12章。感谢清华大学出版社赵凯、李晔编辑的大力支持，使本书得以与读者见面； 感谢研究生许恩泽、柯旭清、包秀钦为本书的实验部分进行了大量调试和测试； 感谢浙江工业大学教务处为本书的出版提供帮助，本书获得“浙江工业大学重点教材建设项目”支持； 感谢浙江省高等教育学会教材建设分会给予本书“浙江省普通本科高校‘十四五’重点教材建设项目”资助； 感谢侄女儿孟晶妮对本书给予润色和校对； 感谢所有对本书提供了帮助但未署名的老师和学生。
初心如磐，行臻致远； 执着努力，坚卓竞远。未来，我们会一如既往地投身专业教学，为现代信息与通信技术发展持续贡献自己的绵薄之力。
由于知识所限，书中不足之处在所难免，恳请各位专家和读者指正。
编者
2024年6月于杭州
教学大纲
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