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《ARM Cortex-A8嵌入式系统开发与实践:WinCE与Android平台》涵盖Android和WinCE两大系统,最新Android系统实战演练,详解ARM Cortex-A8应用系统,最新最全的高端嵌入式系统学习宝典。如今已经是Cortex-A8的时代。
内容简介
《ARM Cortex-A8嵌入式系统开发与实践:WinCE与Android平台》以飞思卡尔应用处理器i.MX51为例,全面系统地讲述基于新一代高性能ARM Cortex-A8内核应用处理器以及WinCE 6.0和Android 系统的软硬件系统开发指导。具体内容包括:以i.MX51应用处理器为例介绍基于Cortex-A8内核的高性能应用处理器典型的功能模块,开发系统的主要硬件功能模块的结构与工作原理,典型硬件系统与典型应用;WinCE 6.0在Cortex-A8系统上的移植与开发,系统地讲述Windows Embedded CE 6.0的体系结构、系统安装、环境设置,在i.MX51开发系统下的软件包的编译和调试,主要功能模块驱动程序的详细描述与开发指导,以及典型的嵌入式系统Wince 6.0 应用开发例程;Android 2.2在Cortex-A8系统的移植与开发,系统讲述Android体系结构、开发环境与编译,Android BSP的移植与开发(包含Bootloader、内核移植、HAL实现等),以及Android应用程序开发指导。
《ARM Cortex-A8嵌入式系统开发与实践:WinCE与Android平台》可作为工程技术人员学习最新的Cortex-A8高端嵌入式系统软硬件开发技术的入门教材,掌握WinCE 6.0以及Android系统在高端应用处理器系统上的实战演练,也可作为工程技术人员在实际工作中针对智能手持设备(平板电脑、智能手机)、高端嵌入式设备、汽车信息娱乐设备等系统开发的参考书。
内页插图
目录
前言
第1章 基于Cortex—A8的Freescale i.MX51体系构架
1.1 i.MX51系统框图与功能简介
1.1.1 i.MX51应用处理器的应用
1.1.2 i.MX5l应用处理器CPU的结构
1.1.3 i.MX51应用处理器的多媒体能力
1.1.4 i.MX5l应用处理器的物理性能及扩展能力
1.1.5 i.MX51应用处理器的特点
1.2 ARM Correx.A8内核(CPU、Cache、NEON、VFP和ETM)
1.3 i.MX51应用处理器中的IPU与VPU单元
1.3.1 图像处理单元IPU
1.3.2 视频处理单元VPI
1.4 i.MX5l应用处理器的图形处理(GPU)功能
1.4.1 3D图形处理单元(3D GPU)
1.4.2 2D图形处理单元(2D GPU)
1.5 i.MX51应用处理器的输入输出接口
1.6 i.MX51应用处理器的时钟、电源与JTAG口
1.7 i.MX5 l应用处理器的典型系统
1.8 参考文献
第2章 基于i.MX51的系统硬件介绍
2.1 内容概述
2.2 硬件系统的总体框图和功能组成
2.3 i.MX51应用处理器的启动模式设置
2.4 存储器 部分(DDR2、SPI NOR、NAND Flash)
2.4.1 DDR2 SDRAM
2.4.2 NAND Flash
2.4.3 SPI NOR
2.5 电源管理
2.5.1 MC13892的电源输出
2.5.2 i.MX5l与MC13892之间的信号接口控制
2.5.3 电池充放电电路
2.5.4 电阻触摸屏接口电路
2.6 USB接口
2.6.1 USB的定义
2.6.2 USB标准简介
2.6.3 USB-OTG设计
2.6.4 USB—HS设计
2.6.5 USB扩展接口
2.7 DVI显示接口
2.8 MMC/SD卡接口
2.9 LIART调试串口和JTAG调试口
2.10 Etheraaet网口
2.11 Audio CODEC与音频输入输出
2.12 Camera接口
2.13 键盘功能
2.14 扩展接口
2.14.1 Bluetooth和WIFI扩展接口
2.14.2 3G扩展接口
2.15 参考文献
第3章 基于Coitex.A8 i.MX51的WinCE6.0系统移植与开发
3.1 Windows Embedded CE 6.0介绍
3.1.1 WinCE 6.0简介
3.1.2 WinCE 6.0的安装
3.1.3 WinCE 6.0编译环境
3.1.4 WinCE 6.0体系架构
3.2 WinCE 6.0软件开发包的安装、编译、下载与调试
3.2.1 WinCE 6.0软件开发包的安装
3.2.2 WinCE 6.0软件开发包的编译
3.2.3 WinCE 6.0软件开发包的镜像下载
3.2.4 WinCE 6.0软件开发包的调试
3.3 基于怡鼎.MX5l开发系统的WinCE 6.0的Bootloader
3.3.1 i.MX51芯片内部Bootloader
3.3.2 怡鼎MX51 WINCE软件开发包的XLDR
3.3.3 怡鼎MX5 1 WinCE 6.0软件开发包的EBOOT
3.4 WinCE 6.0 OEM适配层
3.4.1 Windows CE操作系统的启动顺序
3.4.2 OAL的电源管理
3.5 WinCE 6.O驱动概述
3.5.1 文件系统驱动、线程驱动与本地驱动
3.5.2 用户模式驱动与内核模式驱动
3.5.3 加载驱动
3.5.4 驱动的中断处理
3.5.5 驱动的电源管理
3.6 怡鼎MX51 WinCE 6.0驱动详述
3.6.1 音频编解码器驱动
3.6.2 显示驱动
3.6.3 摄影头驱动
3.6.4 eSDHC驱动
3.6.5 网络驱动
3.6.6 电源管理芯片驱动
3.6.7 USB OTG驱动
3.7 WinCE 6.0应用程序开发与实践
3.7.1 导出并安装SDK
3.7.2 使用SDK编译I~ello World
3.7.3 使用PB编译VPI_J测试代码
3.7.4 使用PB编译OpenGLES 2.0 3D应用程序
3.7.5 多媒体
3.8 参考文献
第4章 基于Cortex.A8的i.MX51的Android系统移植与应用程序开发
4.1 Android简介
4.1.1 Android系统架构
4.1.2 Android核心组件
4.1.3 Android应用程序基础
4.2 基于i.MX5 1的怡鼎Android系统使用介绍
4.3 Android系统的开发环境及编译
4.3.1 搭建PC开发环境
4.3.2 获取Android官方代码
4.3.3 应用怡鼎补丁
4.3.4 Android源代码结构
4.3.5 源代码编译
4.4 Linux内核及驱动程序
4.4.1 Linux内核简介
4.4.2 Linux驱动程序简介
4.5 Android BSP移植与开发
4.5.1 Bootloader
4.5.2 Android内核移植
4.5.3 Android HAL移植与实现
4.5.4 常见问题
4.6 Android应用程序开发
4.6.1 搭建应用程序开发环境
4.6.2 Hello World应用程序
4.6.3 多媒体播放应用程序
4.6.4 浏览器应用程序
4.6.5 3D应用程序
4.7 本章小结
4.8 参考文献
前言/序言
ARM Cortex-A8嵌入式系统开发与实践:WinCE与Android平台 一、 引言:开启嵌入式开发新纪元 随着科技的飞速发展,嵌入式系统已渗透到我们生活的方方面面,从智能手机、平板电脑到物联网设备、汽车电子,无处不见其身影。 ARM Cortex-A8处理器作为一款高性能、低功耗的处理器核心,凭借其强大的处理能力和广泛的应用前景,在嵌入式领域占据着举足轻重的地位。而Windows CE(WinCE)和Android作为两大主流的嵌入式操作系统,为Cortex-A8平台的开发提供了丰富的软硬件支持。 本书正是基于ARM Cortex-A8处理器,深入探讨WinCE和Android两大平台下的嵌入式系统开发与实践。本书旨在为读者提供一套系统、全面、实用的嵌入式开发指南,帮助读者掌握Cortex-A8平台的硬件特性,理解WinCE和Android操作系统的核心原理,并能够独立完成嵌入式产品的设计、开发、调试与部署。 二、 本书的价值与读者定位 本书的独特价值在于,它不仅仅是理论的堆砌,更注重实践的指导。通过大量的案例分析和实例演示,读者可以亲手体验嵌入式开发的乐趣,并将所学知识融会贯通,解决实际开发中遇到的问题。 本书适合以下人群阅读: 嵌入式系统工程师: 想要深入了解ARM Cortex-A8处理器架构,掌握WinCE和Android开发技能,提升嵌入式开发能力的工程师。 软件开发者: 希望跨入嵌入式领域,学习嵌入式操作系统和硬件交互的软件开发者。 硬件工程师: 需要了解嵌入式软件开发流程,以便更好地与软件团队协作,完成产品集成的硬件工程师。 高校学生: 学习嵌入式系统、操作系统、计算机体系结构等相关课程的学生,本书将为他们提供宝贵的实践参考。 嵌入式系统爱好者: 对嵌入式技术充满热情,希望自主学习和实践嵌入式开发的个人。 三、 书籍内容概览:层层深入,循序渐进 本书内容结构清晰,逻辑性强,从基础知识到高级应用,层层深入,确保读者能够逐步掌握嵌入式开发的核心技能。 第一部分:ARM Cortex-A8架构与嵌入式开发基础 本部分将为读者打下坚实的理论基础,为后续的系统开发做好铺垫。 ARM Cortex-A8处理器核心详解: 深入解析Cortex-A8的微架构,包括流水线、缓存、MMU(内存管理单元)等关键组件,帮助读者理解其高性能和低功耗的实现机制。 讲解Cortex-A8的指令集架构(ISA),包括Thumb-2指令集,以及寄存器、寻址模式等,为汇编语言编程和底层开发提供理论支撑。 介绍Cortex-A8的异常和中断处理机制,这是嵌入式系统中实现实时响应和错误处理的关键。 探讨Cortex-A8的电源管理策略,包括各种低功耗模式,对于资源受限的嵌入式设备至关重要。 分析Cortex-A8与其他ARM处理器核心的对比,帮助读者理解Cortex-A8在性能、功耗和成本上的优势。 嵌入式开发环境搭建: 详细指导读者如何配置cross-compilation(交叉编译)环境,包括安装GCC、GDB等开发工具链,以及配置交叉编译器和调试器。 介绍常用的嵌入式Linux和Windows CE开发工具,例如Buildroot、Yocto Project(用于Linux)以及Microsoft Visual Studio(用于WinCE)。 演示如何使用仿真器(如QEMU)进行软件调试和原型开发,降低硬件依赖性,提高开发效率。 讲解开发板的选型与基本配置,介绍SD卡、NAND Flash等存储介质的烧写方法,帮助读者快速搭建实际开发平台。 嵌入式C/C++编程进阶: 复习和巩固嵌入式C/C++编程中的关键概念,如指针、内存管理、位操作等。 强调嵌入式环境下代码优化技巧,包括减少内存占用、提高执行效率的方法。 介绍多线程和进程间通信(IPC)在嵌入式系统中的应用,以及同步机制(如互斥锁、信号量)的正确使用。 讲解嵌入式系统中常用的数据结构和算法,以及如何根据实际需求进行选择和优化。 讨论异常处理和错误恢复机制,提高嵌入式程序的健壮性。 第二部分:Windows CE(WinCE)平台嵌入式系统开发 本部分将聚焦于WinCE操作系统,带领读者深入探索其在Cortex-A8平台上的开发技术。 Windows CE操作系统核心剖析: 介绍WinCE的内核架构,包括进程管理、线程调度、内存管理、文件系统等核心模块。 讲解WinCE的设备驱动模型(WDM),以及如何编写和集成设备驱动程序,实现对硬件的访问和控制。 探讨WinCE的API(应用程序编程接口),包括Win32 API的子集以及WinCE特有的API,为应用程序开发提供指导。 介绍WinCE的图形用户界面(GUI)框架,如GDI(图形设备接口)和窗口管理,以及如何构建用户友好的界面。 分析WinCE的通信协议栈,包括TCP/IP、Bluetooth、Wi-Fi等,为网络通信和无线连接提供支持。 WinCE应用程序开发实践: 详细演示如何使用Microsoft Visual Studio和eVC++(Embedded Visual C++)进行WinCE应用程序的开发。 通过实际项目案例,讲解如何开发各种类型的WinCE应用,如数据显示、用户交互、文件管理等。 指导读者如何进行WinCE应用程序的调试,包括远程调试、性能分析和内存泄漏检测。 介绍WinCE的系统服务和后台任务开发,实现复杂的功能和系统管理。 探讨WinCE的更新和部署策略,包括OS镜像的生成和更新机制。 WinCE设备驱动开发: 深入讲解WinCE驱动程序的开发流程,包括驱动程序的结构、入口函数、回调函数等。 演示如何编写与特定硬件(如GPIO、UART、SPI、I2C、ADC/DAC)交互的驱动程序。 讲解如何使用Windows Driver Model (WDM) 开发框架,简化驱动程序的编写。 介绍驱动程序的调试技巧,包括内核调试和驱动程序测试。 探讨驱动程序的资源管理和功耗优化。 第三部分:Android平台嵌入式系统开发 本部分将转向更为主流的Android操作系统,讲解其在Cortex-A8平台上的开发实践。 Android操作系统架构与原理: 深入解析Android的整体架构,包括Linux内核、HAL(硬件抽象层)、Android运行时(ART/Dalvik)、框架层、应用层。 讲解Linux内核在Android中的作用,以及Android如何利用Linux的进程管理、内存管理、文件系统等特性。 介绍Android的HAL层,以及它如何屏蔽底层硬件差异,为上层应用提供统一的接口。 深入理解Android应用框架(Application Framework),包括Activity、Service、Broadcast Receiver、Content Provider等四大组件。 探讨Android的生命周期管理,以及应用程序的启动、运行、暂停、停止和销毁过程。 Android应用程序开发(Native & Java): Java开发: 详细介绍使用Android Studio进行Java/Kotlin应用程序开发,包括XML布局设计、UI控件使用、事件处理等。 Native开发: 讲解使用NDK(Native Development Kit)进行C/C++开发,实现高性能计算、访问底层硬件、优化应用性能。 通过实际案例,演示如何开发各种Android应用,如多媒体播放、网络通信、传感器应用等。 讲解Android应用程序的调试技巧,包括Logcat、Android Studio的调试器、CPU/内存分析工具。 介绍Android应用的发布和打包(APK文件),以及应用商店的发布流程。 Android设备驱动与底层开发: 讲解Android下的设备驱动模型,如何编写和集成Linux内核模块驱动,以及HAL层的实现。 演示如何开发针对Cortex-A8平台的设备驱动,例如摄像头驱动、音频驱动、触摸屏驱动等。 介绍Android的Bootloader、Kernel、Rootfs的构建与烧写,掌握整个系统的启动流程。 讲解Android的进程管理和系统服务,如何开发系统级的后台服务。 探讨Android的电源管理、性能优化和安全机制,为嵌入式设备的稳定运行提供保障。 第四部分:嵌入式系统集成与项目实践 本部分将把前面学到的知识融会贯通,通过完整的项目实践,让读者全面掌握嵌入式系统的开发流程。 项目案例一:基于Cortex-A8和WinCE的智能家居控制器开发 详细介绍智能家居控制器的硬件选型和设计。 指导读者如何开发WinCE应用程序,实现设备状态的监控、指令的发送等功能。 讲解如何编写与传感器、执行器交互的WinCE设备驱动。 演示如何实现远程控制和网络通信功能。 项目案例二:基于Cortex-A8和Android的便携式医疗设备开发 介绍便携式医疗设备的核心功能和硬件组成。 指导读者如何开发Android应用程序,实现数据采集、显示、分析等功能。 讲解如何利用Android NDK进行高性能的数据处理。 演示如何通过蓝牙或Wi-Fi与其他设备进行数据交换。 系统集成与优化: 讲解嵌入式系统集成中的常见问题,如硬件与软件的协同工作、接口匹配等。 介绍系统性能的评估方法,如启动时间、响应速度、功耗等。 指导读者如何对系统进行性能优化,包括代码优化、驱动优化、系统配置优化。 探讨嵌入式系统的可靠性和稳定性测试方法。 未来展望与技术趋势: 分析嵌入式系统未来的发展趋势,如物联网、人工智能、边缘计算等。 介绍新的ARM处理器架构和操作系统技术。 鼓励读者持续学习和探索,跟上技术发展的步伐。 四、 附录 ARM Cortex-A8指令集参考 常用WinCE API速查表 常用Android API速查表 开发板资源列表 推荐参考网站与社区 五、 总结:掌握核心技能,迎接挑战 本书力求以最清晰、最直观的方式,带领读者全面掌握ARM Cortex-A8嵌入式系统的开发技术。通过对WinCE和Android两大平台的深入剖析和大量实践案例的指导,读者将能够熟练运用相关的开发工具和技术,独立完成各种复杂的嵌入式项目。 本书的出版,旨在为广大嵌入式开发爱好者提供一条高效的学习路径,帮助他们在这个充满机遇和挑战的领域中,打下坚实的基础,开启属于自己的创新之旅。我们相信,通过本书的学习,您将能够自信地面对嵌入式开发的各种挑战,并在这个日新月异的科技浪潮中,贡献自己的智慧和力量。