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| 第一周 （ARM开发部分） |
| [课程背景] |
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| 当今嵌入式领域中使用最为广泛的是基于ARM体系结构的嵌入式处理器，其占据了80％以上的32位嵌入式处理器市场份额，从发展之初至今，ARM公司已经推出ARM7，ARM9，ARM9E，ARM10，SecurCore以及Cortex系列的处理器内核。目前，世界上各大芯片生产商纷纷推出自己的ARM芯片，并且越来越多地在工业控制、通信领域、消费类电子产品等发展方向上广泛应用。本课程通过详细介绍ARM的基础体系结构、 ADS开发工具的使用和开发技巧、及大量的应用动手实验让学员快速掌握ARM嵌入式开发要领。 |
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| 课程安排 |
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课程内容 |
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理论部分 |
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 嵌入式系统概述与ARM简介
1 ARM处理器与其他体系结构处理器异同比较
2 ARM芯片选型
3 ARM外围硬件设计
4 ARM程序和算法
5 ARM外围硬件设计 |
ARM知识体系
1 ARM的特点(体系结构/流水线/异常处理/寄存器组织)
2 ARM内核概述(内核命名/应用内核/嵌入式内核/安全内核)
3 ARM内核系列 |
ARM结构与编程
1 ARM的工作模式
2 ARM存储器格式
3 ARM运行模式
4 ARM寄存器组织
5 ARM的异常
6 流水线
7 AHBA总线
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ARM指令系统与汇编语言编程
1 ARM指令概述与特点
2 ARM寻址方式
3 ARM指令集
4 Thumb指令集
5 ARM汇编语言编程
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使用ARM ADS 开发工具的方法、流程和技巧
1 编译器参数(armcc/armcpp/armasm)
2 链接器使用(armlink/scatter-file)
3 调试器及调试工具(axd/jtag)
4 辅助开发工具(fromelf/armprof/nmake/Makefile)
5 内存地址重映射(memory remap)
6 堆栈初始化(stack&heap)
7 RO/RW/ZI 段地址分配
8 系统呼叫机制(SoftWare Interrupt)
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ARM启动代码工作原理
1 启动代码基本概念和执行流程
2 全局变量和局部变量的存储结构
3 程序的存储和加载过程
4 RO、RW以及ZI 段的存储特性
5 启动代码的搬移过程
6 启动代码的初始化流程
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ARM异常和中断处理
1 异常向量表(exception vector table)
2 异常响应
3 产生异常后的处理过程
4 未定义指令异常的特殊用途
5 SWI 软中断指令与系统调用
6 异常返回处理流程
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实验部分 |
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ARM 开发工具实验 （实验1-8）
实验1：安装开发工具实验 (ADS+AXD)
实验2：ADS 编程实验 (helloworld)
实验3：AXD 调试实验 (debug)
实验4：ARM 工具链实验 (armcc+armasm+armlink)
实验5：fromelf 实用工具实验 (fromelf)
实验6：uuencode 编码工具实验 (uuencode)
实验7：使用 Jtag 调试开发板实验
实验8：使用 Bootloader 下载执行实验
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ARM 体系结构与汇编语言实验（实验9-16）
实验9： ARM 数据处理指令操作数寻址方式实验
实验10：ARM 内存访问指令寻址实验
实验11：ARM 堆栈指针寄存器实验 (r13)
实验12：ARM 返回连接寄存器实验 (r14)
实验13：ARM 程序计数器实验(r15)
实验14：ARM 程序状态寄存器实验(cpsr+spsr)
实验15：ARM 工作模式切换实验(svc+irq)
实验16：ARM 汇编与C语言混合编程实验
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ARM 开发板外设接口实验（实验17-24 ）
实验17：ARM 开发板-启动代码烧写实验
实验18：ARM 开发板-LED显示灯实验
实验19：ARM 开发板-七段数码管实验
实验20：ARM 开发板-四位拨段开关实验
实验21：ARM 开发板-蜂鸣器实验
实验22：ARM 开发板-中断按钮实验
实验23：ARM 开发板-定时器实验
实验24：ARM 开发板-串口通讯实验
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ARM Bootloader 编写实验（实验25-32）
实验25：ARM Bootloader-ledblink实验
实验26：ARM Bootloader-uart driver实验
实验27：ARM Bootloader-printf实验
实验28：ARM Bootloader-stdio实验
实验29：ARM Bootloader-shell实验
实验30：ARM Bootloader-command实验
实验31：ARM Bootloader-flashwrite实验
实验32：ARM Bootloader-autoboot实验
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ARM 异常和中断处理实验（实验33-40）
实验33：ARM异常向量表实验
实验34：ARM软中断 SWI 异常发生和响应实验
实验35：ARM GPIO中断源使能触发实验
实验36：ARM GPIO中断处理和响应实验
实验37：ARM Timer定时器中断源使能触发实验
实验38：ARM Timer定时器中断处理和响应实验
实验39：ARM中断流程代码分层实验
实验40：ARM中断驱动框架实验
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| 第二周 （嵌入式linux应用开发部分） |
| [课程背景] |
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| 详细介绍嵌入式开发流程、交叉编译环境搭建与开发工具的使用、Bootloader的原理与配置、嵌入式Linux内核的移植与根文件系统构建、高级应用编程开发技巧、嵌入式数据库系统构建与应用编程、嵌入式图形系统构建与应用编程，并通过大量实例演示使学员快速掌握嵌入式Linux开发流程及与应用相关的编程方法和技巧。 |
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理论课 |
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交叉编译工具介绍与Bootloader启动代码分析
1 嵌入式Linux综述
2 嵌入式Linux开发基本概念
3 嵌入式Linux开发工具介绍
4 分析各种典型的bootloader（uboot、armboot、redboot）
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嵌入式Linux移植与根文件系统
1 Linux 与 uClinux 的目录结构
2 内核编译和配置
3 构建根文件系统
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嵌入式图形系统的构建与开发
1. 嵌入式Linux图形用户界面
2. Qt的特点
3. Qt编程举例
4. Qt designer
5.为嵌入式应用定制Qtopia
6. 交叉编译
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嵌入式数据库系统的构建与开发
1 关系数据库与Sql语言
2 使用Sqlite
3 嵌入式数据库的编程
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嵌入式Linux开发与调试方法
1 gdb的调试命令介绍
2 应用程序开发的技巧
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实验部分 |
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实验一：嵌入式linux开发环境建立
实验目的：掌握交叉编译环境的建立；掌握内核的交叉编译；掌握redboot的操作
实验要求：要求完成内核编译，上载，运行，直到hello world程序在目标板上运行成功
实验内容：在S3C2410开发板上运行Linux。
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实验二：根文件系统的建立
实验目的：掌握根文件系统的建立；掌握静态编译，动态编译应用程序
实验要求：要求独立完成根文件系统的建立，编写一个hello world程序在
S3C2410上运行
并比较动态编译与静态编译的不同。
实验内容：在S3C2410上运行hello world程序。
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实验三：基于S3C2410的QT实验
实验目的：掌握Qt应用程序的编译和运行，理解Qt在开发板上的移植
实验要求：要求独立编译QT库、资源和应用程序，并通过根文件系统的方
式在目标板上成
功运行hello world程序或其他实例程序
实验内容：Qt命令行；
Qt库函数
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实验四：基于S3C2410的sqlite实验
实验目的：掌握Sqlite应用程序的编译和运行，在开发板上的运行
实验要求：要求交叉编译Sqlite，并通过测试程序静态连接Sqlite库，并通过
根文件系统
的方式在目标板上成功运行hello world程序
实验内容：在ARM9 S3C2410开发板上运行Sqlite应用程序
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| 实验五：Sqlite与Qt集成实验 |
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| 第三周 （嵌入式linux移植部分） |
| [课程背景] |
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Linux具有开放、稳定和驱动资源丰富等特点，通过多年的发展，Linux核心中对ARM的支持已逐步形成了完备的移植层结构，所以也就成为众多Soc芯片设计商和板级开发商首选进行移植的操作系统。但对于移植者来说，移植系统涉及到中断、定时器、内存管理等多方面知识的实际运用，另外，对很多问题的出现难以快速定位，更得不到正确有效的解决。
本课程通过理论课与实验课相结合的方式，力求解决开发者在移植过程中容易出现的问题，使开发者能够正确快速的完成Linux内核的移植。 |
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理论部分 |
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嵌入式系统移植
1. 嵌入式系统移植基本概念
2. Bootloader移植
3. 操作系统移植
4. 应用程序移植
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Bootloader移植
1. U-boot简介和架构分析
2. U-boot代码要点分析
3. 实现自己的bootloader
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Arm Linux核心移植架构分析
1. Linux的中断结构
2. Linux的定时器
3. Linux的设备地址映射
4. Linux基本I/O（serial或显示）
5. Linux的初试化
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Linux核心的初试化代码分析（ARM平台）
1. 汇编中初始化，核心初始化pgd，虚拟空间的切换
2. 内存和硬件的初始化
3. 中断和定时器的初始化
4. 设备驱动的初始化
5. 根文件系统的挂载
6. init进程的启动
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Linux核心的编译和链接结构分析
1. Linux核心的makefile和Kconfig结构分析
2. Linux核心的链接脚本分析
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Linux核心的平台相关层代码分析
1. ARM平台相关层代码结构（arm）
2. S3C2410的平台相关层代码结构（plat-S3C24xx）
3. S3C2410板级相关层代码结构（mach-S3C2410）
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Linux核心移植
1. 和板级移植相关的代码和数据结构
2. 和平台级移植相关的代码和数据结构
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实验部分 |
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第一部分实验
实验一：构建、编译和装载自己的bootloader
实验二：x-modem功能的实现
实验三：启动Linux代码的实现 |
第二部分实验
实验一：编译和配置Linux核心（S3C2410平台）
实验二：修改Linux的启动logo
实验三：在Bootloader实验的基础上修改核心启动参数
实验四：实现ramdisk的挂载
实验五：实现一个简单的init进程
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第三部分实验
实验一：S3C2410板级移植实验
实验二：S3C2410平台级移植实验
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| 第四周 （嵌入式linux高级编程部分） |
| [课程背景] |
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| 目前，国内外企业对嵌入式Linux系统下的高级程序员的用工需求缺口比较大，但又很难找到在嵌入式Linux环境下，能够从事系统级高级应用开发的优秀的工程技术人员。为此，亚嵌教育集公司优质师资推出了《嵌入式Linux系统高级编程实验班》短期培训课程，系统地培训嵌入式Linux系统下的各项高级编程技术：嵌入式IO接口技术高级编程、进程线程高级编程、IPC高级编程技术以及嵌入式网络应用高级编程。结合有针对性、典型的实验，使参加培训学员能够更好的掌握嵌入式Linux系统平台下的各种高级编程技术。 |
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理论部分
18学时 |
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第一部分IO接口高级编程
1 系统功能调用接口
2 标准I/O库接口
3 高级I/O
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第二部分 进程高级编程
1 进程控制
2 进程间的关系
3 信号(signal)
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第三部分 线程高级编程
1 进程与线程
2 Posix线程
3 线程的创建与结束
4 竞争和临界区概念
5 线程同步
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第四部分 IPC高级编程
1 线程间通信与进程间通信
2 posix IPC 和 system V IPC
3 消息传递
4 同步
5 共享内存
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第五部分 网络基础知识
1 网络基本概念
2 路由概念
3 TCP/IP各个层次的主要协议和功能
4 如何抓包并分析内容
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第六部分 客户端/服务器编程
1 客户端与服务器概念
2 字节顺序
3 网络编程常用函数
4 socket概念及使用
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第七部分socket网络高级编程
1 最简单的TCP C/S
2 添加错误处理
3 处理SIGPIPE信号
4 使用fork进行并发处理
5 使用select
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第八部分Web服务器编程
1 socket处理
2 http请求处理
3 文件请求处理
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实验部分
12学时 |
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第一部分I/O实验
1 open/close/read/write综合实验
2 fcntl/ioctl综合实验
3 select练习
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第二部分 进程实验
1 fork/wait/exec综合练习
2 mysh：简化实现的shell
3 mysh增强：支持重定向和管道
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第三部分 线程实验
1 圆周率的近似计算
2 Producer_consumer问题
3 管程的C++实现
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第四部分 IPC实验
1 最简单的TCP C/S
2 添加错误处理
3 处理SIGPIPE信号
4 使用fork进行并发处理
5 使用select
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第五部分 网络编程实验---C/S
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第六部分 网络编程实验---Web
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| 第五周 （嵌入式linux驱动开发部分） |
| [课程背景] |
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| 基于Linux的嵌入式系统目前获得了广泛应用，在嵌入式Linux核心层的开发中，设备驱动的编写占据了大部分的工作量，能编写出真正可用的驱动程序存在着很多技术要点，本课程的开设兼顾初学者和有一定开发经验人员的需要，通过对嵌入式Linux系统理论知识和实际代码分析相结合的方式，了解和学习目前在嵌入式Linux驱动开发中比较重要的几项驱动和其框架结构，如块设备驱动程序框架，LCD Frambuffer, 网络设备驱动,USB驱动等。通过大量精心设计的驱动实验，使学员真正掌握嵌入式系统驱动开发的关键技术。 |
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理论部分 |
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Linux驱动程序开发基础
1. 驱动程序与模块概念
◆ Linux设备驱动的概念
◆ Platform device模型介绍
◆ 模块的概念
◆ 模块的构建、编译和加载
2.字符设备驱动程序
◆ 字符设备驱动程序概念
◆ 主设备号和次设备号
◆ fs_operation结构分析
◆ 驱动程序调试技术简单介绍
3. 中断处理
◆ 中断机制
◆ softirq机制
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Linux块设备驱动程序开发
1 Linux块设备驱动程序概要
◆ 块设备驱动程序的特点和工作原理
◆ 块设备驱动的设备文件接口概念
◆ 块设备驱动的文件系统接口概念
2. Linux块设备驱动程序实现要素分析
◆ 块设备驱动的注册接口(register_blkdev等)
◆ 块设备驱动操作接口(open,release,ioctl等)
◆ 块设备驱动的request队列和request操作
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第三部分 线程高级编程
1 进程与线程
2 Posix线程
3 线程的创建与结束
4 竞争和临界区概念
5 线程同步
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块设备代码分析
代码分析(vdisk.c)
◆ vdisk.c的注册接口
◆ vdisk.c的open,release,ioctl
◆ vdisk.c的request队列和request操作
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LCD Framebuffer设备驱动程序开发
Framebuffer设备驱动
◆ Framebuffer驱动程序原理，结构分析、及数据结构
◆ Framebuffer驱动程序设计
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网络设备驱动程序开发
1. 网卡设备介绍
◆ 常见网卡
◆ 网卡芯片所实现的协议层功能
◆ cs8900网卡芯片手册导读
◆ cs8900网卡硬件电路分析
2. Linux网络驱动结构
◆ Linux TCPIP网络结构概述
◆ Linux网络设备结构
3. 网卡设备介绍
◆ 常见网卡
◆ 网卡芯片所实现的协议层功能
◆ cs8900网卡芯片手册导读
◆ cs8900网卡硬件电路分析
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USB设备原理
1. usb 概念介绍
2. usb host/client分类说明
3. usb 地址端点的使用
4. usb 四种传输类型及其作用
5. usb 协议实现及其详解
6. usb 设备即插即用过程
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| 实验部分 |
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第一部分 驱动基础实验
实验一：模块的构建、编译和装载，hello world模块的实现
实验二：Platform device模型实验
实验三：GPIO按键实验——使用中断机制访问
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第二部分 块设备驱动实验
实验一: 修改vdisk.c支持多个设备
实验二: 在实验一基础上为vdisk.c添加字符设备接口实现
(实现open,close,ioctl,read,write,lseek方法)
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第三部分 Framebuffer实验
实验一：LCD Framebuffer——通过mmap操作fb设备
实验二：LCD Framebufferr——通过mmap显示图片
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第四部分 字符设备驱动实验
实验一：ifconfig等命令实验
实验二：字符设备的网卡驱动实现(上)
实验三：字符设备的网卡驱动实现(下)
实验四：驱动的测试程序编写
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