本書按照教育部新的教學改革要求,以能力為本位,以職業(yè)實踐為主線,以項目為主體的模塊化專業(yè)課程體系進行設(shè)計,以仿真月球車為中心構(gòu)建課程內(nèi)容,主要內(nèi)容包括嵌入式系統(tǒng)基本概念、嵌入式系統(tǒng)Linux開發(fā)環(huán)境、Linux操作系統(tǒng)常用命令、ARM微處理器結(jié)構(gòu)、ARM微處理器S3C2440、Linux C程序開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)常用接口及通信技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)等。全書突出課程學習的趣味性、工作任務(wù)與知識的一致性,讓學生在技能訓練過程中掌握知識,增強課程內(nèi)容與職業(yè)崗位能力要求的相關(guān)性,增強學生的就業(yè)能力、發(fā)展能力與創(chuàng)新能力,提高參加國家相關(guān)嵌入式技能大賽的主動性。
本書配有電子教學課件、習題參考答案、C語言源程序及精品課網(wǎng)站,詳見前言。
電子類學科是信息技術(shù)領(lǐng)域的重要學科,是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防軍事等許多領(lǐng)域,在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著越來越重要的作用。在國民經(jīng)濟的四大支柱產(chǎn)業(yè)(節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造)中,電子類學科是新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。嵌入式技術(shù)是近年來新興的熱門電子類學科技術(shù),嵌入式系統(tǒng)被定義為以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)、軟/硬件可裁剪,功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)已成為當今最熱門的研究領(lǐng)域之一,它涵蓋了微電子技術(shù)、電子信息技術(shù)、計算機軟件和硬件等多領(lǐng)域技術(shù)的綜合應(yīng)用,嵌入式技術(shù)應(yīng)用型人才的需求量很大,是行業(yè)職場上的緊缺人才。
本書按照以能力為本位、以職業(yè)實踐為主線、以項目為主體的模塊化專業(yè)課程體系進行設(shè)計,根據(jù)工學結(jié)合、理實一體、循序漸進的原則,以仿真月球車為中心構(gòu)建課程體系,項目包括仿真月球車的直線運行控制、仿真月球車的巡跡控制、仿真月球車的圖像識別與傳輸控制。結(jié)合嵌入式行業(yè)職業(yè)技能要求和國家相關(guān)技能大賽規(guī)則,將仿真月球車作為典型案例是本課程的主要特色。仿真月球車工程案例的實踐過程都按照任務(wù)驅(qū)動的模式進行組織,回歸到科學知識和實踐技能獲取的自然過程。每個項目主要包括以下四個組成部分。
(1)項目概況:介紹項目的基本情況、技術(shù)要求及其實現(xiàn)的技術(shù)關(guān)鍵。
(2)預(yù)備知識:實現(xiàn)項目設(shè)計制作所必需的知識,預(yù)備知識以“必需、夠用”為度。
電子類學科是信息技術(shù)領(lǐng)域的重要學科,是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防軍事等許多領(lǐng)域,在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著越來越重要的作用。在國民經(jīng)濟的四大支柱產(chǎn)業(yè)(節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造)中,電子類學科是新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。嵌入式技術(shù)是近年來新興的熱門電子類學科技術(shù),嵌入式系統(tǒng)被定義為以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)、軟/硬件可裁剪,功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)已成為當今最熱門的研究領(lǐng)域之一,它涵蓋了微電子技術(shù)、電子信息技術(shù)、計算機軟件和硬件等多領(lǐng)域技術(shù)的綜合應(yīng)用,嵌入式技術(shù)應(yīng)用型人才的需求量很大,是行業(yè)職場上的緊缺人才。
本書按照以能力為本位、以職業(yè)實踐為主線、以項目為主體的模塊化專業(yè)課程體系進行設(shè)計,根據(jù)工學結(jié)合、理實一體、循序漸進的原則,以仿真月球車為中心構(gòu)建課程體系,項目包括仿真月球車的直線運行控制、仿真月球車的巡跡控制、仿真月球車的圖像識別與傳輸控制。結(jié)合嵌入式行業(yè)職業(yè)技能要求和國家相關(guān)技能大賽規(guī)則,將仿真月球車作為典型案例是本課程的主要特色。仿真月球車工程案例的實踐過程都按照任務(wù)驅(qū)動的模式進行組織,回歸到科學知識和實踐技能獲取的自然過程。每個項目主要包括以下四個組成部分。
(1)項目概況:介紹項目的基本情況、技術(shù)要求及其實現(xiàn)的技術(shù)關(guān)鍵。
(2)預(yù)備知識:實現(xiàn)項目設(shè)計制作所必需的知識,預(yù)備知識以“必需、夠用”為度。
(3)項目實現(xiàn):項目實現(xiàn)所需的技術(shù)資料、實現(xiàn)步驟、相關(guān)的技術(shù)要求、撰寫技術(shù)文件等,梳理項目實踐過程中的要點和步驟,讓學生便于理解和接受。
(4)拓展提高:通過拓展知識提高學生觸類旁通、舉一反三的能力,便于強化學生的知識和職業(yè)能力等。
本書由上海電子信息職業(yè)技術(shù)學院的李軍鋒主編和統(tǒng)稿,邵瑛和沈毓駿參加了編寫。在編寫過程中得到電子工程系教師和北京博創(chuàng)科技公司、百科融創(chuàng)公司技術(shù)人員的支持與幫助,在此一并表示感謝!
為方便教師教學,本書還配有電子教學課件、習題參考答案、C語言源程序文件等教學資源,請有此需要的教師登錄華信教育資源網(wǎng)免費注冊后進行下載,讀者也可以通過該課程的精品課網(wǎng)站瀏覽和參考更多的教學資源。
因時間和作者水平有限,書中的錯誤在所難免,懇請讀者提出寶貴意見。
李軍鋒 任上海電子信息職業(yè)技術(shù)學院副教授,1997年起在中國船舶重工集團直屬公司從事工程技術(shù)設(shè)計工作,2005年起從事電子類專業(yè)課程的教學與研究工作,有多項科研成果和著作
項目1 構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 (1)
教學導(dǎo)航 (1)
項目概況 (2)
預(yù)備知識 (2)
1.1 嵌入式系統(tǒng)的組成與應(yīng)用 (2)
1.1.1 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展 (3)
1.1.2 嵌入式系統(tǒng)的組成 (4)
1.1.3 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用及特征 (6)
1.2 嵌入式系統(tǒng)微處理器 (8)
1.3 嵌入式系統(tǒng)軟件的特點與組成 (10)
1.4 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計流程與關(guān)鍵技術(shù) (11)
1.5 嵌入式系統(tǒng)Linux開發(fā)環(huán)境 (13)
1.6 Linux操作系統(tǒng)常用命令 (14)
1.6.1 Linux文件與目錄 (14)
1.6.2 Linux文件與目錄常用命令 (15)
項目1 構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 (1)
教學導(dǎo)航 (1)
項目概況 (2)
預(yù)備知識 (2)
1.1 嵌入式系統(tǒng)的組成與應(yīng)用 (2)
1.1.1 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展 (3)
1.1.2 嵌入式系統(tǒng)的組成 (4)
1.1.3 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用及特征 (6)
1.2 嵌入式系統(tǒng)微處理器 (8)
1.3 嵌入式系統(tǒng)軟件的特點與組成 (10)
1.4 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計流程與關(guān)鍵技術(shù) (11)
1.5 嵌入式系統(tǒng)Linux開發(fā)環(huán)境 (13)
1.6 Linux操作系統(tǒng)常用命令 (14)
1.6.1 Linux文件與目錄 (14)
1.6.2 Linux文件與目錄常用命令 (15)
1.6.3 輸入/輸出轉(zhuǎn)向和管道命令 (21)
項目實現(xiàn) (22)
任務(wù)1-1 安裝VMware Workstation (22)
任務(wù)1-2 在虛擬機上安裝Fedora14軟件 (26)
任務(wù)1-3 SAMBA配置 (29)
任務(wù)1-4 NFS配置 (32)
任務(wù)1-5 超級終端配置 (35)
任務(wù)1-6 交叉編譯環(huán)境安裝 (39)
任務(wù)1-7 仿真月球車的直線運行控制 (39)
拓展提高 (40)
思考與練習題1 (45)
項目2 開發(fā)嵌入式系統(tǒng)基本軟/硬件 (46)
教學導(dǎo)航 (46)
項目概況 (47)
預(yù)備知識 (47)
2.1 ARM微處理器的結(jié)構(gòu) (47)
2.1.1 典型的ARM體系結(jié)構(gòu) (47)
2.1.2 ARM微處理器的特點 (49)
2.1.3 常見ARM微處理器 (49)
2.1.4 ARM微處理器的寄存器結(jié)構(gòu) (54)
2.1.5 ARM微處理器的異常處理 (58)
2.1.6 ARM的存儲器結(jié)構(gòu) (60)
2.1.7 ARM微處理器的接口 (61)
2.2 ARM微處理器S3C2440 (64)
2.2.1 S3C2440存儲器控制器 (64)
2.2.2 復(fù)位、時鐘和電源管理 (65)
2.2.3 S3C2440的I/O口 (66)
2.2.4 S3C2440的中斷控制 (67)
2.2.5 S3C2440的DMA控制 (70)
2.3 Linux C程序開發(fā) (71)
2.3.1 vi編輯器的使用 (72)
2.3.2 gcc編譯器的使用 (75)
2.3.3 gdb的使用方法 (78)
2.3.4 make工具和makefile文件 (80)
2.3.5 Linux下多線程程序設(shè)計的基本原理 (82)
項目實現(xiàn) (83)
任務(wù)2-1 嵌入式系統(tǒng)Linux C開發(fā) (83)
任務(wù)2-2 嵌入式系統(tǒng)多線程程序設(shè)計 (85)
任務(wù)2-3 仿真月球車的巡跡控制開發(fā) (90)
拓展提高 (102)
思考與練習題2 (124)
項目3 嵌入式系統(tǒng)常用接口及通信技術(shù) (125)
教學導(dǎo)航 (125)
項目概況 (126)
預(yù)備知識 (126)
3.1 A/D與D/A接口 (126)
3.1.1 A/D接口 (126)
3.1.2 D/A接口 (128)
3.2 無線通信技術(shù) (129)
3.2.1 無線通信原理 (129)
3.2.2 常見無線通信技術(shù)分類 (130)
3.3 嵌入式系統(tǒng)中圖像采集識別控制技術(shù) (133)
3.3.1 攝像采集原理 (133)
3.3.2 嵌入式系統(tǒng)中圖像識別控制 (134)
項目實現(xiàn) (136)
任務(wù)3-1 A/D接口實驗 (136)
任務(wù)3-2 仿真月球車的圖像識別與傳輸控制 (138)
拓展提高 (163)
思考與練習題3 (164)
項目4 開發(fā)嵌入式系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動程序 (166)
教學導(dǎo)航 (166)
項目概況 (167)
預(yù)備知識 (167)
4.1 仿真月球車測溫控制原理 (167)
4.2 仿真月球車測距控制原理 (168)
4.3 設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計 (169)
4.3.1 Linux下設(shè)備驅(qū)動程序 (169)
4.3.2 設(shè)備驅(qū)動程序接口及使用方法 (170)
4.4 Bootloader裁剪及移植 (171)
4.4.1 Bootloader的概念與工作模式 (171)
4.4.2 U-Boot的結(jié)構(gòu)與使用 (172)
4.5 Linux內(nèi)核移植 (176)
4.5.1 Linux內(nèi)核 (176)
4.5.2 Linux內(nèi)核啟動簡析 (177)
4.5.3 Linux內(nèi)核移植 (178)
4.6 Linux根文件系統(tǒng)移植 (181)
項目實現(xiàn) (187)
任務(wù)4-1 仿真月球車控制驅(qū)動和巡跡驅(qū)動 (187)
任務(wù)4-2 U-Boot裁剪及移植 (194)
任務(wù)4-3 Linux內(nèi)核移植 (207)
任務(wù)4-4 嵌入式Linux根文件系統(tǒng)構(gòu)建 (217)
任務(wù)4-5 仿真月球車測溫測距避障控制 (228)
拓展提高 (236)
思考與練習題4 (242)
參考文獻 (243)