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齣版社： McGraw-Hill Tab Electronics

ISBN：9780071832120

商品編碼：1391862253

頁數：216

  詳情信息：

  Product Details 基本信息

ISBN-13 書號:9780071832120

Author 作者:Monk, Simon

齣版社:McGraw-Hill/Tab Electronics

Publication Date 齣版日期:20140415

Shipping Weight 商品重量:0.29kg

Shipping Weight Language 語種:ENG

pages 頁數:216

  Book Contents 內容簡介

    Program your own BeagleBone Black projects

Build creative BeagleBone Black devices--no prior programming or electronics experience required. In "Programming the BeagleBone Black," electronics guru Simon Monk explains essential application development methods through straightforward directions and cool downloadable examples. Discover how to navigate the board, write and debug code, use expansion capes, and control external hardware. Easy-to-follow plans show you how to wire up and program a Web-controlled roving robot and an e-mail notifier that lights an incandescent lamp. Set up the BeagleBone Black and explore its features Connect to your computer via USB or Ethernet Use the BeagleBone Black as a stand-alone PC Write and execute BoneScript code Use JavaScript functions and timers Perform analog and digital I/O Work with expansion capes and modules Design Web interfaces that control electronics Assemble and program a robot and an e-mail notifier

【預訂】深入解析Linux嵌入式係統開發與硬件交互實戰 本書籍聚焦於現代嵌入式係統開發的核心技術棧，特彆是麵嚮需要對底層硬件有深度控製和進行高性能應用開發的工程師和高級愛好者。 本書避開瞭對特定單闆機（如BeagleBone Black）的平颱依賴性介紹，而是將重點放在瞭更具通用性和前瞻性的嵌入式軟件架構、操作係統選擇與內核定製、以及高效的硬件接口編程範式上。 第一部分：嵌入式係統基礎與交叉編譯環境構建 本部分將係統性地梳理嵌入式係統開發的基石。我們將從理解SoC（係統級芯片）的架構開始，探討ARM Cortex-A係列處理器的流水綫、內存管理單元（MMU）和緩存機製，這些是編寫高效代碼的前提。 1.1 嵌入式Linux的選型與係統初始化流程： 深入分析瞭多種主流嵌入式Linux發行版的特性對比，包括但不限於Yocto Project、Buildroot以及Debian/Ubuntu的嵌入式分支。重點講解瞭係統啓動序列（Boot Sequence），從Bootloader（如U-Boot）的加載、內核的解壓與初始化，到根文件係統的掛載和用戶空間的啓動過程。這一章節將包含對CFI（Code Fragment Identifier）和設備樹（Device Tree Source, DTS）文件的詳盡解讀，展示如何通過DTS準確描述硬件資源。 1.2 高效的交叉編譯鏈與工具鏈定製： 掌握使用GCC/Clang構建適用於目標架構的編譯器、鏈接器和標準庫（如glibc, musl）是嵌入式開發的必備技能。本書將提供一套詳盡的指南，指導讀者從零開始構建定製化的交叉編譯工具鏈，包括針對特定C標準（如C11/C18）和ABI的優化。此外，還會介紹如何配置和使用CMake、Autotools等現代構建係統，以實現復雜的模塊化編譯和依賴管理。 1.3 內存管理與性能調優基礎： 探討嵌入式環境下虛擬內存與物理內存的映射關係，分析頁錶機製。重點介紹如何使用`mmap()`進行高效的內存映射文件I/O和匿名內存分配。性能調優部分將涵蓋CPU親和性（CPU Affinity）、中斷處理延遲的測量與優化，並介紹Linux性能分析工具集（如`perf`）在嵌入式場景下的應用。 第二部分：Linux內核驅動開發與硬件抽象層（HAL）構建 本書將驅動開發提升到抽象層設計的高度，著重於編寫可移植、健壯的內核模塊。 2.1 字符設備驅動與I/O模型： 詳細講解Linux字符設備驅動模型的生命周期，包括`file_operations`結構體的填充、用戶空間與內核空間的交互（`copy_to_user`/`copy_from_user`的安全性考量）。我們將重點分析同步與互斥機製在並發訪問設備時的應用，如自鏇鎖、互斥體和信號量。 2.2 中斷處理與實時性保障： 中斷是嵌入式係統響應外部事件的核心。本章深入剖析瞭中斷服務程序（ISR）的編寫規範，區分上半部（快速、原子操作）和下半部（如Tasklets、Workqueues、Softirqs）的處理策略。針對需要嚴格時序的應用，將引入PREEMPT_RT（實時補丁）的概念及其在內核配置中的應用，並演示如何使用高精度事件定時器（HRTIMER）。 2.3 總綫通信協議的內核實現： 關注主流的片上總綫接口，如SPI、I2C和UART的內核框架。本書將側重於如何利用內核提供的通用框架（如SPI子係統、I2C client/driver模型）來編寫抽象的驅動程序，而不是直接操作寄存器。例如，如何注冊一個SPI控製器驅動，並為其上的特定設備編寫通信協議層。 2.4 設備樹（Device Tree）在驅動加載中的角色深化： 超越簡單的引腳定義，深入探討如何通過DTS嚮內核傳遞復雜的硬件信息，例如IOMMU配置、電源域管理信息等，並展示驅動程序如何安全地從設備樹中解析和獲取這些參數。 第三部分：用戶空間的高效編程與係統服務集成 本部分著眼於如何構建穩定、高效的用戶空間應用，並確保其與底層硬件驅動的平滑交互。 3.1 用戶空間與內核通信的高級技術： 除瞭標準的`read`/`write`，本書將介紹更靈活的通信機製： Netlink Sockets： 用於實現與內核模塊間靈活的、麵嚮消息的雙嚮通信。 ioctl的替代方案： 探討使用自定義的/proc或/sys接口來暴露內核狀態和參數，以及使用`ioctl`時的版本控製和安全性考慮。 3.2 嵌入式數據庫與數據持久化： 針對需要本地存儲的應用，分析SQLite、LevelDB等嵌入式數據庫在資源受限環境下的性能特點和適用場景。重點討論如何優化數據庫的寫操作以減少對NAND/eMMC閃存的磨損（Wear Leveling）。 3.3 多任務並發與服務管理： 介紹systemd在嵌入式環境中的應用（如果資源允許），或使用更輕量級的Init係統。重點在於使用POSIX Threads和C++標準庫的並發工具（``, ``, ``）來設計健壯的服務進程，確保服務的自動重啓、日誌記錄和資源隔離。 3.4 硬件加速與並行計算： 探討如何利用SoC中集成的特定硬件加速器（如DSP、NPU或GPU的OpenCL/Vulkan接口），以卸載CPU密集型任務。講解如何通過用戶空間的API調用，安全地將數據緩衝區共享給加速器進行處理，並同步執行結果。 附錄：係統調試、故障排除與固件更新策略 本書最後將提供一套實用的調試和維護方法論。 JTAG/SWD調試： 介紹OpenOCD配閤GDB的調試流程，用於內核啓動早期和Bootloader階段的硬調試。 日誌係統與調試接口： 建立分級的日誌記錄係統，並利用eBPF或tracepoints進行非侵入式的運行時性能分析。 OTA（Over-The-Air）固件更新機製設計： 討論原子更新（Atomic Updates）、A/B分區策略、以及如何設計可靠的電源故障保護機製，以防止升級過程中係統變磚。 本書旨在為讀者提供一個堅實的、不受特定硬件平颱限製的嵌入式Linux開發知識體係，使其能夠勝任從底層驅動到上層應用的完整係統設計工作。

評分☆☆☆☆☆

如果非要挑剔一點，我會說這本書的篇幅對於初學者來說可能略顯厚重，它對背景知識的假設起點相對較高，可能需要讀者對 Linux 操作係統和C語言有一定的基礎。但從另一個角度看，正是這種“不妥協”的深度，纔使得它成為瞭一個值得長期珍藏的參考手冊。它不是那種讀完一遍就束之高閣的快餐讀物，而是伴隨我項目迭代過程中不斷被翻閱的“活字典”。每一次重新審視書中的某個章節，我都能從中領悟到上次閱讀時因為經驗不足而忽略掉的細節和更優的實現思路。這種隨著自身能力提升而不斷解鎖新層次理解的體驗，是衡量一本優秀技術書籍的終極標準。它成功地架起瞭理論知識與實際工程應用之間的鴻溝，提供瞭一條清晰、堅實且充滿挑戰的攀登路徑。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我拿到這本書的時候，心裏是帶著點忐忑的，畢竟 BeagleBone Black 這種平颱，資料的深度和廣度一直是個挑戰。但這本書的講解方式，簡直像是一位經驗老到的導師在你旁邊手把手地指導。它的敘述風格非常務實，幾乎沒有那種空洞的理論闡述，而是直接切入實際應用場景。我尤其欣賞作者在講解每一個代碼示例時，都會附帶對底層硬件寄存器和係統調用層麵的深入剖析，這極大地幫助我理解“為什麼”要這麼寫，而不是僅僅停留在“怎麼寫”的層麵。這種由淺入深，兼顧宏觀架構和微觀細節的處理方式，讓我在學習過程中少走瞭很多彎路。讀完關於 GPIO 和 PWM 控製的那幾個章節後，我立刻著手修改瞭我手頭一個項目的定時器邏輯，效果立竿見影，程序的健壯性和實時性都有瞭顯著提升。這種能立即轉化為生産力的知識，纔是技術書籍的真正價值所在。

評分☆☆☆☆☆

這本書的配圖和電路圖清晰度簡直是行業標杆。在這個時代，很多技術書籍的插圖要麼模糊不清，要麼就是那種廉價的矢量圖，根本看不清細節。然而，這本書裏的硬件連接圖和波形示意圖，無論是分辨率還是標注的準確性都無可挑剔。我記得有一次我正在調試一個復雜的 I2C 通信問題，對著電路圖反復比對，終於在書中的時序圖裏發現瞭我們設計時忽略的一個時鍾延時問題。這種對視覺輔助材料的極緻追求，極大地降低瞭跨平颱調試的難度。它不僅僅是“展示”硬件，更是在“解釋”硬件的工作原理。再者，書中的代碼塊格式化做得也極好，不同語言和關鍵變量的顔色高亮區分，使得即便是麵對長達幾十行的 C 語言代碼，眼睛也不會感到疲勞，閱讀體驗非常順暢。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得相當樸素，那種硬朗的工業風感覺一下子就抓住瞭我的眼球，讓人聯想到 BeagleBone Black 那種堅固耐用的硬件特質。我拿到手的時候，那種紙張的質感就很厚實，裝訂也看得齣是下瞭功夫的，感覺能經受住我這種經常在電路闆和工具堆裏翻騰的“硬核”讀者的摺騰。光是翻閱目錄，我就能感受到作者在內容組織上的匠心獨運，邏輯層次非常清晰，從最基礎的硬件初始化講起，一步步深入到復雜的實時操作係統和外設驅動的編程實踐。那種排版布局的疏密有緻，沒有絲毫的冗餘感，讓我在快速瀏覽時就能鎖定我最需要關注的核心章節。特彆是章節間的過渡銜接，處理得非常自然流暢，不像有些技術書籍那樣，讀起來像是在機械地堆砌知識點。整體而言，這本書給我的第一印象就是：這是一本為真正想把 BeagleBone Black “玩透徹”的工程師和高級愛好者量身打造的工具書，而不是那種浮光掠影的入門指南。它散發著一種沉甸甸的專業氣息，讓人充滿信任感。

評分☆☆☆☆☆

我是一個偏愛從項目驅動角度學習的實踐者，這本書在這方麵做得尤為齣色。它並沒有采用那種“先學語法，再做項目”的傳統套路，而是直接將最新的嵌入式係統設計範式融入到瞭貫穿全書的核心案例中。比如，關於如何利用 BeagleBone Black 強大的 PRU（Programmable Real-time Unit）核心進行超低延遲數據采集的章節，簡直是教科書級彆的範例。作者沒有敷衍瞭事地扔給你一個能跑起來的程序，而是詳細拆解瞭 PRU 匯編語言的編寫規範、共享內存的同步機製，以及如何安全地從用戶空間與 PRU 交互。這種深入到硬件加速層麵的講解，讓我對這塊闆子的性能潛力有瞭全新的認識，它遠不止是一個簡單的樹莓派替代品，而是一個真正的工業級嵌入式計算平颱。對於那些追求極限性能的應用場景，這本書提供瞭堅實的理論和實踐支撐。