Intel Edison智慧硬體開發 2018：Base on Yocto Project pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• Intel Edison
• Yocto Project
• 嵌入式係統
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本書深入淺齣地介紹Intel推齣的開放原始碼硬體：Edison控製闆，介紹其硬體架構、開發環境、開發方法（Arduino IDE、Linux係統）、應用前景，並提供人臉追蹤器、自主導航機器人、小型智慧傢居、智慧水杯等開發實例供讀者參考。

專傢推薦

　　這本書就如同Edison 控製闆 - 麻雀雖小，五髒俱全，精簡而全麵，非常適用Edison 係列平颱的初學者和有興趣利用Edison 從事新的穿戴式物聯網應用程式開發的人士。我堅信Edison 晶片雖小，但它對未來穿戴式物聯網發展會具有裏程碑意義。我也衷心希望這本書成為讀者們邁嚮創新和創業的徵程上的加油站。願大傢成為愛迪生（Thomas Edison）一樣的發明傢！－英特爾軟體與服務事業部中國區總經理 何京翔
 

智能硬件的基石：嵌入式係統與構建塊 本書旨在深入探討現代智能硬件開發的核心技術與基礎架構，為工程師和創客提供一套紮實的理論框架與實踐指南，尤其側重於構建高效、可靠的嵌入式操作係統和軟件棧。 在當今萬物互聯的時代，硬件不再是孤立的計算單元，而是承載復雜軟件和服務的平颱。要實現真正的“智能”，首要任務是為這些設備搭建一個穩定、可定製且資源受控的運行環境。本書將從最底層的硬件抽象層（HAL）講起，逐步構建起一個麵嚮復雜應用的軟件生態。 第一部分：嵌入式係統核心原理與架構解析 本部分聚焦於理解嵌入式係統運作的根本機製，而非特定平颱的應用開發。 1. 嵌入式操作係統的演進與選型考量 我們將探討從裸機編程到實時操作係統（RTOS）再到基於Linux的復雜嵌入式係統的技術演進路徑。重點分析在資源受限環境下，不同類型操作係統（如FreeRTOS, Zephyr, 或輕量級Linux發行版）的調度機製、內存管理策略（如分頁、分段與內存保護）以及中斷處理的差異。內容將涵蓋如何根據項目需求（如實時性、功耗、內存占用）進行科學的操作係統選型，並介紹構建定製化內核的必要步驟，例如裁剪驅動和移除不必要的子係統以優化性能。 2. 硬件抽象層（HAL）與驅動程序的構建 深入剖析HAL在屏蔽底層硬件差異中的關鍵作用。我們將詳細講解如何設計和實現一套健壯的HAL，使其能夠高效地與微控製器（MCU）或片上係統（SoC）的寄存器進行交互。內容包括： I/O端口管理： 介紹GPIO的初始化、狀態讀寫，以及在不同硬件平颱間的抽象封裝。 中斷服務例程（ISR）設計： 強調ISR的原子性、最大延遲時間的控製，以及上下文切換的細節。 外設驅動框架： 以經典的串行通信（UART/SPI/I2C）為例，講解驅動程序的注冊、配置和數據傳輸流程，並探討DMA（直接內存訪問）在提升I/O效率中的應用。 3. 內存管理與鏈接腳本的藝術 對於嵌入式係統而言，內存是極其寶貴的資源。本章將深入探討編譯器如何將代碼和數據映射到物理內存，以及鏈接腳本（Linker Script）在定義程序布局中的決定性作用。我們將解析： 加載時段與運行時段： 區分初始化數據（.data）、隻讀數據（.rodata）和未初始化數據（.bss）的存儲位置與處理方式。 棧與堆的管理： 探討棧溢齣的預防機製，以及在嵌入式環境中實現和管理動態堆（Heap）的常見策略（如內存池）。 重定位機製： 講解程序在啓動過程中，從Flash/ROM到RAM的加載過程。 第二部分：構建係統：從源碼到可部署映像 現代嵌入式項目，尤其涉及復雜軟件棧的集成時，手動編譯和配置的難度呈指數級增長。本部分將專注於介紹和分析行業內先進的自動化構建係統，它們如何管理交叉編譯、依賴關係和最終的係統映像生成。 1. 交叉編譯環境的搭建與管理 理解目標架構與宿主架構間的差異是嵌入式開發的基礎。本章將詳細介紹如何搭建一個功能完善的交叉編譯工具鏈，包括： GCC/Clang的交叉編譯選項： 深入理解`--target`、`--host`和`--build`參數的意義。 C庫的選擇與集成： 比較glibc、uClibc、musl等C標準庫在嵌入式場景下的適用性，及其對係統體積和性能的影響。 工具鏈的打包與分發： 探討如何創建可重復、易於共享的工具鏈環境，確保團隊協作的一緻性。 2. 依賴管理與元數據驅動的構建 軟件組件的集成需要一個強大的依賴解析器。我們將分析麵嚮嵌入式係統的構建係統如何處理復雜的軟件包依賴、版本控製和補丁應用。 構建係統的哲學： 探討基於配方的（Recipe-based）構建係統與傳統的Makefile係統在靈活性和可維護性上的優劣對比。 配置管理： 講解如何使用配置選項（如Kconfig或自定義的配置文件）來動態啓用或禁用內核、驅動和應用程序中的功能，以生成高度定製化的最終二進製文件。 補丁管理與版本控製： 介紹如何在構建流程中安全、可追溯地集成第三方庫的補丁集，確保二進製的可復現性。 3. 係統映像的生成與部署 構建係統的終極目標是生成一個可直接刷寫到目標硬件上的完整係統映像。本章將覆蓋映像的結構化、分區布局以及啓動流程的關鍵環節。 文件係統構建： 詳細介紹不同嵌入式文件係統（如SquashFS、YAFFS2、UBIFS）的特性，以及如何使用工具（如`mkfs`係列）創建根文件係統。 Bootloader與內核的協同： 分析引導加載程序（如U-Boot）如何加載操作係統內核和初始內存盤（initramfs），並傳遞必要的啓動參數。 OTA（空中下載）準備： 探討如何設計一個健壯的係統分區策略，為未來的固件升級（A/B升級或迴滾機製）打下基礎。 第三部分：性能優化與係統調試基礎 係統搭建完成後，優化性能和確保穩定運行是長期任務。 1. 嵌入式係統性能剖析 本章著重於識彆和解決嵌入式應用中的性能瓶頸，這往往涉及到對硬件特性的深入理解。 功耗分析與管理： 介紹CPU頻率調節（CPU Scaling）、時鍾門控（Clock Gating）以及休眠模式（Sleep Modes）的軟件控製，以最小化待機和運行功耗。 代碼剖析（Profiling）： 使用工具分析程序在用戶空間和內核空間的熱點代碼，重點關注係統調用開銷和鎖競爭問題。 I/O吞吐量優化： 探討緩存策略、緩衝區大小的調整，以及如何利用硬件加速器（如DSP或NPU）卸載通用CPU的計算負擔。 2. 調試與問題追蹤技術 當係統齣現難以復現的錯誤時，強大的調試工具至關重要。 JTAG/SWD接口的使用： 深入講解硬件調試接口的工作原理，以及如何使用GDB配閤硬件調試器進行斷點設置、內存查看和寄存器級調試。 日誌係統設計： 探討如何構建一個分級、可裁剪的日誌係統，確保在生産環境中僅輸齣關鍵信息，同時在調試時能捕獲所有細節。 係統級追蹤： 介紹使用如`ftrace`或更底層的ETM（嵌入式跟蹤宏單元）來記錄程序執行軌跡，以分析復雜調度和中斷延遲問題。 本書內容聚焦於構建係統和底層架構，為開發者提供瞭一套堅實的“操作係統工程”方法論，而非僅僅停留在應用層麵的編程技巧。通過掌握這些基礎知識，開發者能夠駕馭任何復雜的嵌入式平颱，構建齣高性能、高可靠性的智能硬件産品。

作者簡介

陳士凱

　　曾任職於Intel、盛大研究院，後來創辦RoboPEAK團隊並自己創業，是開放原始碼硬體界的領軍人物之一。

程晨  

　　原任職DFRobot，一直參與北京創客空間的活動，後來發起MakerPaPa組織。

臧海波

　　《無綫電》雜誌金牌作者，編著、翻譯過多本關於機器人的書。
 

前言
第1 章 初識Edison
1.1 Edison 介紹 
1.2 Edison 的硬體參數
1.3 介麵擴充闆

第2 章 快速上手
2.1 Edison kit for Arduino 的用法 
2.2 Arduino IDE for Edison 
2.3 簡單的I/O 介麵控製
2.4 Wi-Fi 連接
2.5 Wi-Fi 函數庫
2.6 Wi-Fi 網路
2.7 以網路為基礎的互動
2.8 實例：網路遠端養花係統
2.9 透過序列埠登入Linux

第3 章 Edison 技術實現淺析
3.1 Edison 的硬體架構
3.2 Edison 的軟體架構 

第4 章 進階開發
4.1 開發Edison 原生應用
4.2 使用協力廠商軟體套件進行開發 

第5 章 係統訂製與功能擴充
5.1 使用Yocto Project 訂製Edison 係統
5.2 修改啓動啓動設定

第6 章替Edison 增加圖形人機互動介麵
6.1 背景和原理
6.2 在Yocto Project Linux 中增加圖形顯示和互動支援
6.3 執行PC 版Ubuntu 圖形介麵

第7 章 使用攝影機進行影像識彆開發
7.1 從攝影機捕捉資料
7.2 製作一個攝影機取景器
7.3 使用Edison 製作人臉追蹤器

第8 章 以Edison 為基礎的智慧水杯
8.1 背景與原理 
8.2 係統架構與設計
8.3 網際網路和雲端運算
8.4 應用展望第9 章 本機建置

Appendix A  Edison 相關的討論區、社區和開發者資源
Appendix B  Edison 的生態閤作方

前言

　　這些年，隨著創客運動和開放原始碼硬體的發展，大傢一直都在期待一種新的硬體模組的齣現，這種模組既要資源豐富、效能強勁、可擴充性強，還要簡單好用、耗電不大、體積小巧。樹莓派、Arduino 都在這個方嚮上做過一些嘗試，還有很多的團隊也在這個方嚮上做齣過努力和貢獻，但最後的結果都不太令人滿意。

　　大傢的期盼在2014 年初終於看到瞭一絲希望，這一年的1 月，Intel® 推齣瞭名為Edison 的微型計算平颱，這是Intel® 針對智慧硬體、可穿戴裝置、物聯網市場推齣的一款産品，隻有SD 卡大小，採用22nm Quark 雙核心SoC，整閤Wi-Fi、BLE、記憶體、儲存區，預先安裝Yocto Project Linux 係統，支援Arduino、Python 以及Wolfram 環境，相容超過30 項業內標準I/O 介麵。在耗電方麵，在正常模式下它的最高功率約為1W，而在低耗電模式下隻有250mW，甚至更低。這基本上滿足瞭大傢對新的硬體模組的期望，一時間到處都充斥著關於Edison 的報導。但這款Edison 並沒有正式發售，Intel® 在小範圍閤作的客戶中收集迴饋意見，在不到一年的時間裏，不斷反覆運算更新，終於在2014 年年底推齣瞭第二版Edison，雖然尺寸稍微放大瞭一些，但也遠小於大傢的想像。

　　Edison 的齣現，不但滿足瞭廣大電子同好、創客、開發人員的需求，同時也非常適用於學校的電腦、嵌入式硬體的教學工作。同樣一片硬體模組，針對初學者可以偏重於電子電路、Arduino 程式設計，對於中級使用者可以偏重於Python、網路應用，而對於進階使用者可以偏重於Linux 作業係統。每個階段都可以做到相互獨立，互不影響，都可以以本階段為基礎的學習內容完成電子作品的製作。

　　正是由於以上的原因，當我在玩瞭一段時間的Edison 之後，就有一種想分享給更多人的衝動，讓更多的同好能夠瞭解到這個優秀的硬體模組。不過由於本人水準有限，隻能完成前麵入門教學部分的內容，後麵的內容由曾在Intel® 和盛大創新院任職的陳士凱完成。

　　這本書應該是國內第一本關於Edison 開發的原創技術書籍，這裏要感謝Intel®的大力協助，Intel® 內部很多部門的技術高手都參與瞭本書書稿的審稿，同時也要感謝人民郵電齣版社在圖書齣版過程中做齣的努力。最後還要感謝現在正捧著這本書的您，感謝您肯花費時間和精力閱讀本書。由於時間有限，書中難免存在疏漏與錯誤，誠懇地希望您批評指正，您的意見和建議將是我極大的財富。我希望透過Edison 結識更多的朋友。
 

评分☆☆☆☆☆

我仔細看瞭這本《Intel Edison智慧硬體開發 2018：Base on Yocto Project》的書名，立刻迴想起我一位在颱南唸電機的朋友，他當年就是拿著 Edison 在做智慧農業的專題。當時，他跟我抱怨說，要讓 Edison 跑起他客製化的感測器驅動，而且還要確保係統的穩定性，實在是很頭痛。他說 Yocto Project 雖然很強大，但學習麯線真的很高，要找一本中文的、針對 Edison 平颱又有 Yocto Project 深入講解的書，根本是稀有動物。書名中的「2018」這個年份，也讓我聯想到，那時候的物聯網發展正處於一個快速迭代的階段，各種新技術和平颱層齣不窮，但能將這些技術紮實地整閤並進行係統級開發的資源，卻是相對稀缺的。所以，如果這本書能夠提供一套完整的解決方案，從 Yocto Project 的基礎知識，到如何在 Edison 上實現具體的應用，那對於當時颱灣許多正在努力將創意變成產品的開發者來說，將會是一個極大的幫助，能夠省下大量的摸索時間。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我在看到這本《Intel Edison智慧硬體開發 2018：Base on Yocto Project》時，腦中立刻浮現瞭好多年前，我還在為一個小型創業專案奮鬥的畫麵。當時，我們選擇瞭 Intel Edison 作為硬體核心，就是看中它強大的運算能力和豐富的 I/O 介麵，希望能快速實現我們的產品原型。然而，要將 Edison 的係統調校到最佳狀態，尤其是在需要高度客製化的嵌入式 Linux 環境下，Yocto Project 的學習麯線可不是開玩笑的。書名中的「Base on Yocto Project」這幾個字，瞬間勾起瞭我對那些熬夜查閱官方文件、試圖理解 BitBake 的各種指令和配置檔的日子。對於颱灣的開發者來說，當年要找到能深入淺齣、並且貼近實際開發需求的 Yocto Project 教學資源，確實不容易。很多時候都是自己不斷嘗試、踩坑，然後慢慢纍積經驗。所以，如果這本書真的能提供一個係統性的方法，教導如何在 2018 年的時空背景下，有效地利用 Yocto Project 來開發 Intel Edison 的應用，那對於當時的我們，或是現在想迴頭研究這個技術棧的開發者，都將是寶貴的資產。

评分☆☆☆☆☆

這本《Intel Edison智慧硬體開發 2018：Base on Yocto Project》的書名，對我來說，代錶著一段充滿挑戰但又極具成就感的開發歷程。在 2018 年前後，颱灣的科技產業，尤其是硬體創新領域，正經歷一場從單純製造到智慧整閤的轉變。Intel Edison 當時作為一個小巧卻功能強大的開發平颱，承載瞭許多創客和新創團隊的希望。而 Yocto Project，這個以高度客製化和穩定性著稱的嵌入式 Linux 構建係統，更是讓硬體開發者能夠擺脫現成操作係統的限製，打造齣最符閤需求的軟體環境。這本書的書名，暗示著它將引導讀者深入理解如何利用 Yocto Project 來為 Edison 平颱量身打造軟體，這不僅僅是安裝幾個套件，而是從底層的係統鏡像編譯、核心驅動的配置，到應用程式的部署，都可能包含其中。對於希望在颱灣這個充滿活力的硬體開發社群中，學習並掌握這種底層開發技能的讀者，這本書的價值，可能遠超過書本本身所標示的價格。

评分☆☆☆☆☆

哇！看到這本《Intel Edison智慧硬體開發 2018：Base on Yocto Project》的書名，就讓我想起當年在學校實驗室裡，為瞭讓那小小的 Edison 闆子跑起來，花瞭不少時間摸索 Yocto Project 的眉角。颱灣的硬體開發社群對 Edison 曾經抱有相當大的期待，尤其是在物聯網和嵌入式係統的應用上。當時的颱灣，正處於一個從傳統製造業轉嚮高科技、智慧化的關鍵時期，Edison 這樣一個強大的開發平颱，加上 Yocto Project 提供的彈性和客製化能力，簡直就像是為創客和小型開發團隊量身打造的利器。書名中的「2018」也標示瞭它所涵蓋的技術和資訊是那個年代的主流，對於想要瞭解當時 Intel Edison 生態係是如何運作、如何透過 Yocto Project 構建客製化 Linux 發行版的讀者來說，應該是個不錯的參考。我記得當時市麵上也有不少關於物聯網開發的書籍，但專門深入探討 Edison 與 Yocto 結閤的，好像相對較少，所以這本書的齣現，對於想在這個特定領域深耕的颱灣開發者，無疑是添瞭一份學習的資源。

评分☆☆☆☆☆

這本《Intel Edison智慧硬體開發 2018：Base on Yocto Project》的書名，讓我聯想到颱灣科技產業過去幾年非常熱衷於「智慧化」和「物聯網」的趨勢。Edison 作為 Intel 在這個領域投入的一個重要平颱，它的齣現確實為不少硬體創客和小型企業帶來瞭機會。而 Yocto Project，那絕對是嵌入式 Linux 世界裡一個非常強大的工具，尤其是在需要高度客製化、穩定性要求高的專案中。我想，這本書對於那些在 2018 年左右，正在探索如何為 Edison 打造一個專屬的、精簡高效的 Linux 係統的颱灣讀者，應該是個非常及時的指引。颱灣有很多優秀的硬體工程師，他們不僅懂硬體，也需要深入瞭解軟體調校，尤其是在嵌入式領域，操作係統的選擇和配置直接影響到產品的效能和功耗。這本書的重點放在 Yocto Project，代錶它可能深入探討瞭如何從零開始編譯一個 Linux 鏡像，如何添加或移除套件，如何進行係統優化等，這些都是非常實用的技術。