嵌入式 Linux 接口開發技術

本書主要介紹嵌入式Linux接口開發技術，首先介紹Linux的基礎知識、嵌入式Linux C的開發基礎和Linux系統的文件操作，然後在此基礎上詳細介紹嵌入式系統常用接口的編程，最後通過一個完整的案例開發來介紹嵌入式系統的綜合設計。對於每種接口，本書先介紹其原理，然後通過典型的外設來介紹嵌入式Linux的接口編程。在編程過程中採用示波器和邏輯分析儀來進行驗證，通過形象化的手段來提高讀者的動手能力，加深讀者對本書知識點的理解。

鄧寬，男，副教授，博士，畢業於南京理工大學，現為金陵科技學院專任教師。
研究方向為嵌入式系統、物聯網、通信、人工智能。
曾就職於中興通訊股份有限公司，任職軟件工程師。

目錄
第壹章Linux基礎（1）
1．1 Linux簡介（1）
1．1．1 Linux的發展（1）
1．1．2常見的Linux發行版（1）
1．1．3 Linux系統的下載（2）
1．2在虛擬機上安裝Linux系統（3）
1．2．1什麼是虛擬機（3）
1．2．2 VMware Workstation虛擬機的配置（3）
1．2．3安裝Linux系統（7）
1．2．4使用Ubuntu系統的注意事項（10）
1．3 Linux的文件系統（14）
1．4 Linux系統的常用命令（16）
1．4．1系統命令（16）
1． 4．2文本文件編輯命令（19）
1．4．3工作目錄命令（20）
1．4．4打包壓縮與搜索命令（23）
1．4．5命令在Linux系統中的執行（25）
1 ．5鏈接方式（26）
1．5．1軟鏈接和硬鏈接（26）
1．5．2 ln命令（26）
1．6輸入/輸出重定向、管道符與環境變量（27）
1．6．1輸入/輸出重定向（27）
1．6．2管道符（29）
1．6．3重要的環境變量（29）
1．7 Vim編輯器與Shell腳本命令（30）
1． 7．1 Vim編輯器（30）
1．7．2 Shell腳本命令（32）
1．8用戶身份與文件權限（35）
1．8．1 passwd命令（35）
1．8．2文件權限（36 ）
1．8．3 chmod命令（37）
1．8．4 su命令與sudo命令（37）
練習題1 （38）

第2章嵌入式Linux C開發基礎（41）
2．1 C語言概述（41 ）
2．2嵌入式Linux C開發工具（41）
2．3嵌入式編譯器gcc （42）
2．3．1初識gcc編譯器（43）
2．3．2 gcc命令的常用選項及編譯過程（43）
2．3．3庫的使用（45）
2．4構建工具（47）
2．4．1 Makefile文件（47）
2．4．2 Makefile文件的特性（49）
練習題2 （52）

第3章Linux系統的文件操作（55）
3．1 Linux系統的文件類型（55）
3．2 Linux系統的文件描述符（56）
3．3不帶緩存的文件I/O操作涉及的函數（ 56）
3．3．1 creat函數（57）
3．3．2 open函數（58）
3．3．3 read函數（61）
3．3．4 write函數（61）
3．3．5 lseek函數（ 61）
3．3．6 close函數（62）
3．3．7經典範例：文件複製（62）
3．4帶緩存的文件I/O操作涉及的函數（64）
3．4．1標準I/ O庫中的緩存類型（64）
3．4．2 fopen函數（66）
3．4．3 fclose函數（67）
3．4．4 fwrite函數（67）
3．4．5 fread函數（68）
3 ．4．6 fseek函數（69）
3．4．7 fgetc、getc和getchar函數（70）
3．4．8 fputc、putc和putchar函數（72）
3．4．9字符串讀取函數fgets與gets （74）
3．5格式化輸入/輸出函數（76）
3．5．1格式化輸入函數：scanf、fscanf和sscanf （76）
3．5．2格式化輸出函數：printf、fprintf和sprintf （78）
練習題3 （81）

第4章嵌入式開發板（83）
4．1嵌入式開發板簡介（83）
4．1．1嵌入式開發板的核心板（85）
4．1．2嵌入式開發板的底板（87）
4．2嵌入式Linux系統的安裝和嵌入式開發板的初步使用（92）
4．2．1在嵌入式開發板中安裝嵌入式Linux系統（92）
4．2．2嵌入式開發板的初步使用（93）
4．2．3文件傳輸（98）
4．3編譯方式（100）
練習題4 （102）

第5章嵌入式Linux接口編程：GPIO和PWM （103）
5．1示波器的基本用法（103）
5．1．1示波器簡介（103）
5．1．2示波器的觸發方式和触發條件（107）
5．1．3示波器的運算功能（109）
5．2 GPIO編程（ 110）
5．2．1 bsp_gpio接口函數簡介（112）
5．2．2 GPIO的輸入和輸出（114）
5．2．3通過示波器三種觸發方式觀察電壓信號波形（116）
5．3 PWM編程（118）
5．3．1 PWM原理（118）
5 ．3．2 bsp_pwm接口函數簡介（119）
5．3．3通過軟件PWM控制LED的亮滅（120）
5．3．4通過硬件PWM控制蜂鳴器的聲音（121）
5．3．5軟件PWM和硬件PWM的對比（123）
練習題5 （125）

第6章嵌入式Linux接口編程：UART （127）
6．1串行通信協議的基礎（127）
6．1．1串行通信協議的數據格式（127）
6．1．2串行通信協議的電氣規則和電路連接方式（129）
6．2 UART接口信號的波形分析（130）
6．2．1 UART接口信號的生成（130）
6 ．2．2通過示波器捕獲UART接口信號的波形（131）
6．2．3通過邏輯分析儀捕獲UART接口信號的波形（133）
6．3 UART編程（137）
6．3．1嵌入式Linux的UART接口函數（137）
6．3．2串口測試程序（138）
6．4藍牙模塊的原理與編程（141）
6．4．1藍牙模塊的原理（141）
6．4．2藍牙模塊的接口函數（141）
6．4．3藍牙模塊的編程（145）
6 ．5 485型溫濕度傳感器的原理與編程（148）
6．5．1 RS-485接口的通信原理（149）
6．5．2 485型溫濕度傳感器簡介（151）
6．5．3 485型溫濕度傳感器接口函數（152）
6．5．4 485型溫濕度傳感器的編程（155）
練習題6 （157）

第7章嵌入式Linux接口編程：I2C （159）
7．1 I2C總線協議的基礎（159）
7．1．1 I2C總線的物理層特點（160）
7．1．2 I2C總線的通信時序（160）
7．2 I2C總線的接口函數（163）
7．3通過邏輯分析儀測試I2C總線協議（167）
7．4 ADC和DAC的原理與編程（169）
7．4．1 PCF8591芯片的基礎知識（170）
7．4．2 PCF8591芯片的接口函數（172）
7．4．3 PCF8591芯片的編程（173）
7．5 E2PROM的原理與編程（175）
7．5．1 AT24C02芯片的基礎知識（176）
7．5．2 AT24C02芯片的接口函數（178）
7．5．3 AT24C02芯片的編程（179）
7 ．6 OLED顯示屏的原理與編程（181）
7．6．1 OLED顯示屏的原理（181）
7．6．2 OLED顯示屏的接口函數（183）
7．6．3 OLED顯示屏的編程（ 187）
練習題7 （190）

第8章嵌入式Linux接口編程：SPI （193）
8．1 SPI總線協議的基礎（193）
8．1．1 SPI總線的接口定義（193）
8．1．2單從機模式（194）
8．1．3多從機模式（194）
8．1．4 SPI總線的起始信號和停止信號（194）
8．1．5 SPI總線的數據有效性（194）
8．1．6 SPI總線的通信模式（195）
8．2 SPI總線的接口函數（196）
8．3通過邏輯分析儀測試SPI總線的信號波形（199）
8．4三軸加速度傳感器的原理與編程（201）
8．4．1 ADXL345芯片的工作原理（202）
8．4．2 ADXL345芯片的接口函數（206）
8．4．3 ADXL345芯片的編程（210）
8．5 UART、I2C和SPI的對比（213 ）
練習題8 （213）

第9章嵌入式系統的綜合設計（215）
9．1嵌入式系統開發流程（215）
9．2基於RS-485的分佈式溫濕度監控和報警系統（216）
9 ．2．1項目論證和需求（216）
9．2．2系統的總體設計（216）
9．2．3系統硬件的設計（217）
9．2．4系統通信協議的設計（218）
9． 2．5系統軟件的設計（220）
9．2．6系統的測試和調試（228）

附錄A底板電路圖（231）
參考文獻（233）