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第一部分 基础知识2

第1章 开发系统的安装2

1.1 嵌入式术语2

1.2 系统概述4

1.2.1 BeagleBone Black开发平台4

1.2.2 SAMA5D3 Xplained开发平台6

1.2.3 Wandboard开发平台8

1.3 安装开发系统11

1.3.1 设置宿主机12

1.3.2 设置BeagleBone Black开发平台14

1.3.3 设置SAMA5D3 Xplained开发平台24

1.3.4 设置Wandboard开发平台30

1.4 设置开发系统35

1.4.1 通过USB、网络、overlay系统设置BeagleBone Black36

1.4.2 通过USB、网络设置SAMA5D3 Xplained39

1.4.3 通过USB、有线网络和无线网络设置Wandboard42

1.4.4 通用设置45

1.5 总结46

第2章 管理系统控制台47

2.1 基本操作系统管理47

2.1.1 文件操作和命令47

2.1.2 软件包管理55

2.1.3 管理内核消息60

2.2 快速浏览bootloader62

2.2.1 环境63

2.2.2 管理存储设备65

2.2.3 GPIO管理69

2.2.4 访问一个12C设备70

2.2.5 从网络加载文件71

2.2.6 内核命令行75

2.3 总结76

第3章 C编译器、设备驱动及其开发技术77

3.1 C编译器77

3.1.1 宿主机和目标板不同的体系结构78

3.1.2 编译一个C程序80

3.1.3 编译一个内核模块85

3.2 内核和DTS文件87

3.2.1 重新编译内核87

3.2.2 设备树91

3.3 什么是设备驱动？93

3.3.1 字符设备、块设备和网络设备94

3.3.2 模块与内置设备95

3.3.3 modutils（管理内核模块的一个软件包）95

3.3.4 编写一个设备驱动97

3.4 根文件系统106

3.4.1 /dev目录107

3.4.2 tmpfs文件系统109

3.4.3 procfs文件系统110

3.4.4 sysfs文件系统113

3.5 网络文件系统115

3.5.1 本机输出一个NFS116

3.5.2 设置内核以挂载NFS117

3.5.3 通过U-Boot和内核命令行使用NFS119

3.5.4 NFS开发122

3.6 模拟器的使用122

3.6.1 执行一个程序123

3.6.2 进入一个ARM的根文件系统树124

3.7 总结128

第4章 使用脚本和系统守护进程的快速编程129

4.1 设置系统129

4.2 系统守护进程130

4.2.1 有用的和即用的守护进程131

4.2.2 系统守护进程管理132

4.3 脚本编程语言149

4.3.1 基于PHP管理LED150

4.3.2 基于Python管理LED153

4.3.3 基于Bash管理LED155

4.4 编写自定义守护进程159

4.4.1 基于C的守护进程160

4.4.2 基于PHP的守护进程161

4.4.3 基于Python的守护进程162

4.4.4 基于Bash的守护进程162

4.5 总结163

第5章 配置一个嵌入式操作系统164

5.1 MTD与块设备164

5.1.1 什么是MTD设备165

5.1.2 管理MTD设备167

5.1.3 Flash存储系统170

5.2 OpenWrt系统179

5.2.1 使用缺省配置180

5.2.2 添加（准）LAMP系统188

5.2.3 添加自定义配置197

5.3 Yocto系统200

5.3.1 使用缺省配置201

5.3.2 添加图形支持210

5.3.3 添加自定义程序212

5.4 总结215

第二部分 外围设备218

第6章 通用输入输出信号——GPIO218

6.1 GPIO218

6.1.1 BeagleBone Black系统下的GPIO221

6.1.2 SAMA5D3 Xplained系统下的GPIO221

6.1.3 Wandboard系统下的GPIO222

6.2 Linux下的GPIO223

6.3 访问GPIO225

6.3.1 基于Bash的使用225

6.3.2 基于C的使用227

6.4 基于脚本语言使用GPIO234

6.4.1 基于PHP的使用235

6.4.2 基于Python的使用236

6.5 内核管理GPIO237

6.5.1 使用GPIO的输入设备238

6.5.2 LED和触发器244

6.6 总结248

第7章 串行端口和TTY设备——TYY249

7.1 TTY、串行和串口线249

7.1.1 电气线路250

7.1.2 BeagleBone Black系统下的TTY251

7.1.3 SAMA5D3 Xplained系统下的TTY253

7.1.4 Wandboard系统下的TTY254

7.2 串行端口的实现254

7.3 Linux系统下的串行端口255

7.4 通信参数256

7.5 访问TTY256

7.5.1 距离传感器257

7.5.2 LF低频RFID读写器261

7.6 使用SLIP管理内核中的TTY263

7.7 总结268

第8章 通用串行总线——USB269

8.1 通用串行总线269

8.1.1 电气线路270

8.1.2 BeagleBone Black系统下的USB端口270

8.1.3 SAMA5D3 Xplained系统下的USB端口270

8.1.4 Wandboard系统下的USB端口271

8.2 Linux下的USB总线271

8.2.1 USB主机介绍272

8.2.2 USB设备介绍275

8.3 USB工具284

8.4 raw USB总线286

8.5 总结290

第9章 内部集成电路—I2C291

9.1 内部集成电路总线291

9.1.1 电子线路292

9.1.2 SAMA5D3 Xplained系统下的I2C端口293

9.1.3 Wandboard系统下的I2C端口294

9.2 Linux系统下的I2C总线294

9.3 I2C工具295

9.4 访问I2C设备296

9.4.1 EEPROM、ADC和IO扩展板296

9.4.2 温湿度和压力传感器303

9.4.3 串行端口307

9.5 raw I2C总线310

9.5.1 基于C写入数据310

9.5.2 基于Python读取数据313

9.6 总结315

第10章 串行外设接口——SPI316

10.1 串行外设接口总线316

10.1.1 电气线路317

10.1.2 BeagleBone Black系统下的SPI端口318

10.1.3 SAMA5D3 Xplained系统下的SPI端口320

10.1.4 Wandboard系统下的SPI端口322

10.2 Linux下的SPI总线323

10.3 SPI工具323

10.4 访问SPI设备324

10.4.1 LCD325

10.4.2 串行端口327

10.5 raw SPI总线330

10.5.1 基于C的数据交换330

10.5.2 基于Python的数据交换332

10.6 总结337

第11章 1-Wire——W1338

11.1 1-Wire总线338

11.1.1 电气线路339

11.1.2 BeagleBone Black系统下的1-Wire端口340

11.1.3 SAMA5D3 Xplained系统下的1-W端口341

11.1.4 Wandboard系统下的1-Wire端口341

11.2 Linux下的1-Wire总线341

11.3 访问1-Wire设备343

11.3.1 使用GPIO接口343

11.3.2 使用外部控制器345

11.4 总结347

第12章 以太网网络设备——ETH348

12.1 以太网网络设备348

12.1.1 电气线路349

12.1.2 BeagleBone Black系统下的以太网端口349

12.1.3 SAMA5D3 Xplained系统下的以太网端口349

12.1.4 Wandboard系统下的以太网端口350

12.2 Linux系统下的以太网设备350

12.3 网络工具351

12.4 远程设备通信352

12.4.1 一个简单的TCP客户机服务器应用程序352

12.4.2 使用即用型网络工具354

12.5 raw以太网总线355

12.6 简单以太网桥接355

12.7 总结357

第13章 无线网络设备——WLAN358

13.1 无线网络设备358

13.1.1 电器线路359

13.1.2 BeagleBone Black系统下的WLAN设备359

13.1.3 SAMA5D3 Xplained系统下的WLAN设备359

13.1.4 Wandboard系统下的WLAN设备359

13.2 Linux系统中的WLAN设备360

13.2.1 可插拔外部WLAN设备360

13.2.2 Wi-Fi操作模式361

13.3 无线工具361

13.4 WPAsupplicant365

13.5 hostapd守护进程367

13.6 总结371

第14章 控制器局域网——CAN372

14.1 CAN总线372

14.1.1 电气线路373

14.1.2 BeagleBone Black系统下的CAN端口374

14.1.3 SAMA5D3 Xplained系统下的CAN端口375

14.1.4 Wandboard系统下的CAN端口376

14.2 Linux系统中的CAN总线376

14.3 can-utils包377

14.4 raw CAN总线379

14.5 通过CAN总线交换数据380

14.5.1 使用板级控制器381

14.5.2 使用外部控制器383

14.6 总结386

第15章 声音设备——SND387

15.1 声音设备387

15.1.1 电气线路390

15.1.2 BeagleBone Black系统下的声音设备390

15.1.3 SAMA5D3 Xplained系统下的声音设备391

15.1.4 Wandboard系统下的声音设备391

15.2 Linux系统中的声音392

15.3 音频工具395

15.3.1 ALSA工具395

15.3.2 Madplay400

15.3.3 MPlayer401

15.3.4 Sox402

15.4 USB音频设备组407

15.5 管理声音设备408

15.5.1 添加一个音频编解码器408

15.5.2 一个简单的声音示波器413

15.6 总结417

第16章 视频设备—V4L418

16.1 视频设备418

16.1.1 电气线路421

16.1.2 BeagleBone Black系统下的视频设备422

16.1.3 SAMA5D3 Xplaioned系统下的视频设备422

16.1.4 Wandboard系统下的视频设备422

16.2 Linux中的视频设备423

16.3 视频工具423

16.4 USB视频类设备426

16.5 管理视频设备430

16.5.1 在网络上流式传输视频430

16.5.2 捕获运动434

16.6 总结441

第17章 模数转换器——ADC442

17.1 模数转换器442

17.1.1 电气线路443

17.1.2 BeagleBone Black系统下的ADC443

17.1.3 SAMA5D3 Xplained系统下的ADC444

17.1.4 Wandboard系统下的ADC445

17.2 Linux下的ADC445

17.3 气体检测450

17.4 总结455

第18章 脉宽调制——PWM456

18.1 PWM设备456

18.1.1 电气线路457

18.1.2 BeagleBone Black系统下的PWM457

18.1.3 SAMA5D3 Xplained系统下的PWM458

18.1.4 Wandboard系统下的PWM458

18.2 Linux下的PWM设备458

18.3 管理伺服电动机459

18.4 总结460

第19章 其他杂类设备461

19.1 数字传感器461

19.1.1 水传感器461

19.1.2 红外传感器462

19.2 模拟传感器465

19.2.1 湿度传感器465

19.2.2 压力传感器466

19.2.3 光传感器467

19.3 GSM/GPRS调制解调器468

19.4 智能卡读卡器473

19.5 RFID读取器476

19.6 Z-Wave设备481

19.6.1 Z-Wave控制器481

19.6.2 Z-Wave墙塞式传感器484

19.6.3 Z-Wave多传感器486

19.7 总结487