嵌入式Linux基礎(chǔ)教程（第2版）

第1章 入門
1.1 為什么選擇Linux
1.2 嵌入式Linux現(xiàn)狀
1.3 開源和GPL
1.4 標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)組織
1.4.1 Linux標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)
1.4.2 Linux基金會
1.4.3 電信級Linux
1.4.4 移動Linux計劃：Moblin
1.4.5 服務(wù)可用性論壇
1.5 小結(jié)
第2章 綜述
2.1 嵌入與非嵌入
2.2 剖析嵌入式系統(tǒng)
2.2.1 典型的嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境
2.2.2 啟動目標(biāo)板
2.2.3 引導(dǎo)內(nèi)核
2.2.4 內(nèi)核初始化：概述
2.2.5 第一個用戶空間進(jìn)程：init
2.3 存儲
2.3.1 閃存
2.3.2 NAND型閃存
2.3.3 閃存的用途
2.3.4 閃存文件系統(tǒng)
2.3.5 內(nèi)存空間
2.3.6 執(zhí)行上下文
2.3.7 進(jìn)程虛擬內(nèi)存
2.3.8 交叉開發(fā)環(huán)境
2.4 嵌入式Linux發(fā)行版
2.4.1 商業(yè)Linux發(fā)行版
2.4.2 打造自己的Linux發(fā)行版
2.5 小結(jié)
第3章 處理器基礎(chǔ)
3.1 獨立處理器
3.1.1 IBM 970FX
3.1.2 英特爾奔騰M
3.1.3 英特爾凌動TM
3.1.4 飛思卡爾MPC7448
3.1.5 配套芯片組
3.2 集成處理器：片上系統(tǒng)
3.2.1 Power架構(gòu)
3.2.2 飛思卡爾Power架構(gòu)
3.2.3 飛思卡爾PowerQUICC I
3.2.4 飛思卡爾PowerQUICC II
3.2.5 PowerQUICC II Pro
3.2.6 飛思卡爾PowerQUICC III
3.2.7 飛思卡爾QorIQTM
3.2.8 AMCC Power架構(gòu)
3.2.9 MIPS
3.2.10 Broadcom MIPS
3.2.11 其他MIPS
3.2.12 ARM
3.2.13 德州儀器ARM
3.2.14 飛思卡爾ARM
3.2.15 其他ARM處理器
3.3 其他架構(gòu)
3.4 硬件平臺
3.4.1 CompactPCI
3.4.2 ATCA
3.5 小結(jié)
第4章 Linux內(nèi)核：不同的視角
4.1 背景知識
4.1.1 內(nèi)核版本
4.1.2 內(nèi)核源碼庫
4.1.3 使用git下載內(nèi)核代碼
4.2 Linux內(nèi)核的構(gòu)造
4.2.1 頂層源碼目錄
4.2.2 編譯內(nèi)核
4.2.3 內(nèi)核主體：vmlinux
4.2.4 內(nèi)核鏡像的組成部分
4.2.5 子目錄的布局
4.3 內(nèi)核構(gòu)建系統(tǒng)
4.3.1 .config文件
4.3.2 配置編輯器
4.3.3 Makefile目標(biāo)
4.4 內(nèi)核配置
4.4.1 定制配置選項
4.4.2 內(nèi)核Makefile
4.5 內(nèi)核文檔
4.6 獲得定制的Linux內(nèi)核
4.7 小結(jié)
第5章 內(nèi)核初始化
5.1 合成內(nèi)核鏡像：Piggy及其他
5.1.1 Image對象
5.1.2 與具體架構(gòu)相關(guān)的對象
5.1.3 啟動加載程序
5.1.4 引導(dǎo)消息
5.2 初始化時的控制流
5.2.1 內(nèi)核入口：head.o
5.2.2 內(nèi)核啟動：main.c
5.2.3 架構(gòu)設(shè)置
5.3 內(nèi)核命令行的處理
5.4 子系統(tǒng)初始化
5.5 init線程
5.5.1 通過initcalls進(jìn)行初始化
5.5.2 initcall_debug
5.5.3 最后的引導(dǎo)步驟
5.6 小結(jié)
第6章 用戶空間初始化
6.1 根文件系統(tǒng)
6.1.1 FHS：文件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)
6.1.2 文件系統(tǒng)布局
6.1.3 最小化的文件系統(tǒng)
6.1.4 嵌入式根文件系統(tǒng)帶來的挑戰(zhàn)
6.1.5 試錯法
6.1.6 自動化文件系統(tǒng)構(gòu)建工具
6.2 內(nèi)核的最后一些引導(dǎo)步驟
6.2.1 第一個用戶空間程序
6.2.2 解決依賴關(guān)系
6.2.3 定制的初始進(jìn)程
6.3 init進(jìn)程
6.3.1 inittab
6.3.2 Web服務(wù)器啟動腳本示例
6.4 初始RAM磁盤
6.4.1 使用initrd進(jìn)行引導(dǎo)
6.4.2 引導(dǎo)加載程序?qū)nitrd的支持
6.4.3 initrd的奧秘所在：linuxrc
6.4.4 initrd探究
6.4.5 構(gòu)造initrd鏡像
6.5 使用initramfs
6.6 關(guān)機(jī)
6.7 小結(jié)
第7章 引導(dǎo)加載程序
7.1 引導(dǎo)加載程序的作用
7.2 引導(dǎo)加載程序帶來的挑戰(zhàn)
7.2.1 DRAM控制器
7.2.2 閃存與RAM
7.2.3 鏡像的復(fù)雜性
7.2.4 執(zhí)行環(huán)境
7.3 通用引導(dǎo)加載程序：Das U-Boot
7.3.1 獲取U-Boot
7.3.2 配置U-Boot
7.3.3 U-Boot的監(jiān)控命令
7.3.4 網(wǎng)絡(luò)操作
7.3.5 存儲子系統(tǒng)
7.3.6 從磁盤引導(dǎo)
7.4 移植U-Boot
7.4.1 EP405的U-Boot移植
7.4.2 U-Boot Makefile中的配置目標(biāo)
7.4.3 EP405的第一次構(gòu)建
7.4.4 EP405 處理器初始化
7.4.5 與具體板卡相關(guān)的初始化
7.4.6 移植總結(jié)
7.4.7 U-Boot鏡像格式
7.5 設(shè)備樹對象（扁平設(shè)備樹）
7.5.1 設(shè)備樹源碼
7.5.2 設(shè)備樹編譯器
7.5.3 使用DTB的其他內(nèi)核鏡像
7.6 其他引導(dǎo)加載程序
7.6.1 Lilo
7.6.2 GRUB
7.6.3 其他更多的引導(dǎo)加載程序
7.7 小結(jié)
第8章 設(shè)備驅(qū)動程序基礎(chǔ)
8.1 設(shè)備驅(qū)動程序的概念
8.1.1 可加載模塊
8.1.2 設(shè)備驅(qū)動程序架構(gòu)
8.1.3 最小設(shè)備驅(qū)動程序示例
8.1.4 模塊構(gòu)建的基礎(chǔ)設(shè)施
8.1.5 安裝設(shè)備驅(qū)動程序
8.1.6 加載模塊
8.1.7 模塊參數(shù)
8.2 模塊工具
8.2.1 insmod
8.2.2 lsmod
8.2.3 modprobe
8.2.4 depmod
8.2.5 rmmod
8.2.6 modinfo
8.3 驅(qū)動程序方法
8.3.1 驅(qū)動程序中的文件系統(tǒng)操作
8.3.2 設(shè)備號的分配
8.3.3 設(shè)備節(jié)點和mknod
8.4 綜合應(yīng)用
8.5 在內(nèi)核源碼樹外構(gòu)建驅(qū)動
8.6 設(shè)備驅(qū)動程序和GPL
8.7 小結(jié)
第9章 文件系統(tǒng)
9.1 Linux文件系統(tǒng)概念
9.2 ext2
9.2.1 掛載文件系統(tǒng)
9.2.2 檢查文件系統(tǒng)的完整性
9.3 ext3
9.4 ext4
9.5 ReiserFS
9.6 JFFS2
9.7 cramfs
9.8 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)
9.9 偽文件系統(tǒng)
9.9.1 /proc文件系統(tǒng)
9.9.2 sysfs
9.10 其他文件系統(tǒng)
9.11 創(chuàng)建簡單的文件系統(tǒng)
9.12 小結(jié)
第10章 MTD子系統(tǒng)
10.1 MTD概述
10.1.1 開啟MTD服務(wù)
10.1.2 MTD基礎(chǔ)
10.1.3 在目標(biāo)板上配置MTD
10.2 MTD分區(qū)
10.2.1 使用Redboot分區(qū)表進(jìn)行分區(qū)
10.2.2 使用內(nèi)核命令行傳遞分區(qū)信息
10.2.3 映射驅(qū)動
10.2.4 閃存芯片驅(qū)動
10.2.5 與具體板卡相關(guān)的初始化
10.3 MTD工具
10.4 UBI文件系統(tǒng)
10.4.1 配置UBIFS
10.4.2 構(gòu)建UBIFS鏡像
10.4.3 使用UBIFS作為根文件系統(tǒng)
10.5 小結(jié)
第11章 BusyBox
11.1 BusyBox簡介
11.2 BusyBox的配置
11.3 BusyBox的操作
11.3.1 BusyBox的init
11.3.2 rcS初始化腳本示例
11.3.3 BusyBox在目標(biāo)板上的安裝
11.3.4 BusyBox小應(yīng)用
11.4 小結(jié)
第12章 嵌入式開發(fā)環(huán)境
12.1 交叉開發(fā)環(huán)境
12.2 對主機(jī)系統(tǒng)的要求
12.3 為目標(biāo)板提供服務(wù)
12.3.1 TFTP服務(wù)器
12.3.2 BOOTP/DHCP 服務(wù)器
12.3.3 NFS服務(wù)器
12.3.4 目標(biāo)板使用NFS掛載根文件系統(tǒng)
12.3.5 U-Boot中使用NFS掛載根文件系統(tǒng)的例子
12.4 小結(jié)
第13章 開發(fā)工具
13.1 GNU調(diào)試器（GDB）
13.1.1 調(diào)試核心轉(zhuǎn)儲
13.1.2 執(zhí)行GDB
13.1.3 GDB中的調(diào)試會話
13.2 數(shù)據(jù)顯示調(diào)試器
13.3 cbrowser/cscope
13.4 追蹤和性能評測工具
13.4.1 strace
13.4.2 strace命令行選項
13.4.3 ltrace
13.4.4 ps
13.4.5 top
13.4.6 mtrace
13.4.7 dmalloc
13.4.8 內(nèi)核oops
13.5 二進(jìn)制工具
13.5.1 readelf
13.5.2 使用readelf查看調(diào)試信息
13.5.3 objdump
13.5.4 objcopy
13.6 其他二進(jìn)制實用程序
13.6.1 strip
13.6.2 addr2line
13.6.3 strings
13.6.4 ldd
13.6.5 nm
13.6.6 prelink
13.7 小結(jié)
第14章 內(nèi)核調(diào)試技術(shù)
14.1 內(nèi)核調(diào)試帶來的挑戰(zhàn)
14.2 使用KGDB進(jìn)行內(nèi)核調(diào)試
14.2.1 KGDB的內(nèi)核配置
14.2.2 在開啟KGDB時引導(dǎo)目標(biāo)板
14.2.3 一些有用的內(nèi)核斷點
14.2.4 KGDB與控制臺共享一個串行端口
14.2.5 調(diào)試非常早期的內(nèi)核代碼
14.2.6 主線內(nèi)核對KGDB的支持
14.3 內(nèi)核調(diào)試技術(shù)
14.3.1 gdb遠(yuǎn)程串行協(xié)議
14.3.2 調(diào)試優(yōu)化的內(nèi)核代碼
14.3.3 GDB的用戶自定義命令
14.3.4 有用的內(nèi)核GDB宏
14.3.5 調(diào)試可加載模塊
14.3.6 printk調(diào)試
14.3.7 Magic SysReq key
14.4 硬件輔助調(diào)試
14.4.1 使用JTAG探測器對閃存進(jìn)行編程
14.4.2 使用JTAG探測器進(jìn)行調(diào)試
14.5 不能啟動的情況
14.5.1 早期的串行端口調(diào)試輸出
14.5.2 轉(zhuǎn)儲printk的日志緩沖區(qū)
14.5.3 使用KGDB調(diào)試內(nèi)核異常
14.6 小結(jié)
第15章 調(diào)試嵌入式Linux應(yīng)用程序
15.1 目標(biāo)調(diào)試
15.2 遠(yuǎn)程(交叉)調(diào)試
15.3 調(diào)試共享程序庫
15.4 調(diào)試多個任務(wù)
15.4.1 調(diào)試多個進(jìn)程
15.4.2 調(diào)試多線程應(yīng)用程序
15.4.3 調(diào)試引導(dǎo)加載程序/閃存代碼
15.5 其他遠(yuǎn)程調(diào)試選項
15.5.1 使用串行端口進(jìn)行調(diào)試
15.5.2 附著到運行的進(jìn)程上
15.6 小結(jié)
第16章 開源構(gòu)建系統(tǒng)
16.1 為什么使用構(gòu)建系統(tǒng)
16.2 Scratchbox
16.2.1 安裝Scratchbox
16.2.2 創(chuàng)建一個交叉編譯目標(biāo)
16.3 Buildroot
16.3.1 安裝Buildroot
16.3.2 配置Buildroot
16.3.3 構(gòu)建Buildroot
16.4 OpenEmbedded
16.4.1 OpenEmbedded的組成
16.4.2 BitBake元數(shù)據(jù)
16.4.3 配方基礎(chǔ)
16.4.4 任務(wù)
16.4.5 類
16.4.6 配置元數(shù)據(jù)
16.4.7 構(gòu)建鏡像
16.5 小結(jié)
第17章 實時Linux
17.1 什么是實時
17.1.1 軟實時
17.1.2 硬實時
17.1.3 Linux調(diào)度
17.1.4 延時
17.2 內(nèi)核搶占
17.2.1 搶占的障礙
17.2.2 搶占模式
17.2.3 SMP內(nèi)核
17.2.4 搶占延時的根源
17.3 實時內(nèi)核補丁
17.3.1 實時補丁的特性
17.3.2 O(1)調(diào)度器
17.3.3 創(chuàng)建實時進(jìn)程
17.4 實時內(nèi)核的性能分析
17.4.1 使用Ftrace追蹤內(nèi)核行為
17.4.2 檢測搶占被關(guān)閉的延時
17.4.3 檢測喚醒延時
17.4.4 檢測中斷被關(guān)閉的延時
17.4.5 檢測Soft Lockup
17.5 小結(jié)
第18章 通用串行總線
18.1 USB概述
18.1.1 USB的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
18.1.2 USB的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
18.1.3 USB版本
18.1.4 USB連接器
18.1.5 USB線纜
18.1.6 USB模式
18.2 配置USB
18.3 sysfs和USB設(shè)備命名
18.4 實用的USB工具
18.4.1 USB文件系統(tǒng)
18.4.2 使用usbview
18.4.3 USB 實用程序(lsusb)
18.5 通用USB子系統(tǒng)
18.5.1 USB大容量存儲類
18.5.2 USB HID類
18.5.3 USB CDC類驅(qū)動
18.5.4 USB網(wǎng)絡(luò)支持
18.6 USB調(diào)試
18.6.1 usbmon
18.6.2 實用USB雜記
18.7 小結(jié)
第19章 udev
19.1 什么是udev
19.2 設(shè)備發(fā)現(xiàn)
19.3 udev的默認(rèn)行為
19.4 理解udev規(guī)則
19.4.1 Modalias
19.4.2 典型的udev規(guī)則配置
19.4.3 udev的初始系統(tǒng)設(shè)置
19.5 加載平臺設(shè)備驅(qū)動程序
19.6 定制udev的行為
19.7 持久的設(shè)備命名
19.8 udev和busybox配合使用
19.8.1 busybox mdev
19.8.2 配置mdev
19.9 小結(jié)
附錄A 可配置的U-Boot命令
附錄B BusyBox命令
附錄C SDRAM接口注意事項
附錄D 開源資源
附錄E 簡單的BDI-2000配置文件