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《ARM Cortex-A8嵌入式係統開發與實踐:WinCE與Android平颱》涵蓋Android和WinCE兩大係統,最新Android係統實戰演練,詳解ARM Cortex-A8應用係統,最新最全的高端嵌入式係統學習寶典。如今已經是Cortex-A8的時代。
內容簡介
《ARM Cortex-A8嵌入式係統開發與實踐:WinCE與Android平颱》以飛思卡爾應用處理器i.MX51為例,全麵係統地講述基於新一代高性能ARM Cortex-A8內核應用處理器以及WinCE 6.0和Android 係統的軟硬件係統開發指導。具體內容包括:以i.MX51應用處理器為例介紹基於Cortex-A8內核的高性能應用處理器典型的功能模塊,開發係統的主要硬件功能模塊的結構與工作原理,典型硬件係統與典型應用;WinCE 6.0在Cortex-A8係統上的移植與開發,係統地講述Windows Embedded CE 6.0的體係結構、係統安裝、環境設置,在i.MX51開發係統下的軟件包的編譯和調試,主要功能模塊驅動程序的詳細描述與開發指導,以及典型的嵌入式係統Wince 6.0 應用開發例程;Android 2.2在Cortex-A8係統的移植與開發,係統講述Android體係結構、開發環境與編譯,Android BSP的移植與開發(包含Bootloader、內核移植、HAL實現等),以及Android應用程序開發指導。
《ARM Cortex-A8嵌入式係統開發與實踐:WinCE與Android平颱》可作為工程技術人員學習最新的Cortex-A8高端嵌入式係統軟硬件開發技術的入門教材,掌握WinCE 6.0以及Android係統在高端應用處理器係統上的實戰演練,也可作為工程技術人員在實際工作中針對智能手持設備(平闆電腦、智能手機)、高端嵌入式設備、汽車信息娛樂設備等係統開發的參考書。
內頁插圖
目錄
前言
第1章 基於Cortex—A8的Freescale i.MX51體係構架
1.1 i.MX51係統框圖與功能簡介
1.1.1 i.MX51應用處理器的應用
1.1.2 i.MX5l應用處理器CPU的結構
1.1.3 i.MX51應用處理器的多媒體能力
1.1.4 i.MX5l應用處理器的物理性能及擴展能力
1.1.5 i.MX51應用處理器的特點
1.2 ARM Correx.A8內核(CPU、Cache、NEON、VFP和ETM)
1.3 i.MX51應用處理器中的IPU與VPU單元
1.3.1 圖像處理單元IPU
1.3.2 視頻處理單元VPI
1.4 i.MX5l應用處理器的圖形處理(GPU)功能
1.4.1 3D圖形處理單元(3D GPU)
1.4.2 2D圖形處理單元(2D GPU)
1.5 i.MX51應用處理器的輸入輸齣接口
1.6 i.MX51應用處理器的時鍾、電源與JTAG口
1.7 i.MX5 l應用處理器的典型係統
1.8 參考文獻
第2章 基於i.MX51的係統硬件介紹
2.1 內容概述
2.2 硬件係統的總體框圖和功能組成
2.3 i.MX51應用處理器的啓動模式設置
2.4 存儲器 部分(DDR2、SPI NOR、NAND Flash)
2.4.1 DDR2 SDRAM
2.4.2 NAND Flash
2.4.3 SPI NOR
2.5 電源管理
2.5.1 MC13892的電源輸齣
2.5.2 i.MX5l與MC13892之間的信號接口控製
2.5.3 電池充放電電路
2.5.4 電阻觸摸屏接口電路
2.6 USB接口
2.6.1 USB的定義
2.6.2 USB標準簡介
2.6.3 USB-OTG設計
2.6.4 USB—HS設計
2.6.5 USB擴展接口
2.7 DVI顯示接口
2.8 MMC/SD卡接口
2.9 LIART調試串口和JTAG調試口
2.10 Etheraaet網口
2.11 Audio CODEC與音頻輸入輸齣
2.12 Camera接口
2.13 鍵盤功能
2.14 擴展接口
2.14.1 Bluetooth和WIFI擴展接口
2.14.2 3G擴展接口
2.15 參考文獻
第3章 基於Coitex.A8 i.MX51的WinCE6.0係統移植與開發
3.1 Windows Embedded CE 6.0介紹
3.1.1 WinCE 6.0簡介
3.1.2 WinCE 6.0的安裝
3.1.3 WinCE 6.0編譯環境
3.1.4 WinCE 6.0體係架構
3.2 WinCE 6.0軟件開發包的安裝、編譯、下載與調試
3.2.1 WinCE 6.0軟件開發包的安裝
3.2.2 WinCE 6.0軟件開發包的編譯
3.2.3 WinCE 6.0軟件開發包的鏡像下載
3.2.4 WinCE 6.0軟件開發包的調試
3.3 基於怡鼎.MX5l開發係統的WinCE 6.0的Bootloader
3.3.1 i.MX51芯片內部Bootloader
3.3.2 怡鼎MX51 WINCE軟件開發包的XLDR
3.3.3 怡鼎MX5 1 WinCE 6.0軟件開發包的EBOOT
3.4 WinCE 6.0 OEM適配層
3.4.1 Windows CE操作係統的啓動順序
3.4.2 OAL的電源管理
3.5 WinCE 6.O驅動概述
3.5.1 文件係統驅動、綫程驅動與本地驅動
3.5.2 用戶模式驅動與內核模式驅動
3.5.3 加載驅動
3.5.4 驅動的中斷處理
3.5.5 驅動的電源管理
3.6 怡鼎MX51 WinCE 6.0驅動詳述
3.6.1 音頻編解碼器驅動
3.6.2 顯示驅動
3.6.3 攝影頭驅動
3.6.4 eSDHC驅動
3.6.5 網絡驅動
3.6.6 電源管理芯片驅動
3.6.7 USB OTG驅動
3.7 WinCE 6.0應用程序開發與實踐
3.7.1 導齣並安裝SDK
3.7.2 使用SDK編譯I~ello World
3.7.3 使用PB編譯VPI_J測試代碼
3.7.4 使用PB編譯OpenGLES 2.0 3D應用程序
3.7.5 多媒體
3.8 參考文獻
第4章 基於Cortex.A8的i.MX51的Android係統移植與應用程序開發
4.1 Android簡介
4.1.1 Android係統架構
4.1.2 Android核心組件
4.1.3 Android應用程序基礎
4.2 基於i.MX5 1的怡鼎Android係統使用介紹
4.3 Android係統的開發環境及編譯
4.3.1 搭建PC開發環境
4.3.2 獲取Android官方代碼
4.3.3 應用怡鼎補丁
4.3.4 Android源代碼結構
4.3.5 源代碼編譯
4.4 Linux內核及驅動程序
4.4.1 Linux內核簡介
4.4.2 Linux驅動程序簡介
4.5 Android BSP移植與開發
4.5.1 Bootloader
4.5.2 Android內核移植
4.5.3 Android HAL移植與實現
4.5.4 常見問題
4.6 Android應用程序開發
4.6.1 搭建應用程序開發環境
4.6.2 Hello World應用程序
4.6.3 多媒體播放應用程序
4.6.4 瀏覽器應用程序
4.6.5 3D應用程序
4.7 本章小結
4.8 參考文獻
前言/序言
ARM Cortex-A8嵌入式係統開發與實踐:WinCE與Android平颱 一、 引言:開啓嵌入式開發新紀元 隨著科技的飛速發展,嵌入式係統已滲透到我們生活的方方麵麵,從智能手機、平闆電腦到物聯網設備、汽車電子,無處不見其身影。 ARM Cortex-A8處理器作為一款高性能、低功耗的處理器核心,憑藉其強大的處理能力和廣泛的應用前景,在嵌入式領域占據著舉足輕重的地位。而Windows CE(WinCE)和Android作為兩大主流的嵌入式操作係統,為Cortex-A8平颱的開發提供瞭豐富的軟硬件支持。 本書正是基於ARM Cortex-A8處理器,深入探討WinCE和Android兩大平颱下的嵌入式係統開發與實踐。本書旨在為讀者提供一套係統、全麵、實用的嵌入式開發指南,幫助讀者掌握Cortex-A8平颱的硬件特性,理解WinCE和Android操作係統的核心原理,並能夠獨立完成嵌入式産品的設計、開發、調試與部署。 二、 本書的價值與讀者定位 本書的獨特價值在於,它不僅僅是理論的堆砌,更注重實踐的指導。通過大量的案例分析和實例演示,讀者可以親手體驗嵌入式開發的樂趣,並將所學知識融會貫通,解決實際開發中遇到的問題。 本書適閤以下人群閱讀: 嵌入式係統工程師: 想要深入瞭解ARM Cortex-A8處理器架構,掌握WinCE和Android開發技能,提升嵌入式開發能力的工程師。 軟件開發者: 希望跨入嵌入式領域,學習嵌入式操作係統和硬件交互的軟件開發者。 硬件工程師: 需要瞭解嵌入式軟件開發流程,以便更好地與軟件團隊協作,完成産品集成的硬件工程師。 高校學生: 學習嵌入式係統、操作係統、計算機體係結構等相關課程的學生,本書將為他們提供寶貴的實踐參考。 嵌入式係統愛好者: 對嵌入式技術充滿熱情,希望自主學習和實踐嵌入式開發的個人。 三、 書籍內容概覽:層層深入,循序漸進 本書內容結構清晰,邏輯性強,從基礎知識到高級應用,層層深入,確保讀者能夠逐步掌握嵌入式開發的核心技能。 第一部分:ARM Cortex-A8架構與嵌入式開發基礎 本部分將為讀者打下堅實的理論基礎,為後續的係統開發做好鋪墊。 ARM Cortex-A8處理器核心詳解: 深入解析Cortex-A8的微架構,包括流水綫、緩存、MMU(內存管理單元)等關鍵組件,幫助讀者理解其高性能和低功耗的實現機製。 講解Cortex-A8的指令集架構(ISA),包括Thumb-2指令集,以及寄存器、尋址模式等,為匯編語言編程和底層開發提供理論支撐。 介紹Cortex-A8的異常和中斷處理機製,這是嵌入式係統中實現實時響應和錯誤處理的關鍵。 探討Cortex-A8的電源管理策略,包括各種低功耗模式,對於資源受限的嵌入式設備至關重要。 分析Cortex-A8與其他ARM處理器核心的對比,幫助讀者理解Cortex-A8在性能、功耗和成本上的優勢。 嵌入式開發環境搭建: 詳細指導讀者如何配置cross-compilation(交叉編譯)環境,包括安裝GCC、GDB等開發工具鏈,以及配置交叉編譯器和調試器。 介紹常用的嵌入式Linux和Windows CE開發工具,例如Buildroot、Yocto Project(用於Linux)以及Microsoft Visual Studio(用於WinCE)。 演示如何使用仿真器(如QEMU)進行軟件調試和原型開發,降低硬件依賴性,提高開發效率。 講解開發闆的選型與基本配置,介紹SD卡、NAND Flash等存儲介質的燒寫方法,幫助讀者快速搭建實際開發平颱。 嵌入式C/C++編程進階: 復習和鞏固嵌入式C/C++編程中的關鍵概念,如指針、內存管理、位操作等。 強調嵌入式環境下代碼優化技巧,包括減少內存占用、提高執行效率的方法。 介紹多綫程和進程間通信(IPC)在嵌入式係統中的應用,以及同步機製(如互斥鎖、信號量)的正確使用。 講解嵌入式係統中常用的數據結構和算法,以及如何根據實際需求進行選擇和優化。 討論異常處理和錯誤恢復機製,提高嵌入式程序的健壯性。 第二部分:Windows CE(WinCE)平颱嵌入式係統開發 本部分將聚焦於WinCE操作係統,帶領讀者深入探索其在Cortex-A8平颱上的開發技術。 Windows CE操作係統核心剖析: 介紹WinCE的內核架構,包括進程管理、綫程調度、內存管理、文件係統等核心模塊。 講解WinCE的設備驅動模型(WDM),以及如何編寫和集成設備驅動程序,實現對硬件的訪問和控製。 探討WinCE的API(應用程序編程接口),包括Win32 API的子集以及WinCE特有的API,為應用程序開發提供指導。 介紹WinCE的圖形用戶界麵(GUI)框架,如GDI(圖形設備接口)和窗口管理,以及如何構建用戶友好的界麵。 分析WinCE的通信協議棧,包括TCP/IP、Bluetooth、Wi-Fi等,為網絡通信和無綫連接提供支持。 WinCE應用程序開發實踐: 詳細演示如何使用Microsoft Visual Studio和eVC++(Embedded Visual C++)進行WinCE應用程序的開發。 通過實際項目案例,講解如何開發各種類型的WinCE應用,如數據顯示、用戶交互、文件管理等。 指導讀者如何進行WinCE應用程序的調試,包括遠程調試、性能分析和內存泄漏檢測。 介紹WinCE的係統服務和後颱任務開發,實現復雜的功能和係統管理。 探討WinCE的更新和部署策略,包括OS鏡像的生成和更新機製。 WinCE設備驅動開發: 深入講解WinCE驅動程序的開發流程,包括驅動程序的結構、入口函數、迴調函數等。 演示如何編寫與特定硬件(如GPIO、UART、SPI、I2C、ADC/DAC)交互的驅動程序。 講解如何使用Windows Driver Model (WDM) 開發框架,簡化驅動程序的編寫。 介紹驅動程序的調試技巧,包括內核調試和驅動程序測試。 探討驅動程序的資源管理和功耗優化。 第三部分:Android平颱嵌入式係統開發 本部分將轉嚮更為主流的Android操作係統,講解其在Cortex-A8平颱上的開發實踐。 Android操作係統架構與原理: 深入解析Android的整體架構,包括Linux內核、HAL(硬件抽象層)、Android運行時(ART/Dalvik)、框架層、應用層。 講解Linux內核在Android中的作用,以及Android如何利用Linux的進程管理、內存管理、文件係統等特性。 介紹Android的HAL層,以及它如何屏蔽底層硬件差異,為上層應用提供統一的接口。 深入理解Android應用框架(Application Framework),包括Activity、Service、Broadcast Receiver、Content Provider等四大組件。 探討Android的生命周期管理,以及應用程序的啓動、運行、暫停、停止和銷毀過程。 Android應用程序開發(Native & Java): Java開發: 詳細介紹使用Android Studio進行Java/Kotlin應用程序開發,包括XML布局設計、UI控件使用、事件處理等。 Native開發: 講解使用NDK(Native Development Kit)進行C/C++開發,實現高性能計算、訪問底層硬件、優化應用性能。 通過實際案例,演示如何開發各種Android應用,如多媒體播放、網絡通信、傳感器應用等。 講解Android應用程序的調試技巧,包括Logcat、Android Studio的調試器、CPU/內存分析工具。 介紹Android應用的發布和打包(APK文件),以及應用商店的發布流程。 Android設備驅動與底層開發: 講解Android下的設備驅動模型,如何編寫和集成Linux內核模塊驅動,以及HAL層的實現。 演示如何開發針對Cortex-A8平颱的設備驅動,例如攝像頭驅動、音頻驅動、觸摸屏驅動等。 介紹Android的Bootloader、Kernel、Rootfs的構建與燒寫,掌握整個係統的啓動流程。 講解Android的進程管理和係統服務,如何開發係統級的後颱服務。 探討Android的電源管理、性能優化和安全機製,為嵌入式設備的穩定運行提供保障。 第四部分:嵌入式係統集成與項目實踐 本部分將把前麵學到的知識融會貫通,通過完整的項目實踐,讓讀者全麵掌握嵌入式係統的開發流程。 項目案例一:基於Cortex-A8和WinCE的智能傢居控製器開發 詳細介紹智能傢居控製器的硬件選型和設計。 指導讀者如何開發WinCE應用程序,實現設備狀態的監控、指令的發送等功能。 講解如何編寫與傳感器、執行器交互的WinCE設備驅動。 演示如何實現遠程控製和網絡通信功能。 項目案例二:基於Cortex-A8和Android的便攜式醫療設備開發 介紹便攜式醫療設備的核心功能和硬件組成。 指導讀者如何開發Android應用程序,實現數據采集、顯示、分析等功能。 講解如何利用Android NDK進行高性能的數據處理。 演示如何通過藍牙或Wi-Fi與其他設備進行數據交換。 係統集成與優化: 講解嵌入式係統集成中的常見問題,如硬件與軟件的協同工作、接口匹配等。 介紹係統性能的評估方法,如啓動時間、響應速度、功耗等。 指導讀者如何對係統進行性能優化,包括代碼優化、驅動優化、係統配置優化。 探討嵌入式係統的可靠性和穩定性測試方法。 未來展望與技術趨勢: 分析嵌入式係統未來的發展趨勢,如物聯網、人工智能、邊緣計算等。 介紹新的ARM處理器架構和操作係統技術。 鼓勵讀者持續學習和探索,跟上技術發展的步伐。 四、 附錄 ARM Cortex-A8指令集參考 常用WinCE API速查錶 常用Android API速查錶 開發闆資源列錶 推薦參考網站與社區 五、 總結:掌握核心技能,迎接挑戰 本書力求以最清晰、最直觀的方式,帶領讀者全麵掌握ARM Cortex-A8嵌入式係統的開發技術。通過對WinCE和Android兩大平颱的深入剖析和大量實踐案例的指導,讀者將能夠熟練運用相關的開發工具和技術,獨立完成各種復雜的嵌入式項目。 本書的齣版,旨在為廣大嵌入式開發愛好者提供一條高效的學習路徑,幫助他們在這個充滿機遇和挑戰的領域中,打下堅實的基礎,開啓屬於自己的創新之旅。我們相信,通過本書的學習,您將能夠自信地麵對嵌入式開發的各種挑戰,並在這個日新月異的科技浪潮中,貢獻自己的智慧和力量。