可信嵌入式系統開發——基於LoongArch+Linux的可信計算實踐

劉晉明、黃楷、黃斌、汪誌華、楊艷華

  • 出版商: 清華大學
  • 出版日期: 2026-02-01
  • 售價: $354
  • 語言: 簡體中文
  • ISBN: 7302707790
  • ISBN-13: 9787302707790
  • 相關分類: ARM
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可信嵌入式系統開發——基於LoongArch+Linux的可信計算實踐-preview-1

商品描述

目前,我國在可信計算方面的人才培養存在巨大缺口,將可信計算與嵌入式系統開發相結合的教材尚屬於空白,本教材以國產化 “龍芯”LoongArch架構CPU為基礎,將嵌入式開發技術與可信計算技術相結合,能夠為培訓掌握可信計算技術,開發嵌入式信創產品的專業人才培養提供有效支撐。 本教材的主要內容包含是三部分,第一部分是嵌入式系統基礎概念的介紹,包括:嵌入式系統的定義、特點和組成結構、嵌入式系統的發展和應用領域、嵌入式系統的開發流程、嵌入式處理器的典型架構、嵌入式操作系統特點等內容。以國產自主化處理器的代表——龍芯處理器為主,解讀LoongArch這一國產RISC架構,介紹尋址模式,對CISC、RISC和VLIW等主要指令集架構進行分析。 第二部分是嵌入式系統開發的介紹,包括:嵌入式開發環境部署、代碼編譯調試、make工具的使用,到linux系統下文件I/O操作、進程控制、守護進程開發、多線程編程、設備驅動開發、QT編程應用、系統啟動代碼分析、linux內核裁剪。 第三部分是可信計算的介紹,包括:可信計算發展歷程、可信根與可信鏈、可信結構體系,基於可信計算3.0技術框架。系統闡釋PCR平臺配置寄存器組的三個關鍵操作維度:讀取操作、數值擴展機制、持久化存儲策略,結合實操案例,搭建可信計算理論與硬件實踐之間的技術橋梁。通過可信計算在網絡傳輸和文件程序保護兩方面,講解可信計算的應用實例。

目錄大綱

目錄

第1章嵌入式系統概述

1.1嵌入式系統簡介

1.1.1嵌入式系統的定義

1.1.2嵌入式系統的特點

1.1.3嵌入式系統的組成

1.1.4嵌入式系統的發展

1.1.5嵌入式系統的典型應用場景

1.1.6嵌入式軟硬件系統的開發流程

1.2嵌入式處理器

1.2.1嵌入式處理器分類

1.2.2嵌入式處理器的典型架構

1.2.3嵌入式處理器的發展趨勢

1.3嵌入式操作系統

1.3.1嵌入式操作系統特點

1.3.2嵌入式操作系統分類

1.3.3典型嵌入式操作系統

1.4LoongArch龍芯架構處理器

1.4.1龍芯處理器發展史

1.4.2LoongArch指令集

1.5本章小結

習題1

第2章嵌入式程序設計基礎

2.1指令系統與尋址方式

2.1.1指令集架構介紹

2.1.2LoongArch的組成

2.1.3尋址模式

2.2匯編語言程序設計

2.2.1匯編語言編程簡介

2.2.2編寫匯編語言程序

2.3本章小結

習題2

第3章Linux下編程基礎

3.1交叉編譯環境

3.1.1交叉編譯器

3.1.2交叉編譯環境搭建

3.2常用編輯器

3.2.1vi

3.2.2vim

3.2.3Emacs

3.2.4gedit

3.3gcc編譯器

3.3.1gcc編譯器工作流程

3.3.2gcc編譯器使用選項

3.4gdb調試器

3.4.1gdb調試器常用命令

3.4.2gdb調試器工作流程

3.5make工程管理器

3.5.1makefile基礎

3.5.2makefile語法

3.5.3makefile模式規則

3.5.4makefile隱式規則

3.5.5偽目標

3.5.6make管理器的使用

3.6本章小結

習題3

第4章文件I/O編程

4.1Linux系統調用及應用編程接口

4.1.1Linux系統調用

4.1.2應用編程接口

4.2Linux中文件及文件描述符概述

4.3底層文件I/O操作

4.3.1基本文件操作

4.3.2文件鎖

4.3.3多路復用

4.4嵌入式Linux串口應用編程

4.4.1串口概述

4.4.2串口設置

4.4.3串口的使用

4.5標準I/O編程

4.5.1基本操作

4.5.2其他操作

4.6本章小結

習題4

第5章進程控制

5.1Linux進程概述

5.2Linux進程控制編程

5.2.1進程的創建

5.2.2進程的等待

5.2.3進程的終止

5.2.4進程間的通信

5.3Linux守護進程

5.4本章小結

習題5

第6章多線程編程

6.1Linux線程概述

6.2Linux線程編程

6.3多線程的同步與互斥

6.3.1互斥鎖

6.3.2信號量

6.3.3條件變量

6.3.4讀寫鎖

6.4本章小結

習題6

第7章嵌入式Linux設備驅動開發

7.1設備驅動概述 

7.1.1設備類型

7.1.2主次設備號

7.1.3內核模塊

7.2最簡內核模塊示例 

7.2.1內核模塊程序結構

7.2.2內核模塊加載過程

7.2.3內核模塊卸載過程

7.3字符設備驅動

7.3.1重要的數據結構

7.3.2設備號與設備註冊

7.3.3字符設備驅動開發

7.3.4字符設備驅動測試

7.4本章小結

習題7

第8章系統啟動代碼分析

8.1系統啟動流程

8.1.1BIOS

8.1.2Bootloader

8.1.3內核加載

8.1.4根文件系統加載

8.1.5用戶程序加載

8.2PMON簡介

8.2.1PMON目錄結構

8.2.2PMON啟動過程

8.2.3PMON開機界面

8.3PMON常見環境變量和命令

8.3.1PMON常見環境變量

8.3.2PMON常見命令

8.4PMON編譯燒寫

8.4.1PMON編譯

8.4.2PMON燒錄

8.5本章小結

習題8

第9章Linux內核裁剪

9.1Linux內核分析

9.1.1Linux目錄結構

9.1.2Linux內核配置機制

9.2Linux內核定制裁剪

9.2.1Linux內核編譯環境搭建

9.2.2Linux內核裁剪配置

9.2.3Linux內核交叉編譯

9.3Linux根文件系統定制

9.3.1Linux根文件系統

9.3.2Buildroot文件系統編譯

9.3.3Yocto文件系統編譯

9.4本章小結

習題9

第10章Qt圖形編程基礎

10.1Qt的介紹

10.1.1Qt簡介及其在嵌入式系統中的應用

10.1.2Qt安裝配置流程

10.1.3Qt基本概念: 信號與槽機制、事件驅動模型

10.1.4Qt窗口部件和布局管理

10.1.5簡單的GUI程序示例

10.2Qt移植過程

10.2.1在嵌入式系統中的移植和部署

10.2.2與嵌入式設備的交互

10.3本章小結

習題10

第11章可信計算基礎

11.1可信計算定義

11.2可信計算發展歷程

11.3可信根與可信鏈

11.3.1可信根

11.3.2可信鏈

11.3.3可信度量

11.3.4完整性度量

11.4可信體系結構

11.4.1可信密碼模塊

11.4.2可信平臺控制模塊

11.4.3可信主板

11.4.4可信軟件棧

11.4.5可信網絡連接

11.5本章小結

習題11

第12章可信密碼模塊的平臺配置寄存器

12.1哈希值擴展

12.2實驗平臺與可信計算軟件安裝

12.3TCM平臺配置寄存器的使用

12.4TCM的持久化存儲使用

12.5本章小結

習題12

第13章可信計算的應用

13.1可信計算遠程證明

13.1.1TCM的遠程證明概念

13.1.2TCM中遠程證明的相關機制

13.1.3TCM遠程證明的相關操作

13.2可信計算程序應用

13.2.1應用程序靜態可信驗證

13.2.2白名單機制與完整性保護

13.2.3應用程序進程保護

13.2.4應用程序訪問控制

13.3本章小結

習題13