嵌入式系统设计与应用——基于ARM Cortex-A8和Linux_王剑、刘鹏、胡杰、文汉云_9787302458067

嵌入式系统设计与应用——基于ARM Cortex-A8和Linux

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丛书名：电子设计与嵌入式开发实践丛书

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本书选择当前嵌入式系统领域里具有代表性的ARM CortexA8处理器和嵌入式Linux操作系统作为分析对象，从嵌入式系统的发展历史和特点出发，对A8嵌入式处理器的体系结构、存储系统、中断系统、ARM指令集和S5PV210微处理器进行详细介绍。在此基础上，阐述ARMlinux内核、Linux文件系统、Linux移植及调试方法、驱动程序的设计等内容；选择Qt图形界面程序和SQLite数据库这两个有代表性的嵌入式应用软件进行介绍；介绍传统嵌入式系统的设计方法和引入了协同设计概念的嵌入式系统设计方法，并介绍三个嵌入式系统应用案例以增强读者的理解。本书可以作为高等学校计算机、电子、电信类专业的教材，也可以作为嵌入式开发相关人员的参考用书。

前言
嵌入式计算机技术是21世纪计算机技术重要发展方向之一，应用领域十分广泛且增长迅速。据估计，未来十年95%的微处理器和65%的软件都将被应用于各种嵌入式系统中。技术的发展和生产力的提高离不开人才的培养。目前业界对嵌入式技术人才的需求十分巨大，尤其在迅速发展的电子、通信、计算机等领域，这种需求更为显著。另外，企业对嵌入式系统开发从业者的工程实践能力、经验要求也越来越重视。因此目前国内外很多专业协会和高校都在致力于嵌入式相关课程体系的建设，结合嵌入式系统的特点，在课程内容设计、师资队伍建设、教学方法探索、教学条件和实验体系建设等方面都取得了较好成效。从国外嵌入式课程建设来看，2004年，ACM(美国计算机协会)和IEEE联合制订了新版的计算机学科的课程体系(2004版)，其中一个主要改革就是将Embedded System课程列为本科生的专业基础课，并且给出了基本课程体系。同时，美国卡内基梅隆大学、加州大学伯克利分校等国外高校也不断在完善他们的嵌入式教育体系，欧盟也推出了面向欧盟高校和企业的嵌入式研究计划，这些信息为编写适合计算机专业使用的嵌入式系统教材提供了指导和参考。从技术更新角度来看，近年来嵌入式系统技术得到了广泛应用和爆发性增长，普适计算、无线传感器、可重构计算、物联网、云计算等新兴技术的出现又为嵌入式系统技术的研究与应用注入了新的活力。这也对嵌入式系统课程教材的设计提出了更新更高的要求。从国内嵌入式系统教材来看，一是有部分嵌入式硬件系统仍然采用ARM9体系结构作为核心处理器架构，甚至还有ARM7体系结构，这不仅和市场脱节极其严重，也和高校与时俱进的教学理念产生冲突；二是目前国内高校配合嵌入式系统理论教材的嵌入式系统实验实训平台普遍已经进入更新换代周期，根据调研发现，国内许多高校嵌入式实验平台多在2006年至2009年购入，普遍采用ARM7、ARM9架构的核心处理器，至今已工作六年以上，在未来两年内将迎来实验设备普遍更换的潮流，而目前的教材仍然以老平台作为实践依据，这也形成了理论和实践的脱节，也要求嵌入式理论教材能够跟上实验实训要求的步伐；三是从应用角度来看，操作系统和应用软件近年来都取得较大发展，开源OS和APP的迅猛发展以及物联网与嵌入式系统的紧密结合也要求嵌入式教材尽可能保持技术的敏感度。在此前提下，本书对基于CortexA8处理器架构和嵌入式Linux的嵌入式系统进行了阐述。本书的特点如下。① 参考了ACM&IEEE联合制订的计算机学科的课程体系(2004版)关于EmbeddedSystem的课程要求，并结合了国内高校计算机学科课程大纲的要求。参考资料主要来自近几年国内外出版的嵌入式相关刊物、ARM官网、嵌入式专业网站、著名嵌入式设备公司相关资料和编写小组近年来的科研项目与指导学生创新实践活动资料，具有较好的时效性和实用性。② 采用ARMv7版本的CortexA8处理器架构作为系统核心处理器架构，取代原有ARM7/ARM9处理器架构。ARM9架构作为国内嵌入式系统教学主要选择架构已经近十年，一方面市场上主流芯片已经难觅其踪，另一方面国内高校ARM9实验平台也已经普遍超期服役，在未来两年内将迎来实验设备普遍更换的高峰。在更新设备选择资源中，以CortexA8处理器架构的实验实训平台具有极高的性价比(良好的扩展性和众多嵌入式设备厂家支持)。CortexA8处理器是ARM的第一款超标量处理器，具有提高代码密度和性能的技术，用于多媒体和信号处理的NEON技术，以及用于高效支持预编译和即时编译Java及运行时编译目标(RCT)技术。同时CortexA8处理器架构目前属于技术上稳定的处理器架构，有较多相关的嵌入式实验平台可供选择。嵌入式系统设计与应用基于ARM CortexA8和Linux

③ 增加Qt和SQLite数据库相关知识，以满足日益增长的嵌入式系统UI设计与数据处理需求，更符合计算机学科特点和满足智能移动平台需要。④ 从编写小组自身从事的科研项目和实践活动出发，选择具有一定实用价值，包含交叉学科知识，反映嵌入式系统与物联网技术结合的三个项目实例。这些实例不仅从理论上深化拓展嵌入式系统设计方法和理念，也从实践角度提出碰到问题如何运用所学知识解决问题的观点，促进学生学以致用思想的升华。本书受国家自然科学基金面上项目随钻测量井下网络化光纤传感器及信息传输关键技术研究（编号41372155）的支持。编写过程中，王剑负责第1、11章的编写和全书的统稿；刘鹏负责第2、3、4、9章的编写工作；胡杰负责第5、6章的编写工作；文汉云负责第10章的编写工作；孟真玮负责第7、8章的编写工作。叶玲对本书进行了审校工作。同时本书的编写也得到了朱文霞和深圳博嵌科教仪器有限公司的大力支持和帮助，在此表示衷心的感谢。本书参考了国内外的许多最新的技术资料，书末有具体的参考文献，有兴趣的读者可以查阅相关信息。本书配有电子课件，需要的读者可以登录清华大学出版社本书页面下载。限于编者水平有限，书中不妥之处在所难免，敬请广大读者批评指正并提出宝贵意见。作者2016年12月

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