嵌入式操作系统基础ucOS-Ⅱ和Linux（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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任哲 等 著

图书标签:

• 嵌入式系统
• ucOS-II
• Linux
• 操作系统
• 嵌入式操作系统
• 实时操作系统
• 嵌入式开发
• ARM
• C语言
• 第二版

出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787512405493

版次：2

商品编码：10836502

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-08-01

用纸：胶版纸

页数：530

字数：762000

内容简介

《嵌入式操作系统基础μcOS-Ⅱ和Linux（第2版）》为《嵌入式操作系统基础μC／OS—Ⅱ和Linux》的第2版，本书继承了第1版的写作风格，仍以操作系统的初学者和高等院校的学生为对象，首先介绍便于学习和理解的微内核μC／OS—Ⅱ，从而使读者快速了解嵌入式实时操作系统的主要组成、功能及特点；然后从主要数据结构的角度介绍源码开放的操作系统Linux；最后，简单地介绍Linux的嵌入式版本μCLinux。与第1版相比，本书在重点改写Linux大部分内容的同时增加了必要的例题，从而大大地降低了初学者的学习难度。
本书可作为高等院校课程的教材或教学参考书，同时也适合对嵌入式操作系统感兴趣的工程技术人员阅读、参考。

目录

第1章 操作系统的基本概念
1.1 计算机操作系统
1.1.1 什么是计算机操作系统
1.1.2 操作系统的功能
1.1.3 操作系统的服务和用户接口
1.2 操作系统的内核是由中断驱动的
1.2.1 中断和中断处理
1.2.2 系统时钟的实现
1.3 进程和线程的基本概念
1.3.1 进程的概念
1.3.2 进程的结构
1.3.3 线程的概念
1.4 进程管理
1.4.1 进程（线程）调度
1.4.2 进程（线程）的同步与通信
1.4.3 进程的其他管理
1.5 存储管理
1.5.1 计算机存储器的层次
1.5.2 存储空间的段页式分区
1.5.3 虚拟存储器的概念
1.6 I／O与设备管理
1.6.1 I／O设备及其抽象
1.6.2 操作系统的设备无关性
1.6.3 操作系统对设备的管理
1.7 文件管理
1.7.1 文件、文件结构和文件系统
1.7.2 文件的管理
1.8 宏内核与微内核
1.8.1 内核
1.8.2 简述宏内核与微内核
1.9 操作系统的分类
1.9.1 单用户操作系统
1.9.2 批处理操作系统
1.9.3 分时操作系统
1.9.4 实时操作系统
1.10 操作系统的shell
1.11 操作系统的引导和装入
1.12 本章小结
第2章 实时操作系统的基本概念
第3章 嵌入式系统和嵌入式实时操作系统
第4章 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ及其任务
第5章 μC/OS-Ⅱ的任务管理
第6章 μC/OS-Ⅱ的任务调度
第7章 μC/OS-Ⅱ的初始化和启动
第8章 μC/OS-Ⅱ的中断与时钟
第9章 任务的同步与通信
第10章 信号量集
第11章 μC/OS-Ⅱ的内存管理
第12章 关于μC/OS-Ⅱ的其他问题
第13章 基于ARM的μC/OS-Ⅱ
第14章 Linux基础知识
第15章 Linux的内存管理
第16章 Linux进程及其管理
第17章 中断/异常和系统调用
第18章 Linux文件系统
第19章 Linux进程通信
第20章 Linux的同步控制
第21章 Linux设备驱动
第22章 μCLinux简介
参考文献

前言/序言

《深入理解嵌入式系统：从原理到实战》 本书旨在为读者构建一个全面而深入的嵌入式系统知识体系，涵盖从基础概念到高级应用的各个层面。我们不拘泥于特定操作系统的学习，而是着力于揭示嵌入式系统背后的核心原理和通用技术，帮助读者掌握解决各类嵌入式问题的能力。 第一部分：嵌入式系统导论与硬件基础 在本书的开篇，我们将带领读者走进广阔的嵌入式世界。我们会详细阐述嵌入式系统的定义、特点、发展历程以及其在各个行业中的广泛应用，例如消费电子、工业控制、汽车电子、医疗设备以及物联网等。通过生动的案例分析，让读者直观感受嵌入式系统的重要性与魅力。 随后，我们将深入探讨嵌入式系统的硬件基础。这包括对微处理器（MPU）和微控制器（MCU）的架构、工作原理进行剖析，理解CPU、内存、I/O端口等关键组成部分的协同工作机制。我们会详细介绍不同类型存储器（RAM, ROM, Flash）的特性与选择，以及各种外围接口（GPIO, UART, SPI, I2C, USB, Ethernet）的通信协议和应用场景。此外，本书还将涵盖嵌入式系统中常用的传感器、执行器以及电源管理模块等硬件组件的原理与选型考量。对于信号处理和模数/数模转换（ADC/DAC）等关键的硬件交互技术，也会进行深入讲解。 第二部分：嵌入式软件开发核心技术 本部分是本书的核心，将重点关注嵌入式软件开发的方方面面。 2.1 编程语言与开发环境 我们将回顾C语言在嵌入式开发中的核心地位，深入讲解指针、内存管理、位操作等对于嵌入式开发至关重要的C语言特性。同时，也会介绍C++在面向对象嵌入式开发中的应用，以及Python等脚本语言在嵌入式系统中的辅助作用。读者将了解如何搭建和配置交叉编译环境，掌握使用GCC、Clang等工具链进行编译、链接和调试的技巧。 2.2 实时操作系统（RTOS）原理与设计 尽管本书不聚焦于特定RTOS，但我们将深刻剖析实时操作系统设计的核心思想和关键技术。这包括： 任务管理： 详细讲解任务的状态（就绪、运行、阻塞、终止）、任务创建与删除、任务优先级、时间片轮转调度、抢占式调度等概念。 任务间通信与同步： 深入理解信号量、互斥锁、消息队列、事件标志组等同步机制的原理和适用场景，以及它们在解决竞态条件、死锁等问题中的作用。 中断处理： 阐述中断的产生、中断向量表、中断服务程序（ISR）的编写规范，以及中断与任务的协同工作模式。 内存管理： 讲解静态内存分配、动态内存分配（包括伙伴系统、内存池等）在嵌入式系统中的挑战与优化方法。 定时器与时钟： 介绍硬件定时器的原理、软件定时器的实现以及它们在周期性任务和延时控制中的应用。 系统性能分析与优化： 讲解如何通过工具监测任务CPU占用率、内存使用情况，以及如何进行系统性能调优。 2.3 嵌入式Linux系统深入解析 本书将对嵌入式Linux系统进行详尽的介绍。这包括： Linux内核基础： 剖析Linux内核的模块化设计，理解进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动模型等核心子系统的原理。 引导过程： 详细讲解嵌入式Linux系统的启动流程，包括Bootloader（如U-Boot）、内核初始化、根文件系统挂载等关键阶段。 设备驱动开发： 深入学习Linux设备模型，掌握编写字符设备驱动、块设备驱动、网络设备驱动等各类驱动程序的技巧。我们将重点关注Linux内核API的使用，以及驱动程序的调试方法。 用户空间应用开发： 介绍在嵌入式Linux平台上进行用户空间应用程序开发的方法，包括进程间通信（IPC）机制、多线程编程、网络编程（Socket API）等。 文件系统： 讲解嵌入式Linux常用的文件系统类型（如JFFS2, UBIFS, YAFFS, ext4），以及它们在嵌入式设备中的适用性。 系统服务与网络配置： 介绍如何在嵌入式Linux系统中配置网络、管理系统服务（如systemd）、进行远程访问（SSH）等。 2.4 嵌入式系统中的网络通信 随着物联网的发展，网络通信在嵌入式系统中扮演着越来越重要的角色。本书将详细介绍： TCP/IP协议栈： 深入理解TCP和UDP协议的工作原理，以及IP协议的寻址与路由机制。 常用网络应用协议： 讲解HTTP, MQTT, CoAP等在嵌入式设备中广泛使用的应用层协议，并提供实际应用案例。 嵌入式网络设备驱动： 结合前面章节的设备驱动知识，重点讲解网络接口（Ethernet, Wi-Fi）的设备驱动开发。 网络安全基础： 探讨嵌入式设备面临的网络安全威胁，并介绍基本的安全防护措施，如TLS/SSL加密通信。 第三部分：嵌入式系统实战与高级主题 在掌握了基础知识和核心技术后，本书将引导读者进入实战环节，并探讨一些高级主题。 3.1 嵌入式开发流程与项目管理 我们将梳理完整的嵌入式项目开发流程，从需求分析、系统设计、硬件选型、软件开发、单元测试、集成测试到部署和维护。讲解版本控制工具（如Git）在嵌入式开发中的重要作用，以及敏捷开发方法在嵌入式项目中的应用。 3.2 嵌入式系统调试与测试 本书将重点讲解各种嵌入式系统的调试技术，包括使用JTAG/SWD调试器进行硬件级调试，利用GDB进行软件调试，以及printf重定向、日志系统等常用调试手段。同时，也会介绍单元测试、集成测试、系统测试的方法论，以及如何编写可测试的嵌入式代码。 3.3 嵌入式系统中的功耗管理与优化 在许多嵌入式应用中，功耗是至关重要的考量因素。我们将深入探讨低功耗设计技术，包括CPU的睡眠模式、外设的功耗控制、动态电压频率调整（DVFS）等。 3.4 嵌入式系统中的安全设计 随着嵌入式系统安全性的日益受到重视，本书将介绍嵌入式系统安全设计的关键原则，包括硬件安全模块（HSM）、安全启动、固件签名、访问控制等。 3.5 现代嵌入式开发趋势 我们将展望嵌入式系统未来的发展趋势，包括人工智能（AI）在边缘设备的部署、容器化技术（如Docker）在嵌入式系统中的应用、以及新型硬件架构（如RISC-V）的崛起。 本书特色： 原理与实践并重： 深入浅出地讲解嵌入式系统的核心原理，同时通过丰富的案例和指导，帮助读者将理论知识转化为实际开发能力。 通用性强： 避免对特定操作系统的深度绑定，而是侧重于通用的嵌入式系统知识和技术，使读者能够触类旁通，适应各种开发环境。 体系化构建： 从基础概念到高级主题，循序渐进地构建读者的知识体系，确保学习的连贯性和深度。 强调解决问题能力： 鼓励读者独立思考，掌握分析和解决嵌入式系统开发中遇到的各种挑战。 目标读者： 本书适合所有对嵌入式系统开发感兴趣的读者，包括： 计算机科学、电子工程等相关专业的在校学生。 希望转型或提升嵌入式开发技能的软件工程师。 有志于从事嵌入式产品设计与开发的硬件工程师。 对物联网、智能硬件等领域有浓厚兴趣的业余爱好者。 通过本书的学习，读者将能够建立起坚实的嵌入式系统理论基础，掌握核心的开发技术，并具备独立完成嵌入式项目开发的能力，为在快速发展的嵌入式领域中取得成功打下坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

Linux部分在系统调用和库函数方面，也给我留下了深刻的印象。我一直对Linux系统是如何与硬件进行交互感到好奇，这本书在这方面给了我很多启示。它详细介绍了Linux系统调用接口，以及各种常用的库函数。我尤其对书中关于文件I/O和网络I/O的讲解记忆犹新，它详细介绍了read()、write()、send()、recv()等函数的用法，并提供了大量的代码示例来演示如何使用这些函数进行高效的文件和网络通信。我尝试着使用这些函数来开发自己的应用程序，发现它们的效率非常高。这本书的价值在于，它能够帮助读者更好地理解Linux系统的底层机制，并能够充分利用Linux提供的丰富功能来开发各种应用程序。

评分☆☆☆☆☆

这本书在处理UC/OS-II的错误处理和调试策略方面，也给了我不少启发。在嵌入式开发中，调试往往比开发本身更具挑战性，因为硬件环境的限制和资源的匮乏，使得调试变得异常困难。作者在这本书中，详细介绍了UC/OS-II提供的各种调试工具和技术，比如堆栈溢出检测、任务状态监控、内存分析等等。我记得当时我在调试一个项目时遇到了一个棘手的死锁问题，通过书中介绍的调试方法，我最终找到了问题的根源，并成功地解决了它。这本书的独特之处在于，它不仅仅告诉了你“是什么”，更重要的是告诉你“怎么做”。它鼓励读者动手实践，通过不断的尝试和调试来加深对操作系统的理解。这种实践驱动的学习方式，对于提升嵌入式开发能力非常有益。

评分☆☆☆☆☆

在UC/OS-II的篇章中，本书对内存管理和堆栈设计的论述，也十分细致。我深知在资源受限的嵌入式环境中，高效的内存管理至关重要。作者不仅介绍了UC/OS-II的内存分配策略，还详细分析了堆栈溢出的风险以及如何规避。我曾尝试过书中提到的几种内存管理方法，发现在不同的应用场景下，它们各有优势。例如，对于需要频繁分配和释放小块内存的任务，书中介绍的内存池技术就显得尤为高效。此外，对于任务堆栈大小的估算，本书也提供了实用的方法和建议，这对于避免因堆栈不足而导致的程序崩溃非常有帮助。我个人认为，这部分内容对于理解嵌入式系统的资源优化有着重要的指导意义，它帮助我养成了在开发过程中时刻关注内存使用的习惯。

评分☆☆☆☆☆

当故事切换到Linux部分，那种感觉又截然不同了。与UC/OS-II那种近乎“雕虫小技”的精细打磨不同，Linux的讲解更像是一场宏大的叙事，它试图描绘一个庞大而复杂的生态系统。从Linux内核的架构，到各种用户空间的工具和应用程序，这本书试图勾勒出一幅完整的蓝图。我尤其欣赏它在介绍Linux进程管理和内存管理时所使用的类比，虽然我一开始对这些概念感到有些畏惧，但通过作者的讲解，我逐渐明白了它们的工作原理。比如，它将进程比作工厂里的工人，每个工人都有自己的任务和资源，而操作系统就是工厂的管理者，负责合理分配这些资源。内存管理的部分，则更像是在描述一个巨大的仓库，而程序就是需要借用仓库里物品的顾客，操作系统需要确保每个顾客都能拿到自己需要的，并且不会影响到其他人。这种深入浅出的讲解方式，极大地降低了理解门槛。而且，它不仅仅停留在概念层面，还提供了大量的命令行操作示例，这些示例非常实用，可以直接应用于实际开发中。通过这些例子，我学会了如何使用grep、awk、sed等强大的文本处理工具，以及如何进行基本的系统调试。

评分☆☆☆☆☆

再来说说Linux部分，尤其是关于文件系统和网络通信的章节，给我带来了全新的视角。在学习Linux的过程中，我发现它提供了一种非常灵活和强大的文件管理方式，以及一套完善的网络协议栈。这本书在这方面的讲解，让我对Linux的强大之处有了更深的认识。它详细介绍了Linux的文件权限模型，以及如何使用chmod、chown等命令来管理文件访问。我记得当时为了理解Linux下套接字编程的概念，我花了好几个晚上来研究。作者用了很多生动的例子来解释TCP/IP协议的工作原理，以及如何使用socket API来创建网络连接、发送和接收数据。我尝试着写了一个简单的客户端/服务器程序，虽然过程有些曲折，但最终成功运行的那一刻，我真的感受到了Linux在网络通信方面的强大能力。这本书没有止步于理论，而是提供了大量可执行的代码片段，这些代码片段都是经过验证的，可以直接用于开发。

评分☆☆☆☆☆

让我感到惊喜的是，这本书在介绍UC/OS-II时，不仅仅局限于核心功能的讲解，还涉及了一些高级主题，比如任务的优先级继承、优先级反转以及如何避免这些问题。这些内容对于想要深入理解实时操作系统调度机制的读者来说，非常有价值。作者通过清晰的图示和详细的文字解释，将这些复杂的概念一一呈现。我曾经花了不少时间来理解优先级反转的危害，以及UC/OS-II提供的解决方案，比如优先级继承和优先级保护。这本书不仅解释了“为什么”需要这些机制，还详细讲解了“如何”在代码中实现它们。我尝试着在我的项目中引入优先级保护，确实有效地解决了之前遇到的任务优先级混乱问题。这本书的优点在于，它能够从浅入深，循序渐进地引导读者掌握UC/OS-II的精髓。

评分☆☆☆☆☆

Linux的驱动程序开发和内核模块部分，也为我打开了新的大门。一直以来，Linux驱动程序开发都给我一种神秘感，总觉得离我比较遥远。但这本书的出现，让我觉得并非如此。它系统地介绍了Linux设备驱动程序的编写原理，包括字符设备、块设备和网络设备驱动的实现方式。作者还详细讲解了内核模块的加载和卸载机制，以及如何在内核中进行调试。我尝试着跟着书中的例子，编写了一个简单的字符设备驱动，并成功地在我的开发板上运行起来。那一刻的成就感是巨大的。这本书的价值在于，它不仅讲解了理论知识，更重要的是提供了大量的实践指导，让读者能够真正地掌握Linux驱动程序开发的核心技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书在讨论UC/OS-II时，给我最深刻的印象就是它对“实时性”的强调。作者花费了相当大的篇幅来解释为什么UC/OS-II能够保证任务的实时性，以及如何在实际应用中避免引入延时。这一点对于很多嵌入式开发者来说至关重要，因为在很多实时控制系统中，哪怕是一丁点的延迟都可能导致灾难性的后果。它详细讲解了如何使用优先级反转保护机制来解决优先级继承带来的问题，还深入剖析了各种同步和互斥机制，如信号量、互斥锁、事件标志组等等。通过对这些机制的详细介绍，我明白了如何有效地管理并发任务，避免数据竞争和死锁。而且，作者还特别强调了中断处理的重要性，以及如何编写高效的中断服务程序。在我看来，这部分内容足以让一个初学者快速掌握UC/OS-II的核心精髓，并且能够开始着手开发自己的实时应用。这本书的优点在于，它不会孤立地讲解这些概念，而是将它们有机地结合起来，形成一个完整的实时操作系统解决方案。

评分☆☆☆☆☆

这本书，真是让我又爱又恨。开篇几章，对于UC/OS-II的操作和原理的讲解，简直像是在给一个完全不懂的新手画一张巨细无遗的路线图，每一个API的调用、每一个任务切换的细节都被剖析得淋漓尽致。我记得当时为了弄懂那个信号量的使用场景，我反复看了好几遍，甚至在脑海里模拟了无数次任务间的阻塞和唤醒过程。作者的耐心和细致让人佩服，就像一位经验丰富的老师傅，手把手地教你如何打磨出最精密的零件。从最小的堆栈分配到复杂的时钟节拍中断，这本书都给出了非常清晰的解释。尤其是对于实时操作系统核心概念的阐述，比如优先级抢占、任务调度算法、中断处理机制等等，这本书都从理论到实践，做了相当深入的讲解。我个人认为，对于那些想要深入理解嵌入式系统底层运作原理的读者来说，这一部分绝对是无价之宝。它不仅仅是文字的堆砌，更有大量的代码示例，并且这些示例都经过了精心的设计，能够直观地展现出UC/OS-II的强大功能和灵活性。我曾经尝试着将书中的一些例子移植到我的开发板上，发现它们运行得非常稳定，这充分证明了作者在代码质量上的把控。

评分☆☆☆☆☆

Linux部分的讲解，在多任务和并发编程方面，也让我受益匪浅。我之前一直认为多任务编程非常复杂，但通过这本书的介绍，我发现Linux在这方面提供了非常完善的支持。它详细介绍了Linux中的进程和线程的概念，以及如何使用fork()、exec()、pthread_create()等函数来创建和管理进程和线程。我尤其对书中关于线程同步的讲解印象深刻，它介绍了互斥锁、条件变量、信号量等多种同步机制，并提供了大量的代码示例来演示如何使用这些机制来避免数据竞争和死锁。我尝试着将这些知识应用到我自己的项目中，发现我的程序在并发性能上有了显著的提升。这本书的价值在于，它将Linux的强大功能与实际应用场景相结合，让读者能够更好地理解如何在实际项目中利用Linux进行高效的开发。

评分☆☆☆☆☆

理论的基础书籍，对于入门者很合适，还有例题加深理解。

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京东自营，物流快，放心，下次还买京东

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再看看这本写的如何。

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很有用的一本书,知识介绍基础，实用

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[QY]"

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不错，弥补我的不足，自己需要的东东！

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非常适合入门

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帮同事买的！内容对我没吸引了，还不如学习freertos呢！Linux已经还给老师了！

评分☆☆☆☆☆

我们东边的一位小邻居经常说我们的版图是一片桑叶，而他们的版图是一条蚕，所以天天想着来蚕食我们。这被蚕食的感觉真是痛苦啊，但这还是幸运的，因为这也不过是区区几十年啊。而如果说我们祖先的土地形状像是一只昂首的雄鸡的话，那么我们北边邻居占据的这块水草肥美之地就像是悬挂在我们头上的一把斧头（的确很像），而我们的先人却经常被这斧头砍得血肉模糊啊。这砍着，砍着，就是几千年，比吴刚砍桂树还执着。