基于Scilab的ARM-Linux嵌入式計(jì)算及應(yīng)用

前言

　　我很高興地閱讀了浙江大學(xué)馬龍華教授編著的《基于Scilab的ARM-Linux嵌入式計(jì)算及應(yīng)用》一書初稿。該書的最大特色之一是全部選用了開放源碼軟件系統(tǒng)為教學(xué)平臺(tái)。我借此機(jī)會(huì)就學(xué)習(xí)開放源碼軟件談一些個(gè)人看法，以幫助讀者領(lǐng)會(huì)該書內(nèi)容的意義，啟發(fā)在校學(xué)生對(duì)該書學(xué)習(xí)的興趣?！　〗┠陙黹_放源碼軟件在全球IT產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用價(jià)值不斷提高。國際IT企業(yè)巨頭，如IBM、SUN、HP、INTEL等公司十多年來一直在支持或投入開放源碼軟件的開發(fā)。IT業(yè)的后起之秀谷歌則是完全采用了開放源碼操作系統(tǒng)Linux為其應(yīng)用平臺(tái)。幾年前，原來對(duì)Linux抱有敵意的微軟首席執(zhí)行官也不得不改變商業(yè)策略，將“互操作性”定為其新產(chǎn)品的重要功能，以便兼容開放源碼軟件。例如，2008年4月21日微軟宣布將向中國人民保險(xiǎn)公司等部門提供包括應(yīng)用Linux的技術(shù)支持服務(wù)。開放源碼軟件發(fā)展的最大驅(qū)動(dòng)力來自用戶的需求。在考慮到軟件整體應(yīng)用成本、安全性、靈活性、自主性等諸多因素后，不少企業(yè)選擇移植或擴(kuò)展到具有高性價(jià)比的開放源碼軟件。例如，開放源碼數(shù)據(jù)庫MySQI．近年來的用戶量發(fā)展迅猛，其中包括思科、西門子、法國空中客車、美國宇航局等大企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)。據(jù)稱全球有超過1億份的MySQI。被安裝在各種網(wǎng)站上運(yùn)行并支持關(guān)鍵商業(yè)應(yīng)用。目前IT業(yè)的發(fā)展態(tài)勢是，任何軟硬件的龍頭企業(yè)都不敢在開放源碼軟件環(huán)節(jié)上脫鉤。否則，邊緣化并落伍出局似乎在所難免。業(yè)界專家認(rèn)為全球的¨nux產(chǎn)業(yè)鏈業(yè)已形成（參見2008年4月由國際權(quán)威IT業(yè)咨詢公司IDC發(fā)布的白皮書）?！　×硪环矫?，市場上各種各樣新型嵌入式系統(tǒng)裝置在智能家電、電信與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、汽車電子設(shè)備、醫(yī)療儀器、工業(yè)控制等產(chǎn)品中，數(shù)量上已經(jīng)超過常規(guī)的電腦設(shè)備。伴隨著的是嵌入式產(chǎn)品在市場拉動(dòng)下超常規(guī)增長，軟件附加值急速上升。目前嵌入式操作系統(tǒng)的主流平臺(tái)有Unux、Palm OS、VxWorks、WinCE等。由于unux在代碼公開、軟件實(shí)時(shí)性、資源耗費(fèi)少、適用多種硬件架構(gòu)（如ARM、X86、MIPS、PowerlPC、SH）等方面的優(yōu)異綜合指標(biāo)，相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)形成了相當(dāng)規(guī)模的市場，如基于unux的智能手機(jī)市場份額排名第二（23％），比微軟win（：E市場份額（17％）要高（根據(jù)國際咨詢公司TDG的2006年研究報(bào)告數(shù)據(jù)）?？梢哉雇度胧较到y(tǒng)在其他產(chǎn)品的創(chuàng)新應(yīng)用前景十分廣闊，如帶有健康狀態(tài)監(jiān)護(hù)器的手表或服裝有可能在不遠(yuǎn)的將來進(jìn)入我們的生活。

內(nèi)容概要

本書詳細(xì)介紹了在ARM—Linux環(huán)境下的嵌入式Scilab計(jì)算平臺(tái)構(gòu)建實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用。本書主要分為四部分：嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)、嵌入式Linux環(huán)境搭建、嵌入式Linux應(yīng)用程序開發(fā)和基于Scilab的嵌入式計(jì)算平臺(tái)構(gòu)建與應(yīng)用。本書是國內(nèi)外第一本介紹Scilab科學(xué)計(jì)算語言在復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)的書籍。     本書適合科研人員、工程技術(shù)人員、教師和大學(xué)生閱讀。本書配有光盤，可幫助讀者建立自己的基于Linux的Scilab嵌入式計(jì)算平臺(tái)。

書籍目錄

Fretace序?yàn)槭裁匆獙W(xué)習(xí)開放源碼軟件前言第1章  嵌入式系統(tǒng)概論  1.1 嵌入式系統(tǒng)定義  1.2 嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)    1.2.1 嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)概述    1.2.2 常見的嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)  1.3 嵌人式系統(tǒng)軟件平臺(tái)    1.3.1 典型的嵌入式操作系統(tǒng)    1.3.2 嵌入式Linux操作系統(tǒng)優(yōu)勢  1.4 嵌入式ARM系統(tǒng)的應(yīng)用第2章  嵌入式微處理器ARM體系架構(gòu)  2.1 ARM體系架構(gòu)    2.1.1 ARM概述    2.1.2 ARM體系架構(gòu)  2.2 ARM微處理器系列    2.2.1 ARM微處理器分類概述    2.2.2 ARM微處理器分類介紹  2.3 常見的ARM處理器介紹及選型    2.3.1 常見的ARM處理器介紹    2.3.2 ARM處理器選型  2.4 本書的硬件環(huán)境第3章  嵌入式Linux操作系統(tǒng)  3.1 Linux基礎(chǔ)    3.1.1 Linux起源    3.1.2 Linux常用命令    3.1.3 Linux系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  3.2 Linux內(nèi)核    3.2.1 Linux內(nèi)核的作用    3.2.2 Linux內(nèi)核的抽象結(jié)構(gòu)    3.2.3 Linux內(nèi)核源代碼的結(jié)構(gòu)    3.2.4“nux內(nèi)核的裁剪與編譯  3.3 Linux文件系統(tǒng)    3.3.1 Linux文件系統(tǒng)概述    3.3.2 Rotors文件系統(tǒng)    3.3.3 JFFS2文件系統(tǒng)    3.3.4 YAFFS文件系統(tǒng)  3.4 Linux操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性提高    3.4.1 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)概述    3.4.2 RTLinux實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)    3.4.3 實(shí)時(shí)應(yīng)用程序接口    3.4.4 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)小結(jié)  3.5 Linux操作系統(tǒng)的ARM平臺(tái)移植    3.5.1 嵌入式操作系統(tǒng)移植概述    3.5.2 創(chuàng)建zImage及redboot    3.5.3 創(chuàng)建嵌入式Linux文件系統(tǒng)第4章  構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境  4.1 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境概述  4.2 使用Buildroot制作交叉編譯器    4.2.1 Buildroot介紹    4.2.2 創(chuàng)建ARM目標(biāo)的交叉編譯器  4.3 使用ScratchboX制作交叉編譯器    4.3.1 Scratchbox介紹    4.3.2 安裝Scratchbox    4.3.3 創(chuàng)建ARM目標(biāo)的交叉編譯器    4.3.4 使用Scratchbox  4.4 其他相關(guān)工具    4.4.1 串口通信工具    4.4.2 簡單文件傳輸協(xié)議    4.4.3 網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)第5章  移植圖形用戶界面及窗口管理器  5.1 嵌入式系統(tǒng)圖形用戶界面概述  5.2 嵌入式系統(tǒng)圖形用戶界面舉例    5.2.1 XFree86用戶界而    5.2.2 Microwindows用戶界面    5.2.3 Qt／Embedded用戶界面    5.2.4 MiniGUI用戶界面  5.3 移植圖形化用戶界面TinyX    5.3.1 TinyX概述    5.3.2 移植TinyX到ARM-Linux平臺(tái)    5.3.3 在ARM平臺(tái)上運(yùn)行TinyX  5.4 窗口管理器    5.4.1 窗口管理器概述    5.4.2 窗口管理器舉例  5.5 移植窗口管理器JWM到ARM-Linux平臺(tái)第6章  嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)  6.1 嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)流程  6.2 使用GCC編澤器    6.2.1 GCC介紹    6.2.2 GCC文件后綴約定    6.2.3 GCC執(zhí)行過程    6.2.4 GCC使用方法及選項(xiàng)    6.2.5 GCC編譯常見錯(cuò)誤  6.3 使用make管理工具    6.3.1 make介紹    6.3.2 Makefile規(guī)則    6.3.3 Makefile的書寫    6.3.4 一個(gè)簡單的Makefile例子  6.4 使用GDB調(diào)試器    6.4.1 GDB調(diào)試器介紹    6.4.2 GDB調(diào)試器使用第7章  嵌入式圖形界面應(yīng)用程序開發(fā)  7.1 基于Xlib庫開發(fā)圖形界面應(yīng)用程序    7.1.1 Xlib庫介紹    7.1.2 Xlib庫基本API    7.1.3 基于Xlib庫開發(fā)圖形界面應(yīng)用程序?qū)嵗? 7.2 使用GTK+開發(fā)嵌入式圖形界面應(yīng)用程序    7.2.1 GTK+及Glade介紹    7.2.2 使用GTK+編程    7.2.3 使用Glade設(shè)計(jì)界面    7.2.4 移植GTK+到ARM—Linux系統(tǒng)    7.2.5 GTK+開發(fā)圖形界面應(yīng)用程序?qū)嵗? 7.3 使用TCL／TK開發(fā)嵌入式圖形界面應(yīng)用程序    7.3.1 TCL／TK及Visual TCL介紹    7.3.2 使用TCL／TK進(jìn)行編程    7.3.3 移植TCL／TK到ARM—Linux系統(tǒng)    7.3.4 TCL／TK開發(fā)圖形界面應(yīng)用程序?qū)嵗?章  以太網(wǎng)及串口通信應(yīng)用程序開發(fā)  8.1 串口通信應(yīng)用程序開發(fā)    8.1.1 串口通信介紹    8.1.2 串口操作    8.1.3 串口應(yīng)用程序?qū)嵗? 8.2 以太網(wǎng)通信應(yīng)用程序開發(fā)    8.2.1 以太網(wǎng)通信介紹    8.2.2 以太網(wǎng)操作    8.2.3 以太網(wǎng)應(yīng)用程序?qū)嵗? 8.3 Modbus現(xiàn)場總線應(yīng)用程序開發(fā)    8.3.1 Modbus介紹    8.3.2 Modbus幀的組成    8.3.3 Modbus應(yīng)用程序?qū)嵗?章  數(shù)值計(jì)算軟件Scilab  9.1 Scilab介紹  9.2 Scilab基本運(yùn)算    9.2.1 數(shù)據(jù)類型    9.2.2 基本數(shù)值運(yùn)算函數(shù)    9.2.3 矩陣相關(guān)函數(shù)    9.2.4 字符串相關(guān)函數(shù)    9.2.5 其他常用函數(shù)  9.3 SciIab程序設(shè)計(jì)    9.3.1 循環(huán)結(jié)構(gòu)    9.3.2 選擇結(jié)構(gòu)    9.3.3 腳本函數(shù)    9.3.4 Scilab繪制圖形  9.4 使用Scilab求解方程    9.4.1 求解線性方程組    9.4.2 求解非線性方程  9.5 使用Scicos建模    9.5.1 Scicos介紹    9.5.2 使用Scicos建模  9.6 擴(kuò)展Scilab    9.6.1 使用TCL／TK創(chuàng)建圖形界面    9.6.2 使用C語言擴(kuò)展接口第10章  嵌入式Scilab計(jì)算平臺(tái)構(gòu)建  10.1 移植Scilab到ARM平臺(tái)    10.1.1 移植Scilab到ARM平臺(tái)分析    10.1.2 移植Scilab到ARM平臺(tái)步驟  10.2 嵌入式ARM系統(tǒng)上運(yùn)行Scilab    10.2.1 在ARM上生成Scilab Macros    10.2.2 在ARM上運(yùn)行Scilab  10.3 創(chuàng)建Scilab的數(shù)據(jù)采集工具箱    10.3.1 Scilab工具箱組成介紹    10.3.2 Scilab數(shù)據(jù)采集工具包制作第11章  嵌入式scilab的復(fù)雜計(jì)算應(yīng)用  11.1 PID控制系統(tǒng)    11.1.1 PID控制原理    11.1.2 數(shù)字PID控制算法    11.1.3 使用Scilab設(shè)計(jì)PID控制系統(tǒng)    11.1.4 基于Scilab的數(shù)字PID控制系統(tǒng)舉例  11.2 模糊控制系統(tǒng)    11.2.1 模糊控制介紹    11.2.2 模糊理論基礎(chǔ)    11.2.3 模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)    11.2.4 Scilab模糊控制工具包  11.3 遺傳算法    11.3.1 遺傳算法概述    11.3.2 遺傳算法基本操作    11.3.3 遺傳算法步驟    11.3.4 Scilab遺傳算法工具包    11.3.5 遺傳算法的應(yīng)用  11.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)    11.4.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述    11.4.2 BP模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)    11.4.3 BP網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法    11.4.4 Scilab神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具包  11.5 信號(hào)處理與語音處理    11.5.1 信號(hào)處理    11.5.2 語音處理  11.6 嵌入式Scilab的應(yīng)用第12章  嵌入式其他應(yīng)用程序開發(fā)舉例  12.1 嵌入式Web Server的實(shí)現(xiàn)    12.1.1 嵌入式Web Server概述    12.1.2 嵌入式Web Server Boa概述    12.1.3 嵌入式Web Servet Boa移植    12.1.4 配置嵌入式Web Servet Boa    12.1.5 嵌入式Web Server的應(yīng)用  12.2 嵌人式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序開發(fā)    12.2.1 嵌入式數(shù)據(jù)庫Sqlite概述    12.2.2 嵌入式數(shù)據(jù)庫Sqlite的移植    12.2.3 使用Sqlite嵌入式數(shù)據(jù)庫參考文獻(xiàn)附錄本書配套光盤說明結(jié)束語

章節(jié)摘錄

　　第2章　嵌入式微處理器ARM體系架構(gòu)　　本章首先對(duì)ARM體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡單的概述，然后描述了ARM微處理器的分類，并對(duì)各類ARM微處理器描述，最后從實(shí)用的角度對(duì)ARM處理器的選型做出了總結(jié)?！　”菊轮荚谧屪x者了解嵌入式微處理器ARM體系結(jié)構(gòu)?！　?.1 ARM體系架構(gòu)　　2.1.1 ARM概述　　ARM是一類處理器，同時(shí)也是一個(gè)公司的名字。ARM公司于1990年11月在英國劍橋成立，它是全球領(lǐng)先的l6／32位嵌入式精簡指令集計(jì)算機(jī)RISC微處理器解決方案供應(yīng)商。ARM公司是知識(shí)產(chǎn)權(quán)公司，本身不生產(chǎn)芯片，靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可，由合作伙伴公司來生產(chǎn)各具特色的芯片。目前，全世界有幾十家著名的半導(dǎo)體公司都使用ARM公司的授權(quán)，其中包括Motorola、IBM、INTEl．SONY、NEC、LG、ATMEL等，從而保證了大量的開發(fā)工具和豐富的第三方資源。它們共同保證了基于ARM處理器核的設(shè)計(jì)可以很快投入市場。　　ARM處理器有以下特點(diǎn)：小體積、低功耗、低成本而高性能、16／32位雙指令集、全球眾多的合作伙伴。這些特點(diǎn)使ARM微處理器技術(shù)廣泛用于便攜式通信產(chǎn)品、多媒體和嵌人式解決方案等領(lǐng)域，已成為RISC標(biāo)準(zhǔn)。目前，基于ARM技術(shù)的微處理器應(yīng)用大約占據(jù)了32位RISC微處理器75％以上的市場。　　2.1.2 ARM體系架構(gòu)　　ARM體系結(jié)構(gòu)的總體思想是在不犧牲性能的同時(shí)，盡量簡化處理器，同時(shí)從體系結(jié)構(gòu)的層面上靈活支持處理器擴(kuò)展。這種簡化和開放的思路使得ARM處理器采用了很簡單的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。目前，ARM32位體系結(jié)構(gòu)被公認(rèn)為業(yè)界領(lǐng)先的32位嵌入式RISC微處理器核，所有ARM處理器都共享這一體系結(jié)構(gòu)。ARM體系結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：　　1）RISC型處理器結(jié)構(gòu)

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