源码开放的嵌入式系统软件分析与实践——基于SkyEye和ARM开发平台

　　 本书详细介绍了如何使用各种基于GPL协议和Open Source协议的开发工具和软件，并通过这些软件来研究、移植并开发Linux、μClinux和μC/OSⅡ操作系统以及相关系统软件的过程，同时对多种典型嵌入式开发板上的操作系统和系统软件的移植进行了详细分析和描述。通过介绍SkyEye硬件模拟平台的内部实现和具体使用，让读者可以在没有实际嵌入式硬件开发板的情况下，学习、研究和开发嵌入式操作系统和系统软件。
　　 书中所有例子都在相关的嵌入式硬件开发板上或SkyEye硬件模拟平台上调试过。书中附光盘1张，包含与本书相关的硬件文档、软件工具、操作系统和系统软件，可作为读者进行具体实践的补充。本书面向嵌入式系统软件开发初学者和中高级开发人员，具有较强的系统性和实用性，可作为高等院校相关专业的教学参考书籍以及嵌入式系统开发人员的参考资料，也可以作为嵌入式系统开发的培训教材。
　　

基 础 篇
第1章 嵌入式系统3
1.1 嵌入式硬件系统介绍3
1.2 嵌入式软件系统6
1.3 嵌入式系统学习开发入门11
第2章 嵌入式开发工具13
2.1 gnu tools开发工具13
2.2 binutils开发工具15
2.3 ld软件31
2.4 gcc编译工具39
2.5 gdb调试工具48
2.6 gnu make51
2.7 其他嵌入式开发工具68
2.8 小结71
第3章 skyeye硬件模拟平台72
3.1 skyeye介绍72
3.2 skyeye模拟硬件介绍 74
3.3 skyeye的设计实现75
3.4 安装使用skyeye128
3.5 改动和扩展skyeye133

　　本书特点
　　 嵌入式系统软件开发是目前信息技术领域非常具有发展前景的方向之一。随着微电子技术、计算机技术等的飞速发展，目前基于32位嵌入式微处理器的计算机应用正处于迅猛发展的时期。然而，相关的嵌入式软件的开发却远远滞后于硬件的发展，尤其是精通嵌入式系统软件开发的人才在世界范围内，尤其是在国内还很稀少。这主要是由以下一些原因造成的： 第一，开发嵌入式系统软件一般需要嵌入式硬件设备的支持，而对于初学者（特别是学生）而言，购置嵌入式硬件设备的开销较难以承受。第二，目前在学习嵌入式系统开发的过程中，大多缺少比较全面的实践过程，大部分读者只停留在对书本所介绍的知识的了解阶段，导致实际动手能力较差和缺乏实践经验。第三，在台式机和服务器领域，主流软件开发基本上围绕着Intel x86 CPU，以及Microsoft的Windows平台或Linux平台，而目前在嵌入式领域，各种嵌入式系统千差万别，没有一个占绝大多数的开发平台，这导致初学者很难选择一个利于入门且资源丰富的开发环境。
　　 针对上述问题，我们通过嵌入式系统开发的实践过程，总结出嵌入式系统开发需要掌握的知识和经验，编写了这本书。与以往单纯介绍嵌入式系统知识的丛书相比，本书更注重实践性，它具有如下一些特点：
　　 第一，本书提供了模拟嵌入式环境的仿真开发平台——SkyEye，使得读者在没有嵌入式硬件的情况下，只要有一台PC机，就可以通过SkyEye硬件模拟平台进行嵌入式软件的学习、调试与开发，从而可以真正从实践中了解和掌握嵌入式系统的开发知识。
　　 第二，在各式各样的32位嵌入式CPU中，基于ARM CPU内核的嵌入式微处理器所占的比例是最高的，而且它基于RISC架构，利于学习和掌握。为此，本书选择基于ARM CPU内核的嵌入式系统作为我们研究、移植和开发的CPU核心，提供了多达6种基于ARM CPU内核的常见开发板的操作系统和相关系统软件的分析和移植过程，包含了许多开发者宝贵的移植方法和经验。
　　 第三，本书选择μC/OSⅡ和Linux作为我们研究的嵌入式操作系统。前者是一个简单易懂的实时嵌入式操作系统，目前被国内多所大学用于教学和科研。尤其是在清华大学的邵贝贝教授翻译了Jean J.Labrosse所著的《μC/OSⅡ：the Real Time Kernel》一书之后，更是推动了μC/OSⅡ和嵌入式操作系统学习在中国的普及。至于Linux，它是功能强大的操作系统，横跨了服务器、台式机和嵌入式系统3个硬件领域，是全世界的电脑爱好者共同的智慧结晶。它们都是开放源代码的，因此读者可以深入地分析和了解它们的实现细节，从而可以更深入地了解嵌入式操作系统的核心技术，而这是其他一些商业操作系统无法比拟的。
　　 第四，本书选择基于GPL协议和Open Source协议的高质量软件——GNU Tools作为我们的嵌入式开发工具，本书介绍的操作系统和系统软件实例都是用GNU Tools开发的。目前许多人认为基于命令行的GNU Tools软件不好用，质量没有保证，愿意使用一些商业开发工具软件，例如Microsoft的Vistual Studio等。而我们认为，如果要开发面向嵌入式领域的系统级软件或操作系统，选择GNU Tools有很多优势。目前GNU Tools支持的嵌入式CPU种类是最多的，远远超过其他的嵌入式开发工具。而且目前还有多种高质量的IDE集成开发环境都支持GNU Tools，这样
　　 开发人员也不需要直接使用基于命令行的GNU Tools。掌握了GNU Tools，就可以以不变应万变。
　　 第五，本书配有光盘，光盘上有本书介绍到的各种硬件文档、嵌入式软件开发工具、嵌入式操作系统和本书作者实现的软件实例。读者在阅读本书的时候，可以参考相关的硬件文档，并通过光盘提供的软件进行实践。
　　内容组织
　　 本书由基础篇和实践篇构成，第1章～第7章为基础篇，主要以我们在嵌入式领域的开发经验为指导，介绍了在嵌入式系统开发过程中需要使用的各种开发工具和开发技巧，为下一步在具体的硬件板上进行开发打下基础。第8章～第12章为实践篇，主要介绍了在各种具体的开发板和SkyEye上移植、运行和调试操作系统和系统软件的过程。具体内容如下。
　　基础篇
　　1 第1章介绍嵌入式系统的基本知识和嵌入式开发的简要过程。
　　2 第2章讲述GNU Tools的使用，特别是ld、gcc、gdb、make的使用细节。
　　3 第3章讲述SkyEye嵌入式系统模拟环境的具体实现以及扩展和使用SkyEye的方法。
　　4 第4章介绍Boot Loader的基本概念和框架结构，特别对Armboot和RedBoot进行了深入的分析。
　　5 第5、6章讲述μC/OSⅡ和Linux的基础知识、移植这两种操作系统的基本方法、文件系统的基本知识和安装方法以及对相关应用的移植分析。并讲解了如何使用SkyEye运行面向具体开发板的操作系统和应用。
　　6 第7章讲述嵌入式系统的硬件调试、软件调试等，包括基于JTAG方式的JTAGER调试、GDB远程调试、KGDB远程内核调试、KDB内核调试、printk调试方式等多种技术。
　　实践篇
　　7 第8章以基于Intel StrongARM CPU的开发板为例，全面详细地讲解对μC/OSⅡ和ARM Linux的移植过程和方法。从而让读者对嵌入式系统软件开发过程有一个全面和比较细致的了解。