物联网之作业系统：嵌入式Linux开发实作 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　本书分为两大部分

　　第1部分－基础篇（第1～8章）：
　　包括Linux系统基本使用方法与其主要开发工具、档案读写、多工机制、网路通讯端程式设计、模组与装置驱动、嵌入式Linux系统的软体结构、GUI程式设计初步等。

　　第2部分－实验篇（第9～21章）：
　　以美国德州仪器公司的卡片式电脑Beagle Bone为实验物件，在此基础上进行嵌入式Linux开发，按照从底层基本系统建立到上层应用软体的移植和撰写。

　　内容包括实验系统介绍、嵌入式系统开发实验环境架设、BootLoader 的编译和启动装置的制作、核心设定和编译、root 档案系统的建置、图形使用者介面、音讯介面程式设计、嵌入式系统中的I/O介面驱动、触控式萤幕移植、Qt/Embedded移植、MPlayer移植、GTK+移植、即时作业系统RTEMS。

　　适用于：
　　可作为电子资讯、通讯、自动化等专业相关课程教材，也可供相关领域工程技术人员学习参考。

　　※本书范例程式及各章练习参考解答
　　请至上奇资讯网站下载http://www.grandtech.info

本书特色

　　超广度／自由／稳定／高效应用开发系统－嵌入式Linux

　　◆ 本书介绍基于嵌入式Linux系统之软体及开发方法。
　　◆ 重点选取多工程式设计、网路通讯、装置驱动等数个开发方面介绍。
　　◆ 强调各种工具的使用，不仅限于软体开发，亦有能在其他场域发挥相当大助力的利用。
 

好的，这是一份关于另一本不同书籍的详细简介，旨在避免提及您提到的特定书名及其内容： 书名：《嵌入式系统设计与应用：从硬件到软件的全面解析》 内容提要： 本书旨在为致力于嵌入式系统开发的工程师、高级技术学生以及硬件工程师提供一份详尽且实用的技术指南。它不仅仅是关于某一特定操作系统或平台的技术手册，而是一部系统论述如何从底层硬件抽象层（HAL）到上层应用逻辑构建完整、高效嵌入式系统的综合性著作。全书结构清晰，内容涵盖了嵌入式系统生命周期的各个关键阶段，从概念设计、硬件选型、交叉编译环境搭建，到固件开发、系统优化及可靠性测试，提供了大量实战案例和深入的技术剖析。 第一部分：嵌入式系统基础架构与硬件选型 本书伊始，便深入探讨了嵌入式系统的核心概念，区分了通用计算系统与嵌入式系统的本质差异。重点分析了当前主流的嵌入式处理器架构，包括ARM Cortex-M/R/A系列、RISC-V，以及特定领域的DSP和FPGA在嵌入式设计中的应用场景。 微控制器与微处理器选型： 详细对比了不同内核在功耗、实时性、内存管理单元（MMU/MPU）支持上的优劣。通过实际项目案例，指导读者如何根据项目需求（如实时性要求、I/O密集度、功耗预算）进行合理的硬件平台选择。 存储技术： 剖析了NAND Flash、eMMC、NOR Flash以及RAM（SRAM/DRAM）的工作原理、读写时序和寿命管理机制。特别关注了在资源受限环境下如何进行有效的分区管理和数据持久化策略。 系统级总线与外设接口： 详述了I2C、SPI、UART、CAN、USB等关键通信协议的底层实现细节。针对高速数据传输场景，详细介绍了DMA（直接内存存取）的使用方法，确保数据交换不占用主CPU资源，从而提高系统吞吐量。 第二部分：底层软件开发与引导过程 此部分是构建可靠嵌入式系统的基石。它侧重于理解设备从“冷启动”到稳定运行的整个流程。 启动流程与Bootloader： 详细解析了从芯片复位到用户程序开始执行的整个引导链条。内容涵盖了ROM Code、Primary Bootloader (PBL) 和 Secondary Bootloader (SBL) 的功能。以U-Boot为例，深入讲解了设备树（Device Tree）的解析过程、内存初始化、以及如何安全地加载和跳转到内核或应用程序。 交叉编译工具链的构建与管理： 提供了从零开始搭建GCC/Clang交叉编译环境的实践步骤，包括目标架构的配置、sysroot的建立，以及如何有效管理第三方库的依赖关系，确保工具链的稳定性和可复现性。 硬件抽象层（HAL）的构建： 阐述了如何设计一个清晰、可移植的HAL层，屏蔽底层寄存器操作的复杂性，为上层应用提供统一的接口。内容涉及中断控制器（VIC/GIC）的配置、时钟树的管理以及电源管理单元（PMIC）的驱动集成。 第三部分：实时性与并发控制 嵌入式系统通常对时间敏感，本章聚焦于确保系统行为的可预测性和响应及时性。 实时操作系统（RTOS）的原理与选型： 对比了FreeRTOS, Zephyr, VxWorks等主流RTOS的核心概念，包括任务调度算法（优先级继承、时间片轮转）、上下文切换机制和中断延迟分析。 同步与互斥机制的精讲： 深入分析了信号量、互斥锁、消息队列等并发控制原语的内部实现，并重点讨论了死锁、优先级反转等常见问题的排查与规避策略。 定时器与周期性任务管理： 讲解了如何利用硬件定时器实现高精度的时间测量和周期性任务调度，以及如何通过软件看门狗（SWWDT）机制提高系统的鲁棒性。 第四部分：系统优化、调试与可靠性工程 优秀的嵌入式产品不仅要能运行，还必须高效、稳定且易于维护。 性能分析与能耗优化： 教授如何使用性能分析工具（如Gprof, Perf）定位代码热点。针对功耗敏感型应用，详细介绍了CPU频率调节（DVFS）、时钟门控（Clock Gating）以及深度睡眠模式（Deep Sleep）的软件实现技巧。 内存管理与调试技术： 探讨了栈溢出、堆内存碎片化等问题，并介绍了内存泄漏检测工具的使用。针对固件升级（OTA）场景，详细介绍了A/B分区策略和原子性更新机制的设计。 系统级调试与故障注入： 涵盖了JTAG/SWD调试接口的深入应用，包括断点设置、寄存器观察、内存跟踪。此外，引入了故障注入测试（FIT）的概念，指导开发者如何通过模拟电源波动、通信错误来验证系统的容错能力。 本书特色： 工程实践驱动： 所有理论讲解均辅以清晰的代码示例和硬件接口描述，强调“动手做”的学习方式。 架构深度解析： 不停留于API调用层面，而是深入剖析系统组件（如内存管理、中断向量）的底层工作原理。 面向未来趋势： 包含了对物联网边缘计算节点安全启动（Secure Boot）和轻量级网络协议栈（如MQTT、CoAP）在资源受限设备上部署的探讨。 本书是嵌入式系统工程师从理论走向复杂工程实现的理想参考书。

PART 1 基础篇
Chapter 01　 Linux系统的基本使用方法
1.1 Linux系统的使用环境
1.2 命令列工作方式
1.3 正规表示法
1.4 与开发相关的常用指令
1.5 文字编辑工具
本章练习
本章参考资源

Chapter 02　Linux系统的主要开发工具
2.1 gcc工具链
2.2 程式分析与转换工具
2.3 GNU Make
2.4 开放原始码软体的移植
2.5 侦错工具
2.6 版本控制系统
2.7 合理地组织程式
2.8 交换编译工具链的制作
本章练习
本章参考资源

Chapter 03　档案读写
3.1 档案系统的概念
3.2 档案与目录
3.3 档案描述符号
3.4 标准I/O函数库的档案操作
本章练习
本章参考资源

Chapter 04　多工机制
4.1 了解处理程序的概念
4.2 处理程序间的资料交换
4.3 守护行程
4.4 执行绪——轻量级处理程序
4.5 执行绪的竞争与同步头处理程序
本章练习
本章参考资源

Chapter 05　网路通讯端程式设计
5.1 通讯端API
5.2 TCP网路程式分析
5.3 TCP伺服器程式设计
5.4 简单的资料流程对话
5.5 多工资料流程对话
5.6 以资料封包为基础的对话程式
本章练习
本章参考资源

Chapter 06　模组与装置驱动
6.1 装置驱动程式简介
6.2 建置和执行模组
6.3 模组的结构
6.4 字元装置驱动程式
6.5 装置驱动程式的使用
6.6 侦错技术
6.7 硬体管理与中断处理
6.8 核心的定时
本章练习
本章参考资源

Chapter 07　嵌入式Linux系统开发
7.1 启动载入程式
7.2 核心设定
7.3 装置驱动程式
7.4 嵌入式装置的档案系统
7.5 图形化使用者介面（GUI）
7.6 页框缓冲

Chapter 08　GUI程式设计初步
8.1 基本元件介绍
8.2 画图区
8.3 介面版面配置方法
8.4 GTK+介面设计工具
本章练习
本章参考资源

PART 2 实验篇
Chapter 09　实验系统介绍
9.1 实验系统性能概括
9.2 软体
9.3 实验系统架设

Chapter 10　嵌入式系统开发实验
10.1 实验目的
10.2 嵌入式系统开发过程
10.3 实验报告要求

Chapter 11　启动载入器
11.1 实验目的
11.2 BootLoader
11.3 实验内容
11.4 实验报告要求

Chapter 12　核心设定和编译
12.1 实验目的
12.2 相关知识
12.3 编译核心
12.4 实验内容
12.5 实验报告要求

Chapter 13　root档案系统的建置
13.1 实验目的
13.2 Linux档案系统的类型
13.3 档案系统的制作
13.4 实验内容
13.5 实验报告要求

Chapter 14　图形使用者介面
14.1 实验目的
14.2 原理概述
14.3 实验内容
14.4 实验报告要求

Chapter 15　音讯介面程式设计
15.1 实验目的
15.2 介面介绍
15.3 应用软体设计
15.4 实验内容
15.5 实验报告要求

Chapter 16　嵌入式系统中的I/O介面驱动
16.1 实验目的
16.2 介面电路介绍
16.3 I/O通讯埠地址对映
16.4 LED控制
16.5 实验内容
16.6 实验报告要求

Chapter 17　触控式萤幕移植
17.1 实验目的
17.2 Linux系统的触控式萤幕支援
17.3 实验内容
17.4 实验报告要求

Chapter 18　Qt/Embedded移植
18.1 实验目的
18.2 Qt/Embedded 介绍
18.3 实验要求
18.4 实验报告要求

Chapter 19　MPlayer移植
19.1 实验目的
19.2 软体介绍
19.3 编译准备
19.4 编译
19.5 扩充功能
19.6 实验报告要求

Chapter 20　GTK+移植
20.1 实验目的
20.2 GTK+ 的背景
20.3 GTK+ 函数库的相依关系
20.4 编译过程
20.5 测试
20.6 实验要求
20.7 实验报告要求

Chapter 21　即时作业系统RTEMS
21.1 实验目的
21.2 即时作业系统RTEMS 简介
21.3 编译RTEMS
21.4 启用RTEMS终端
21.5 实验报告要求
 

前言
　　
　　嵌入式系统几乎是伴随着微处理器同时发展的。根据“维基百科”介绍，诞生于20世纪60年代的Apollo Guidance Computer被认为是最早的嵌入式系统之一。自进入21世纪以来，“嵌入式”在电脑领域已成为持续热门的话题。与通用电脑类似，嵌入式系统由软体和硬体组成。随着嵌入式处理器效能的不断加强，许多应用系统的即时性已经不成问题，越来越多的嵌入式系统开始直接使用通用电脑系统的软体。

　　举例来说，英国的树莓派基金会採用博通SoC处理器，开发出一系列的树莓派产品。Pi Zero是主频为700MHz的MHz ARM1176jzf-s核心，价格定位在5美金；而在2017年年初发佈的Pi 3 B+ 版本，更是具有4核心64位元CORTEX-A53（ARMv8指令集）的处理器，主频高达1.2GHz，与普通的笔记型电脑的效能相差无几，价格也不过三十几美金。它们都具有高性能的VC-4的影像处理单元（Graphics Processing Unit，GPU），可以流畅地执行一些图形桌面系统，播放高画质视讯。

　　在这样的背景下，採用通用电脑系统软体开发嵌入式系统，不仅大幅缩短了开发週期、加强了开发效率，系统的可用性也获得了提升。

　　在许多的软体中，以Linux为核心的作业系统以及大量的开放原始码软体成为许多嵌入式系统的首选。Linux世界提供大量的自由软体，为开发人员提供了广泛的选择空间，同时也能获得许多无私的帮助。

　　本书基于嵌入式Linux系统，介绍其软体开发方法，重点介绍多工、网路和装置驱动的程式设计。
　　本书分为基础篇和实验篇两个部分。

　　第1部分基础篇
　　第1章介绍Linux系统的基本使用方法，重点介绍与嵌入式系统开发相关的指令。

　　第2章介绍Linux 系统的主要开发工具，包含编译工具、GNU Make 和版本控制系统的使用。
　　本章最后一节介绍了交换编译工具的制作过程，供有兴趣的读者参考。

　　第3章介绍档案读写，重点介绍针对档案描述符号的基本系统功能唿叫，它们是下面几章的基础。

　　第4章介绍多工机制，重点介绍在Linux系统中实现多工的两种主要形式（处理程序和多执行绪），以及在多工程式设计中的一些基础问题。

　　第5章介绍网路通讯端程式设计，重点介绍以通讯端为基础的网路通讯程式的基本程式设计方法。

　　第6章介绍模组与装置驱动，以个人电脑系统上的简单装置为模型，比较系统地介绍了Linux系统中字元装置驱动程式的开发方法。虽然研究物件是通用电脑系统中的装置，但其研究方法同样适用于嵌入式Linux中的装置。

　　第7章介绍嵌入式Linux系统的软体结构，概括地讨论了嵌入式系统的BootLoader、核心版面配置、档案系统和图形介面几个方面的问题。

　　第8章简介以GTK+函数库为基础的图形介面应用程式设计基础，透过介绍一些常用元件的功能和介面设计方法，帮助读者了解Linux系统中图形介面的程式设计风格。在移植了图形函数库的嵌入式Linux系统中，可以比较方便地开发图形化应用程式。

　　第2部分实验篇
　　实验篇以美国德州仪器公司的卡片式电脑Beagle Bone为实验物件，在此基础上进行嵌入式Linux开发，按照从底层基本系统建立到上层应用软体的移植和撰写的顺序加以组织。

　　第9章是实验系统基本介绍。

　　第10章介绍嵌入式系统开发实验环境架设。

　　第11章介绍BootLoader的编译和启动装置的制作。

　　第12章、第13章分别完成Linux核心的编译和root档案系统的制作。至此，一个完全由原始程式打造的基本Linux系统已经建立，它是后续实验的基础。

　　第14章、第15章学习嵌入式Linux环境下的程式开发方法，其中包含图形介面程式设计和音讯介面程式设计。在实验过程中应建立软体层次的概念。

　　第16章学习Linux系统中简单装置驱动程式的撰写。

　　第17～20章安排了一些软体移植实验，从简单的触控式萤幕函数库到较为复杂的GTK+图形函数库。透过以上逐层递进的实验，可以掌握在嵌入式平台上实现一种应用系统的方法。

　　鑑于即时作业系统在嵌入式应用中的地位，第21章介绍一款即时作业系统RTEMS在嵌入式平台上移植的过程。

　　实验篇的前3章为建立嵌入式Linux实验环境做初步准备。后续内容均可在此基础上以实际的应用形式实现，例如多处理程序的资料获取与重播、多执行绪的图形应用等。

　　本书假设读者系统地学习过C语言，并对Linux作业系统有初步的认识。针对目前嵌入式系统的应用特点，本书重点选取了多工程式设计、网路通讯、装置驱动等几个开发方面介绍。书中没有使用过多的C语言程式设计技巧，而注重于功能的实现。本书强调各种工具的使用。一些工具并不仅限于软体开发，在其他场合也能造成相当大的帮助作用。例如版本控制系统，在撰写文稿、专案协作等工作中都是非常方便的工具。希望这些工具的介绍能对读者有所帮助。

　　限于笔者的知识水准和认知能力，书中一定存在不少错误及不当之处，恳请同行专家及读者批评指正。

评分☆☆☆☆☆

**第三段：** 作为一名有几年嵌入式开发经验的工程师，我一直在寻找一本能够帮助我深化对Linux系统理解，并能指导我进行物联网项目实践的书籍。《物联网之作业系统：嵌入式Linux开发实作》这本书，正好满足了我的需求。我最看重的是它在“作业系统”这个层面的深入分析。很多关于物联网的书籍，要么侧重于应用层的开发，要么就是简单介绍一下Linux的命令，但很少有能像这本书一样，去剖析Linux内核的运作机制，解释进程间通信、设备驱动模型、中断处理等关键部分。这对于我理解物联网设备行为的底层逻辑至关重要。书中关于实时性方面的讲解也让我印象深刻，特别是如何通过内核配置和参数调优来满足物联网对实时性能的需求。此外，书中的案例分析也相当贴合实际，比如如何构建一个轻量级的Linux发行版用于边缘计算设备，如何实现低功耗的传感器数据采集和上传。这些都是我们在日常工作中经常会遇到的问题，而这本书给出了切实可行的解决方案。

评分☆☆☆☆☆

**第一段：** 哇，拿到这本《物联网之作业系统：嵌入式Linux开发实作》的时候，我真的是眼睛一亮！当初在书店里翻到它，就被它厚实的内容和扎实的排版给吸引住了。我本身就在一家做智能家居的公司上班，日常工作离不开跟嵌入式设备打交道，尤其是在Linux环境下进行开发。市面上关于嵌入式Linux的书籍其实不少，但很多都停留在理论层面，要么就是过于浅显，要么就是内容陈旧，根本跟不上物联网飞速发展的脚步。这本《物联网之作业系统》给我的感觉完全不一样，它不像很多书那样空泛地讲概念，而是非常务实地从“作业系统”这个核心切入，深入浅出地讲解了嵌入式Linux的方方面面。我特别喜欢它在介绍Linux内核、驱动开发、文件系统等基础知识时，都会结合物联网实际的应用场景来举例，比如如何针对传感器进行驱动编写，如何优化系统以适应低功耗设备，如何处理网络通信协议等等。这些内容对我来说，简直是及时雨！书中的代码示例也非常丰富，而且都经过了实际的验证，可以直接拿来参考和修改，这大大节省了我摸索的时间。感觉这本书不只是讲技术，更像是在传授一种解决问题的思路和方法，非常适合我们这些一线开发人员。

评分☆☆☆☆☆

**第五段：** 我是在一个技术交流论坛上看到有人推荐《物联网之作业系统：嵌入式Linux开发实作》的，当时就觉得名字很吸引人，结合我目前在物联网传感器网络领域的工作，觉得应该很有帮助。拿到书之后，翻阅了一下，发现内容确实非常翔实。我现在负责的主要是部署和维护大量的物联网节点，这些节点大多运行着嵌入式Linux系统。过去，我们更多的是依赖供应商提供的固件，或者是在社区论坛上零散地查找资料来解决问题。这本书的出现，让我能够更系统地理解这些节点的底层原理。它深入探讨了Linux内核在物联网场景下的应用，比如如何进行内核裁剪以适应资源受限的设备，如何处理大量并发的网络连接，如何实现安全可靠的数据传输。书中的一些关于设备驱动和系统性能调优的章节，对我来说简直是宝藏。我发现，通过掌握这些更底层的知识，我们能够更有效地排查和解决设备故障，甚至能够根据实际需求对现有系统进行定制化改造，从而提升整个物联网网络的稳定性和效率。这本书让我对嵌入式Linux在物联网中的角色有了更深刻的认识，也为我提供了解决实际问题的有力工具。

评分☆☆☆☆☆

**第二段：** 坦白说，刚开始拿到《物联网之作业系统：嵌入式Linux开发实作》这本书的时候，我还有点犹豫，毕竟“嵌入式Linux”这个领域听起来就挺有门槛的。我之前接触过一些嵌入式开发，但更多的是在RTOS（实时操作系统）环境下，对Linux的理解比较有限。但这本书的标题——“物联网”和“实作”——立刻勾起了我的兴趣。我希望这本书能帮我建立起对嵌入式Linux更系统的认识，并且能指导我如何将其应用到实际的物联网项目中。读完之后，我的感觉是，这本书的定位非常精准，它没有回避Linux的复杂性，而是用一种循序渐进的方式，将繁琐的知识点化繁为简。我尤其欣赏它在讲解文件系统、内存管理、进程调度等核心概念时，会穿插一些针对物联网设备特性的考量，比如如何在资源受限的环境下进行内存优化，如何设计高效的文件读写策略来延长闪存寿命。书中的章节安排也很有逻辑性，从基础的Linux发行版选择和搭建，到核心模块的分析，再到应用层开发和部署，整个流程非常顺畅。对于我这种需要从零开始学习嵌入式Linux的人来说，这本书提供了一个非常清晰的学习路径。

评分☆☆☆☆☆

**第四段：** 我是一名大三的学生，目前正在进行一个物联网毕业设计项目，主要涉及到使用Raspberry Pi作为核心控制器，并需要在其上运行Linux系统进行数据采集和通信。在选择参考资料的时候，我翻了很多书，最终选择了《物联网之作业系统：嵌入式Linux开发实作》。这本书对于我们学生来说，最大的价值在于它提供了一个非常扎实的理论基础和丰富的实践指导。书中的每一章都像是为我们这些初学者量身定做的，从安装配置Linux开发环境，到理解Linux的基本命令和 Shell 脚本，再到更深入的驱动开发和系统优化，都讲得非常细致。我尤其喜欢书中关于SD卡文件系统的介绍，以及如何优化系统启动速度，这些对我这个初次接触嵌入式Linux的学生来说，帮助非常大。通过书中的示例，我不仅学会了如何编写简单的Linux应用程序，还了解了如何与硬件进行交互。这本书就像一位经验丰富的导师，一步一步地带领我走进嵌入式Linux的奇妙世界，让我对物联网开发的整个流程有了更清晰的认识。