嵌入式Linux程式设计（第四版）(附范例光碟) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本书在培训学生具备Linux C程式设计、Linux IPC程式设计及Linux通讯程式设计等能力。採用的教学平台为Linux作业系统、Red-Builder发展软体、及ECM-3412嵌入式模组，採用的程式语言，则为Linux C语言。书中包含了24个实习、1个专题、及10题习题。所有范例力求准确性，且每个实习皆附上参考程式解答，以激发学生的应用能力，学习如何完成一个嵌入式Linux应用系统。适用于科大电机系、资讯系、资管系之「程式设计」、「嵌入式系统设计」课程使用。

本书特色

　　1. 借由本书可以让读者了解LINUX程式语言的应用，加强读者撰写程式之经验。
　　2. 透过本书每一章的实习，可以在编写的过程中，激发出读者多元的应用能力。
　　3. 深入浅出的介绍，适合对嵌入式LINUX程式设计有兴趣的读者使用。

《嵌入式系统设计与实践：基于现代处理器架构的深度解析》 书籍简介 本书旨在为寻求深入理解现代嵌入式系统构建与实现的工程师、高级技术学生以及资深开发者提供一份全面而严谨的技术蓝图。不同于侧重特定操作系统的应用编程指南，本书的核心焦点在于嵌入式系统设计的基础理论、底层硬件交互机制，以及跨平台软件架构的构建能力。 第一部分：嵌入式系统基石与现代处理器架构 本部分将系统地梳理嵌入式系统的基本概念，并深入探讨当前主导市场的处理器架构，重点解析其对系统设计的影响。 处理器核心演进与选择标准： 我们将详细分析冯·诺依曼与哈佛架构的差异，对比RISC（如ARM Cortex-M/A系列）与CISC（x86在特定嵌入式场景的应用）的指令集特性、流水线深度和能效比。内容涵盖从超低功耗微控制器（MCU）到高性能应用处理器（MPU）的选型决策过程，包括缓存一致性、内存管理单元（MMU）与内存保护单元（MPU）的配置对实时性和安全性的影响。 系统总线与互连技术： 深入剖析片上系统（SoC）内部的关键总线结构，例如AXI、AHB和APB协议的层次化设计。重点讲解数据传输效率、仲裁机制以及DMA（直接内存访问）控制器的工作原理，这是优化数据吞吐量的核心技术。 时钟、复位与电源管理： 系统地介绍系统时钟树的生成、分频与同步机制。详细阐述上电复位（POR）和看门狗（Watchdog）在确保系统稳定运行中的作用。电源域划分、动态电压与频率调节（DVFS）在功耗敏感型设计中的应用策略将被详尽讨论。 第二部分：底层软件栈与硬件抽象 本部分致力于揭示如何在硬件之上构建可靠、可移植的软件抽象层，这是开发复杂嵌入式应用的前提。 启动序列与引导加载（Bootloader）： 全面解析从芯片上电到操作系统（或裸机程序）开始执行的完整流程。涵盖ROM Code、内部SRAM初始化、外部Flash/eMMC的初始化、以及安全启动（Secure Boot）机制的实现思路。 内存映射与设备寻址： 阐述设备寄存器如何映射到虚拟地址空间，以及如何安全地进行内存访问。讲解设备树（Device Tree）的结构、语法及其在不同引导阶段如何向内核传递硬件配置信息。 中断系统与异常处理： 深入讲解中断控制器（如NVIC或GIC）的编程模型，包括中断向量表、优先级分组与抢占机制。对比轮询（Polling）与中断驱动（Interrupt-driven）编程模式的优劣，并提供高效的上下文切换与保存/恢复策略。 第三部分：实时性与并发控制 本部分聚焦于嵌入式系统中至关重要的实时性能保证与多任务并发管理。 实时性分析基础： 介绍硬实时与软实时的定义，以及关键性能指标如抖动（Jitter）、最坏情况执行时间（WCET）的概念。探讨如何通过设计约束来满足严格的时序要求。 同步原语与竞态条件避免： 详细分析互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）、事件标志（Event Flags）和消息队列等同步机制的底层实现逻辑。重点剖析死锁的预防、检测与解除策略。 上下文切换与内核调度： 阐述内核如何实现任务切换，包括任务控制块（TCB）的管理。分析抢占式调度、优先级继承（Priority Inheritance）和优先级天花板（Priority Ceiling）协议在解决优先级反转问题中的作用。 第四部分：外设驱动开发与接口通信 本部分提供构建稳健外设驱动的框架性知识，强调模块化和可复用性。 串行通信协议深度解析： 详述UART/USART、SPI、I2C协议的物理层与时序要求，并提供基于寄存器级操作和硬件抽象层（HAL）的驱动程序设计范例。特别关注总线仲裁、错误检测与恢复机制的实现。 网络协议栈基础（TCP/IP精简实现）： 概述嵌入式设备中TCP/IP协议栈的精简与裁剪技术。讲解MAC层、IP层和传输层的关键数据结构，以及如何高效地处理网络数据包（如ARP解析与Socket编程的基础）。 存储介质接口： 分析eMMC、SD/MMC卡的初始化流程和数据传输模式。探讨NAND/NOR Flash的磨损均衡（Wear Leveling）和错误校验码（ECC）机制在数据持久化中的重要性。 第五部分：系统调试、测试与可靠性增强 确保嵌入式产品可靠运行，调试和测试环节至关重要。 硬件级调试工具与方法： 深入讲解JTAG/SWD接口的原理与配置，以及如何利用断点、单步执行、寄存器监控等功能进行硬件级调试。介绍逻辑分析仪和示波器在分析时序问题中的应用。 软件调试技术： 探讨基于日志系统、内存泄漏检测工具（如内存池的边界检查）以及系统跟踪工具（如ETM/ITM）的有效使用。 固件空中更新（OTA）架构： 设计安全可靠的OTA升级机制，包括A/B分区策略、加密校验和回滚机制，以保障系统在远程更新过程中的健壮性。 本书通过严密的理论推导和基于通用嵌入式芯片的实践方法论，旨在培养读者从底层硬件视角审视和解决复杂嵌入式系统挑战的能力，为构建下一代高性能、高可靠性的智能设备奠定坚实的技术基础。

第1章　编译Linux C
1-1　第1个Linux C程式 1-2
1-2　实习1：编译Linux C 1-6
1-3　分割档案 1-8
1-4　实习2：编译多个Linux程式 1-10
1-5　使用GNU gcc编译器 1-13
1-6　Make命令与makefiles 1-13
1-7　实习3：建立makefile 1-16
1-8　乱数的产生 1-19
1-9　makefile变数的使用 1-19
1-10　实习4：makefile变数的使用 1-22
1-11　阵列、指标的应用 1-26
1-12　本章重点 1-27

第2章　LINUX档案处理
2-1　Linux档案系统 2-2
2-2　档案命名 2-4
2-3　档案权限 2-5
2-4　档案目录权限修改 2-6
2-5　档案权限遮罩 2-8
2-6　实习5：改变系统的档案权限 2-10
2.7　低阶档案处理函数 2-13
2-8　实习6：Copy程式 2-17
2-9　本章重点 2-20

第3章　程　序
3-1　程序简介 3-2
3-2　程序相关函数 3-3
3-3　实习7：复制程序 3-9
3-4　一些字串处理函数 3-13
3-5　zombie程序 3-14
3-6　实习8：zombie程序 3-16
3-7　函数指标 3-21
3-8　本章重点 3-22

第4章　讯　号
4-1　讯号简介 4-2
4-2　讯号的处理 4-3
4-3　实习9：SIGINT讯号处理 4-5
4-4　结构资料型态 4-8
4-5　讯号相关函数 4-9
4-6　实习10：SIGALRM讯号处理 4-11
4-7　使用typedef来分割名称 4-14
4-8　本章重点 4-15

第5章　程序通讯
5-1　管道 5-2
5-2　低阶管道函数 5-3
5-3　实习11：读写PIPE 5-5
5-4　高阶管道函数 5-9
5-5　实习12：popen读写pipe 5-10
5-6　二进位档的存取 5-14
5-7　具名管道：FIFO 5-15
5-8　FIFO函数 5-16
5-9　实习13：读写FIFO 5-20
5-10　本章重点 5-25

第6章　Linux RS-232程式设计
6-1　终端机界面 6-2
6-2　Termios结构 6-4
6-3　终端机相关函数 6-13
6-4　实习14：RS-232通讯 6-17
6-5　实习15：刷卡机应用 6-23
6-6　本章重点 6-27

第7章　Socket程式设计
7-1　TCP/IP简介 7-2
7-2　Socket基本观念 7-3
7-3　IPv4 Socket定址结构 7-3
7-4　设定IPv4 socket定址结构 7-4
7-5　Socket相关函数 7-6
7-6　设计TCP 网路程式 7-10
7-7　TCP输出入函数 7-14
7-8　实习16：TCP程式设计 7-17
7-9　指令列引数 7-25
7-10　设计UDP网路程式 7-26
7-11　UDP输出入函数 7-29
7-12　实习17：UDP程式设计 7-31
7-13　本章重点 7-38

第8章　网路多工与网路广播
8-1　网路多工 8-2
8-2　处理SIGCHILD讯息 8-6
8-3　实习18：网路多工程式 8-7
8-4　广播 8-15
8-5　设定socket属性 8-18
8-6　实习19：UDP广播程式 8-19
8-7　本章重点 8-28

第9章　LINUX监控分散式模组
9-1　分散式监控 9-2
9-2　分散式模组 9-2
9-3　Linux PC监控分散式模组 9-3
9-4　I-7000分散式模组指令 9-5
9-5　数位输出入模组7060 9-6
9-6　i7k模组函数库 9-9
9-7　实习20：监控数位输出入模组 9-13
9-8　类比输入模组7012 9-19
9-9　类比输出模组7021 9-21
9-10　实习21：监控AD/DA模组 9-23
9-11　实习22：I-7000模组综合练习 9-27
9-12　本章重点 9-31

第10章　Internet程式设计：CGI
10-1　CGI简介 10-2
10-2　环境变数 10-3
10-3　如何唿叫CGI 10-4
10-4　在CGI中传送讯息 10-4
10-5　表单资料的编码原则 10-5
10-6　CGI输出格式 10-6
10-7　CGI解码程式 10-6
10-8　表单应用：POST方法 10-13
10-9　表单应用：GET方法 10-16
10-10　实习23：读卡机CGI程式 10-19
10-11　本章重点 10-27

第11章　嵌入式Linux发展系统
11-1　嵌入式系统 11-2
11-2　嵌入式模组 11-2
11-3　嵌入式软体 11-4
11-4　使用Red-Builder 11-5
11-5　建置嵌入式Linux系统 11-6
11-6　实习24：架设嵌入式server 11-13
11-7　本章重点 11-21

第12章　专题：Embedded Linux 监控分散式模组
12-1　研究目的 12-2
12-2　硬体配置 12-2
12-3　程　式 12-6
12-4　将程式下载至嵌入式电脑 12-30
12-5　操作流程 12-39
12-6　专题实际设备图 12-43
12-7　结　论 12-44
附录A
附录B

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這本《嵌入式Linux程式設計（第四版）》書名中的「附範例光碟」，光是這點就讓我非常心動。我認為，對於學習任何程式設計，尤其是嵌入式Linux這種相對複雜的領域，光有理論是不夠的，一定要有實作的練習。這張光碟的價值，我預期會非常高，它應該包含了許多實際專案會用到的程式碼範例，從簡單的LED閃爍，到複雜的驅動程式開發，甚至是網路通訊的應用。我特別關注書中關於「硬體驅動程式開發」的章節。如何在Linux使用者空間和核心空間之間進行資料傳輸，如何撰寫SPI、I2C、UART等週邊的驅動程式，以及如何使用Linux Kernel Modules的機制來開發和載入驅動，這些都是我急需學習的技能。此外，對於「使用者介面與圖形化程式設計」的部分，我希望書中能介紹一些嵌入式Linux上常用的GUI框架，比如Qt for Embedded，或者是一些更輕量級的圖形庫，並提供相關的程式範例，這對於開發需要人機互動的嵌入式產品來說，是非常關鍵的。最後，我對「系統調校與效能最佳化」的章節也充滿期待，如何分析系統瓶頸，如何優化程式碼，如何減少功耗，這些都是提高嵌入式產品競爭力的重要因素。

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這本《嵌入式Linux程式設計（第四版）》的書名，一看到「嵌入式Linux」和「程式設計」，就知道這絕對是想踏入這個領域的硬底子新手或是想精進的開發者們的首選。我之前就聽聞這系列的書籍在業界頗具口碑，尤其這次是第四版，代表經過了市場的考驗與不斷的更新，應該涵蓋了最新的技術趨勢。光是「附範例光碟」這點就讓人覺得很實在，畢竟理論學得再好，實際動手操作才能真正學到東西。光碟裡的程式碼範例，我猜想應該會涵蓋從基本的開發環境搭建、核心系統操作，到更進階的硬體驅動程式開發、網路通訊、甚至是多媒體應用等等。對於初學者來說，能跟著範例一步步做，絕對能大大縮短摸索的時間，少走許多彎路。我特別期待裡頭關於Linux核心的介紹，像是記憶體管理、行程排程、中斷處理這些底層的機制，如果能有深入淺出的解釋，那絕對是無價之寶。而且，第四版應該會針對ARM架構或是一些新的開發板進行優化和介紹，畢竟現在主流的嵌入式系統都離不開這些。總之，光從書名和附帶的資源來看，這是一本內容紮實、非常實用的技術書籍，絕對值得入手。

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我對這本《嵌入式Linux程式設計（第四版）》的期待，主要聚焦在它如何引導讀者進入Linux核心的世界。畢竟，要成為一個優秀的嵌入式Linux工程師，光是會使用上層的API是不夠的，深入理解Linux核心的運作機制，才能做出更優化、更有效率的系統。我特別希望書中能詳細講解「行程管理與排程演算法」，這直接關係到系統的響應速度和資源分配的公平性。例如， CFS（Completely Fair Scheduler）的原理、多核心環境下的排程策略，甚至是針對嵌入式需求的客製化排程，如果能有清晰的闡述，我將受益匪淺。另外，我對「記憶體管理與虛擬記憶體」的介紹也非常感興趣。在資源受限的嵌入式系統中，如何有效利用有限的記憶體，理解分頁、分段機制，以及如何避免記憶體洩漏，都是至關重要的。光碟裡的範例，我期望能包含一些演示記憶體使用情況的工具或程式，這樣我可以更直觀地理解書中的概念。最後，「系統呼叫與函式庫」的部分，如果能深入剖析常見的系統呼叫，並講解如何利用標準C函式庫和POSIX API來開發應用，這將為我日後的開發打下堅實的基礎。

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說真的，現在市面上關於嵌入式Linux的書不少，但要找到一本像《嵌入式Linux程式設計（第四版）》這樣，能兼顧廣度與深度的，卻不是那麼容易。我之前有碰觸過一些嵌入式專案，有些書講解得太過學術，離實際開發太遠，有些又太偏重單一硬體平台，無法觸類旁通。這本第四版，從「程式設計」這三個字來看，它應該是從開發者的角度出發，不會僅止於理論的講解，更著重於如何在Linux環境下，實際寫出高效、穩定的程式。我特別在意它在「多執行緒與同步機制」的處理上，這在嵌入式系統中至關重要，一個處理不好就可能導致死鎖或資源爭搶，影響系統穩定性。另外，我對它在「網路程式設計」部分的介紹也很有興趣，畢竟很多嵌入式設備都需要透過網路進行通訊，例如物聯網裝置。若能詳細講解TCP/IP協定棧的應用、Socket程式設計，甚至是一些高階的網路框架，那絕對能讓我的專案開發事半功倍。而「錯誤處理與除錯技巧」的章節，更是必不可少，畢竟嵌入式開發的除錯往往比桌面應用來得複雜許多，能學到一些有效的除錯策略，絕對能省下不少寶貴的時間。

评分☆☆☆☆☆

這本《嵌入式Linux程式設計（第四版）》，光是「附範例光碟」就讓我眼睛一亮。我一直覺得，學程式設計，理論再怎麼講得天花亂墜，不如實際動手敲敲程式碼來得實在。光碟裡面的範例，我猜測應該會涵蓋許多實際應用場景，比如如何利用Linux系統提供的API來控制GPIO，如何與感測器進行資料交換，甚至是如何建立一個簡單的Web伺服器讓嵌入式設備能被遠端存取。我個人比較關注的是「檔案系統與儲存管理」的部分，對於嵌入式設備來說，儲存空間往往有限，如何有效地管理和利用儲存資源，例如使用嵌入式檔案系統（如UBIFS、YAFFS2）的技巧，以及如何進行資料持久化，這都是非常重要的考量。再者，「即時性考量與即時作業系統」這塊，也是嵌入式Linux開發的熱門領域。我希望這本書能深入探討如何優化Linux系統以滿足嚴格的即時性要求，比如行程優先級的設定、中斷延遲的分析，甚至是如何與RTLinux或PREEMPT_RT Patch等即時性補丁結合使用。這些內容如果能詳盡地介紹，對於需要高可靠性和低延遲的嵌入式應用來說，絕對是不可或缺的知識。