嵌入式 Linux C语言应用程序设计

目　录

第1章　嵌入式系统基础知识　1

1．1　嵌入式系统概述　1

1．1．1　嵌入式系统的发展史　2

1．1．2　嵌入式系统的定义与特点　3

1．1．3　嵌入式系统的特点　4

1．2　嵌入式系统的组成　5

1．2．1　嵌入式系统的硬件架构　5

1．2．2　嵌入式操作系统　8

1．2．3　嵌入式应用软件　10

1．3　ARM处理器平台介绍　11

1．3．1　ARM处理器简介　11

1．3．2　ARM处理器系列　12

1．3．3　ARM体系结构简介　16

1．3．4　S3C2410处理器简介　17

1．4　嵌入式系统硬件平台选型　21

1．4．1　硬件平台的选择　21

1．4．2　ARM处理器选型　22

1．5　嵌入式系统开发概述　25

1．5．1　嵌入式系统开发流程　25

1．5．2　嵌入式软件开发流程　25

本章小结　29

动手练练　30

第2章　嵌入式Linux C语言开发工具　31

2．1　嵌入式Linux下C语言概述　31

2．1．1　C语言简史　31

2．1．2　C语言特点　32

2．1．3　嵌入式Linux C语言编程环境　33

2．2　嵌入式Linux编辑器vi的使用　33

2．2．1　vi的基本模式　34

2．2．2　vi的基本操作　34

2．2．3　vi的使用实例分析　38

2．3　嵌入式Linux编译器GCC的使用　40

2．3．1　GCC概述　40

2．3．2　GCC编译流程分析　40

2．3．3　GCC警告提示　43

2．3．4　GCC使用库函数　45

2．3．5　GCC代码优化　46

2．4　嵌入式Linux调试器GDB的使用　47

2．4．1　GDB使用实例　47

2．4．2　设置/删除断点　50

2．4．3　数据相关命令　51

2．4．4　调试运行环境相关命令　52

2．4．5　堆栈相关命令　52

2．5　make工程管理器　53

2．5．1　Makefile基本结构　53

2．5．2　Makefile变量　55

2．5．3　Makefile规则　58

2．5．4　make使用　59

2．6　Emacs综合编辑器　59

2．6．1　Emacs的启动与退出　60

2．6．2　Emacs的基本编辑　61

2．6．3　Emacs的C模式　63

2．6．4　Emacs的Shell模式　66

本章小结　67

动手练练　67

第3章　构建嵌入式Linux系统　68

3．1　嵌入式系统开发环境的构建　68

3．1．1　嵌入式交叉编译环境搭建　68

3．1．2　minicom和超级终端配置及使用　72

3．1．3　宿主机服务配置　79

3．2　Bootloader　83

3．2．1　Bootloader的概念　84

3．2．2　Bootloader启动流程分析　84

3．2．3　U-Boot概述　85

3．2．4　U-Boot源码导读　86

3．3　编译嵌入式Linux内核　86

3．4　Linux内核目录结构　90

3．5　制作文件系统　91

本章小结　92

动手练练　92

第4章　嵌入式Linux C语言基础——数据、表达式　93

4．1　嵌入式Linux C语言概述　93

4．2　基本数据类型　94

4．2．1　整型家族　94

4．2．2　实型家族　96

4．2．3　字符型家族　98

4．2．4　枚举家族　99

4．2．5　指针家族　100

4．3　变量与常量　101

4．3．1　变量的定义　101

4．3．2　typedef　107

4．3．3　常量定义　108

4．3．4　ARM-Linux基本数据类型综合应用实例　109

4．4　运算符与表达式　111

4．4．1　算术运算符和表达式　112

4．4．2　赋值运算符和表达式　114

4．4．3　逗号运算符和表达式　116

4．4．4　位运算符和表达式　116

4．4．5　关系运算符和表达式　118

4．4．6　逻辑运算符和表达式　119

4．4．7　sizeof操作符　121

4．4．8　条件(？)运算符　122

4．4．9　运算符优先级总结　123

4．4．10　ARM-Linux运算符综合实例　125

本章小结　129

动手练练　129

第5章　嵌入式Linux C语言基础——控制语句及函数　130

5．1　嵌入式Linux C语言程序结构概述　130

5．1．1 嵌入式Linux C语言3种程序结构　130

5．1．2 嵌入式Linux C语言基本语句　131

5．2　选择语句　134

5．2．1　if语句　134

5．2．2　switch语句　136

5．2．3　ARM-Linux选择语句应用实例　138

5．3　循环语句　139

5．3．1　while和do-while语句　139

5．3．2　for循环语句　140

5．3．3　break和continue语句　141

5．3．4　ARM-Linux循环语句应用实例　143

5．4　goto语句　144

5．4．1　goto语句语法　144

5．4．2　ARM-Linux中goto语句应用实例　145

5．5　函数的定义与声明　146

5．5．1　C语言函数概述　146

5．5．2　函数定义　147

5．5．3　函数声明　148

5．5．4　ARM-Linux函数定义与声明实例　149

5．6　函数的参数、值和基本调用　150

5．6．1　函数的参数　150

5．6．2　函数的值　151

5．6．3　函数的基本调用　151

5．7　函数的嵌套、递归调用　152

5．7．1　函数的嵌套调用　152

5．7．2　函数的递归调用　152

5．7．3　ARM-Linux函数调用应用实例　155

本章小结　156

动手练练　156

第6章　嵌入式Linux C语言基础——数组、指针与结构　158

6．1　数组　158

6．1．1　一维数组　158

6．1．2　字符串　161

6．1．3　二维数组　163

6．2　指针　164

6．2．1　指针的概念　164

6．2．2　指针变量的操作　166

6．2．3　指针和数组　173

6．2．4　指针高级议题　178

6．3　结构体与联合　182

6．3．1　结构体　182

6．3．2　联合　186

6．3．3　ARM-Linux指针、结构体使用实例　187

本章小结　189

动手练练　189

第7章　嵌入式Linux C语言基础——高级议题　190

7．1　预处理　190

7．1．1　预处理的概念　190

7．1．2　预定义　191

7．1．3　文件包含　196

7．1．4　条件编译　197

7．2　C语言中的内存分配　199

7．2．1　C语言程序所占内存分类　199

7．2．2　堆和栈的区别　200

7．3　嵌入式Linux可移植性考虑　201

7．3．1　字长和数据类型　201

7．3．2　数据对齐　203

7．3．3　字节顺序　203

7．4　C和汇编的接口　203

7．4．1　内嵌汇编的语法　204

7．4．2　编译器优化介绍　206

7．4．3　C语言关键字volatile　207

7．4．4　memory描述符　207

7．4．5　gcc对内嵌汇编语言的处理方式　207

本章小结　209

动手练练　209

第8章　嵌入式Linux C语言基础——ARM Linux内核常见数据结构　210

8．1　链表　210

8．1．1　链表概述　210

8．1．2　单向链表　211

8．1．3　双向链表　217

8．1．4　循环链表　219

8．1．5　ARM Linux中链表使用实例　219

8．2　树、二叉树、平衡树　221

8．2．1　树　221

8．2．2　二叉树　222

8．2．3　平衡树　229

8．2．4　ARM Linux中红黑树使用实例　230

8．3　哈希表　232

8．3．1　哈希表的概念及作用　232

8．3．2　哈希表的构造方法　234

8．3．3　哈希表的处理冲突方法　235

8．3．4　ARM Linux中哈希表使用实例　236

本章小结　238

动手练练　239

第9章　文件I/O相关实例　240

9．1　Linux系统调用及用户编程接口(API)　240

9．1．1　系统调用　241

9．1．2　用户编程接口(API)　241

9．1．3　系统命令　241

9．2　ARM Linux文件I/O系统概述　242

9．2．1　虚拟文件系统(VFS)　242

9．2．2　通用文件模型　243

9．2．3　ARM Linux的设备文件　248

9．3　文件I/O操作　248

9．3．1　不带缓存的文件I/O操作　248

9．3．2　标准I/O开发　258

9．4　嵌入式Linux串口应用开发　261

9．4．1　串口概述　261

9．4．2　串口设置详解　262

9．4．3　串口使用详解　266

本章小结　269

动手练练　269

第10章　ARM Linux进程线程开发实例　270

10．1　ARM Linux进程线程管理　270

10．1．1　进程描述符及任务结构　270

10．1．2　进程的调度　273

10．1．3　Linux中的线程　274

10．1．4　Linux中进程间通信　275

10．2　ARM Linux进程控制相关API　276

10．3　ARM Linux进程间通信API　282

10．3．1　管道通信　282

10．3．2　信号通信　284

10．3．3　共享内存　289

10．3．4　消息队列　290

10．4　ARM Linux线程相关API　293

10．5　Linux守护进程　298

10．5．1　守护进程概述　298

10．5．2　编写规则　298

10．5．3　守护进程实例　300

本章小结　301

动手练练　302

第11章　ARM Linux网络开发实例　303

11．1　TCP/IP协议简介　303

11．1．1　TCP/IP的分层模型　303

11．1．2　TCP/IP分层模型特点　304

11．1．3　TCP/IP核心协议　305

11．2　网络基础编程　308

11．2．1　socket概述　308

11．2．2　地址及顺序处理　309

11．2．3　socket基础编程　313

11．3　Web服务器　319

11．3．1　Web服务器功能　319

11．3．2　Web服务器协议　320

11．3．3　Web服务器协议　321

11．3．4　运行Web服务器　326

11．4　traceroute程序实例　326

11．4．1　traceroute原理简介　326

11．4．2　traceroute实例与分析　327

11．4．3　traceroute实例运行结果　332

本章小结　332

动手练练　333

第12章　嵌入式Linux设备驱动开发　334

12．1　设备驱动概述　334

12．1．1　设备驱动简介　334

12．1．2　设备驱动程序的特点　335

12．2　模块编程　336

12．2．1　模块编程简介　336

12．2．2　模块相关命令　336

12．2．3　模块编程流程　337

12．3　字符设备驱动编写　338

12．4　块设备驱动编写　347

12．4．1　块设备驱动程序描述符　347

12．4．2　块设备驱动编写流程　348

12．5　简单的skull驱动实例　354

12．5．1　驱动简介　354

12．5．2　驱动编写流程　354

12．5．3　结果分析　357

12．6　LCD驱动编写实例　358

12．6．1　LCD工作原理　358

12．6．2　LCD驱动实例　360

本章小结　367

动手练练　367

第13章　视频监控系统　368

13．1　视频监控系统概述　368

13．1．1　系统组成　368

13．1．2　音视频服务器　369

13．1．3　音视频客户端　370

13．1．4　通信传输控制协议　370

13．2　基本数据结构　373

13．3　功能实现　375

13．3．1　传输控制　375

13．3．2　用户检验　379

13．3．3　控制命令处理　380

13．3．4　云台转动控制　381

13．3．5　线程相关　385

本章小结　386

动手练练　386

嵌入式系统是现在最热门的计算机应用领域之一，嵌入式Linux是应用最广泛的嵌入式操作系统之一，嵌入式C语言在其中起着至关重要的作用。　　《嵌入式Linux C语言应用程序设计(修订版)》共分13章，全面讲解了嵌入式系统基础，嵌入式Linux C语言开发工具、语言基础，文件I/O相关实例，ARM Linux进程线程开发实例，ARM Linux网络开发实例，嵌入式Linux设备驱动开发以及视频监控系统实例。　　《嵌入式Linux C语言应用程序设计(修订版)》可作为大中专院校嵌入式相关专业本科生、研究生的教材，也可供广大希望转入嵌入式领域的科研和工程技术人员使用。【作者简介】本书内容来源于北京华清远见科技信息有限公司（http//www.farsight.com.cn）的培训课程资料，书中嵌入式Linux系统开发、嵌入式Linux应用开发、嵌入式Linux驱动开发、嵌入式系统硬件设计的相关资料，请见http//www.farsight.com.cn/download。本书由孙琼执笔，孙天泽、孙纪坤审定写作提纲，另外感谢以下人员为本书所做的工作：刘忠欧、孙颂武、汪荷君、林雪梅、孙明、魏小康、杨玉林、任震宇、杨林、黄昕、张全、田彦、王辉、张强、陈曦等。