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1.內(nèi)容提要 本書主要基于龍芯芯片在嵌入式平臺上的開發(fā)及應(yīng)用，涉及嵌入Linux系統(tǒng)的開發(fā)和移植、無線傳感網(wǎng)技術(shù)，以及遠程服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，移動應(yīng)用平臺開發(fā)等多個方面全面的分析。 本書內(nèi)容分為5個部分：第1部分是龍芯嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識。介紹龍芯家族的嵌入式芯片發(fā)展?fàn)顩r，嵌入式開發(fā)的思想，以及主要針對龍芯1B、龍芯1C兩款芯片介紹主要硬件特性和使用到的軟件資源。第2部分是嵌入式開發(fā)環(huán)境及相關(guān)基礎(chǔ)知識。介紹開發(fā)環(huán)境的搭建，從Ubuntu虛擬機的安裝，到交叉工具鏈的安裝和主要調(diào)試工具的安裝與使用。再從Linux系統(tǒng)的角度，介紹怎么在龍芯平臺上移植Bootloader、Linux內(nèi)核、文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序、以及OpenWrt開源解決方案的使用。第3部分是基于龍芯1B開發(fā)板的嵌入式Linux編程開發(fā)。主要是應(yīng)用編程和驅(qū)動開發(fā)。應(yīng)用編程有Linux基礎(chǔ)編程、基于QT的圖形界面編程，以及在嵌入式平臺上的Web編程。驅(qū)動開發(fā)介紹了字符設(shè)備驅(qū)動、塊設(shè)備驅(qū)動和Linux設(shè)備驅(qū)動中的主要機制。再從ADC、外部按鍵和RTC幾個具體的實例進行應(yīng)用分析。第4部分是基于龍芯1B的項目實戰(zhàn)。主要從智能農(nóng)業(yè)大棚控制系統(tǒng)、智能家居和智慧教室三個項目中一一進行說明。第5部分是龍芯嵌入式開發(fā)的產(chǎn)品和應(yīng)用。介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)無線通信協(xié)議CMAC的遠距離無線模塊和龍芯與CMAC的協(xié)議應(yīng)用，以實現(xiàn)將嵌入式技術(shù)轉(zhuǎn)換為實際應(yīng)用。 龍芯嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)、嵌入式開發(fā)環(huán)境及相關(guān)基礎(chǔ)知識、基于龍芯1B開發(fā)板的嵌入式Linux編程開發(fā)、基于龍芯1B的項目實戰(zhàn)、以及基于龍芯嵌入式開發(fā)的產(chǎn)品和應(yīng)用。本書適合具有一定嵌入Linux系統(tǒng)基礎(chǔ)知識的開發(fā)人員，計算機及通信專業(yè)的在校學(xué)生，以及有過單片機和嵌入式硬件開發(fā)經(jīng)驗，想深入學(xué)習(xí)嵌入式軟件開發(fā)的從業(yè)人員。對于涉及計算機網(wǎng)絡(luò)，Linux操作系統(tǒng)方面的基礎(chǔ)知識我們只稍作介紹，不會深入地分析。我們旨在通過這些知識進一步深入地學(xué)習(xí)龍芯平臺上的嵌入式開發(fā)和應(yīng)用實戰(zhàn)。 2.序 中央處理器（CPU，Central Processing
Unit）是計算機系統(tǒng)中最重要的部件，是信息產(chǎn)品的“心臟”及其信息安全的保障，也是一個國家綜合技術(shù)實力的象征。我國在CPU技術(shù)上長期以來被國外牽制，缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的CPU芯片。 自2002年中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所自主研發(fā)龍芯1號芯片成功以來，在國家863計劃和國家“核高基”重大專項等助力支持下，龍芯經(jīng)歷了10多年的快速發(fā)展，不僅在技術(shù)指標(biāo)上不斷刷新紀(jì)錄，同時也為我國打破國外壟斷、創(chuàng)出一條自主可控的CPU開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化道路，起到了里程碑式的作用。 然而，當(dāng)國產(chǎn)芯片想要更大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化、更廣泛地應(yīng)用到國計民生中時，幾個嚴(yán)峻的問題擺在眼前： (1) 在通用CPU的PC領(lǐng)域：以Intel
X86為代表的復(fù)雜指令集計算機（CISC）體系結(jié)構(gòu)，基于英特爾和微軟的“Wintel”組合，憑借Windows龐大的生態(tài)與開發(fā)環(huán)境，幾乎壟斷桌面電腦市場長達近30年之久。龍芯通用CPU是基于MIPS架構(gòu)，在個人電腦操作系統(tǒng)方面，只能從開源的Linux系統(tǒng)中尋求突破。龍芯作為后來者，要進入通用PC市場的壁壘很高。 （2） 在通用嵌入式處理器(Embedded Processor
Unit，EPU)應(yīng)用領(lǐng)域：以ARM為代表的精簡指令集算法（RISC），擁有開放式IP體系結(jié)構(gòu)、基于高性能的軟件平臺和優(yōu)越的用戶體驗。憑借內(nèi)核授權(quán)或架構(gòu)授權(quán)的模式，ARM的IP核已成為當(dāng)今國內(nèi)外SoC芯片處理器業(yè)界的首選者，其相應(yīng)產(chǎn)品線幾乎覆蓋了包括移動通信終端、消費類電子、數(shù)字電視、工業(yè)控制和汽車電子等微處理器應(yīng)用的每一個領(lǐng)域。相比成熟強大的ARM生態(tài)圈，龍芯嵌入式芯片在嵌入式處理器應(yīng)用的拓展，與通用CPU的PC領(lǐng)域一樣舉步維艱。 應(yīng)該看到，無論是通用CPU，還是通用嵌入式微處理器，國產(chǎn)芯片要想成功，僅僅靠技術(shù)指標(biāo)的跟進是遠遠不夠的，必須要有配套的操作系統(tǒng)及其應(yīng)用軟件，更重要的是架構(gòu)起相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈和生態(tài)鏈，為千差萬別的應(yīng)用場景和體驗，提供優(yōu)異的服務(wù)支撐。 2010年底，南京龍淵微電子科技有限公司成立，旨在做一個龍芯產(chǎn)業(yè)化的推動者。龍淵團隊認為：從市場發(fā)展態(tài)勢看，嵌入式CPU市場可能給我國留有更多地發(fā)展空間，尤其是今天物聯(lián)網(wǎng)被視作為全球經(jīng)濟增長的新引擎，帶來新一代的信息技術(shù)革命；從競爭形勢看，CPU的競爭已不單純是CPU自身的競爭，更多地體現(xiàn)在適配的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的競爭上?！秶沂逡?guī)劃》明確指出，首先實施“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用，發(fā)展“分享經(jīng)濟”這一網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟的典型模式。在新的領(lǐng)域，既是機遇，更是挑戰(zhàn)。為此，龍淵團隊勵志做龍芯嵌入式芯片的具體應(yīng)用，搭載嵌入式Linux操作系統(tǒng)，在新興的互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域開辟新的藍海市場。 從2014年開始，龍淵團隊在龍芯團隊等科研機構(gòu)的幫助和指導(dǎo)下，充分發(fā)揮龍芯1B芯片的高性能、低功耗特點，在超精簡操作系統(tǒng)、超低功耗運行、開發(fā)實時Linux所需的專用驅(qū)動程序等方面，設(shè)計了多種開發(fā)板、核心板，開發(fā)了多種驅(qū)動、示例程序，出版3部教材并撰寫說明書、開發(fā)資料、開發(fā)教程等。 同時，龍淵團隊在智能農(nóng)業(yè)、智能家居、智慧教室、智能制造等多個物聯(lián)網(wǎng)具體應(yīng)用領(lǐng)域，基于龍芯1B芯片平臺，已開發(fā)形成和提供了從軟件到硬件的嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)品和物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用整體解決方案，創(chuàng)造了上億元的經(jīng)濟效益，得到了市場和業(yè)界認可；其成果先后獲得21項科技進步獎，并在國家工信部軟件和集成電路促進中心一年一度的“中國芯”等評獎中，先后獲得15項“中國芯”和年度物聯(lián)網(wǎng)解決方案獎。龍淵團隊為初步架構(gòu)起的“龍芯1B芯片＋Linux”的生態(tài)鏈，實現(xiàn)基于龍芯1B芯片的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用作出了應(yīng)有的貢獻。 《龍芯嵌入式系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用實戰(zhàn)》的編寫，即是龍淵團隊?wèi)?yīng)用龍芯等國產(chǎn)技術(shù)，在多年面向物聯(lián)網(wǎng)具體行業(yè)應(yīng)用求索中的研究成果、經(jīng)驗和失敗教訓(xùn)的總結(jié)。本書適合具有一定嵌入Linux系統(tǒng)基礎(chǔ)知識的開發(fā)人員、計算機及通信專業(yè)的在校學(xué)生、從事嵌入式微處理器及其SoC芯片應(yīng)用的研發(fā)人員；對于政府機關(guān)負責(zé)制定CPU產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的工作人員，也具有較好的參考價值。 是以為序，并以中國半導(dǎo)體協(xié)會集成電路設(shè)計分會趙建忠老師的《浪淘沙－創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中國夢》一詞為結(jié)語： 芯片鑄國威，崛起晶硅！雄鷹展翅向天飛。志在云霄攬皓月，一片葳蕤。 四海鼓驚雷，征道安危？掃清霾霧沐春暉。鏖戰(zhàn)驍將沙場喚，搏浪爭魁。 2016年11月8日 3.前言 作為曾為國人帶來無限榮光的“中國第一芯”，龍芯CPU承載著太多的責(zé)任與使命，亦有著不同尋常的宏大愿景。2002年8月10日清晨，當(dāng)龍芯1號實機運行的畫面出現(xiàn)在電腦屏幕上時，所有人都歡呼雀躍——中國終于擁有了自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能“中國芯”“民族芯”。 然而，一個多數(shù)人忽略的關(guān)鍵問題擺在眼前：英特爾之所以在電腦芯片領(lǐng)域稱雄，除了自身多年的技術(shù)和市場積累，還有一個重要盟友——微軟。20世紀(jì)80年代IBM在業(yè)界推出第一臺個人電腦后，將芯片和操作系統(tǒng)訂單分別交給了英特爾和微軟。從那時起，這個隱形的“Wintel”組合一步一步蠶食市場，幾乎壟斷PC市場長達近30年之久。龍芯，顯然缺少這樣的盟友，相比成熟強大的微軟操作系統(tǒng)Windows，國產(chǎn)操作系統(tǒng)和國產(chǎn)芯片一樣舉步維艱。 國產(chǎn)芯片要想成功，僅僅是靠技術(shù)指標(biāo)的跟進是遠遠不夠的，必須要有配套的軟件和服務(wù)支撐，能夠應(yīng)用到具體的生活場景中，才能得到市場的認可。在PC領(lǐng)域，微軟的操作系統(tǒng)只對X86架構(gòu)和擴展的X64架構(gòu)CPU提供支持；龍芯是基于MIPS架構(gòu)的，顯然失去了這一強有力的臂助。對此，只能從開源的Linux系統(tǒng)中尋求幫助。但目前為止，在個人電腦操作系統(tǒng)的使用中，Linux遠比Windows遜色。僅就電腦而言，MIPS架構(gòu)的電腦想要趕超X86架構(gòu)的電腦，尚需時日。 2010年底，南京龍淵微電子科技有限公司成立，旨在普及推廣龍芯等國產(chǎn)芯片，做龍芯產(chǎn)業(yè)化的推動者之一。龍淵團隊另辟蹊徑，希望應(yīng)用龍芯嵌入式芯片，搭載嵌入式Linux操作系統(tǒng)和自主開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)通信組網(wǎng)協(xié)議，在新興的物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域取得突破，為龍芯尋找一個全新的藍海市場。在PC領(lǐng)域，基于Windows龐大的生態(tài)與開發(fā)環(huán)境，國產(chǎn)軟件難與微軟爭鋒。但是在互聯(lián)網(wǎng)及嵌入式平臺上，大量充斥著基于Linux的技術(shù)支持與平臺應(yīng)用，行業(yè)紛雜而標(biāo)準(zhǔn)又不統(tǒng)一。在新的領(lǐng)域，這既是機遇，更是挑戰(zhàn)，大家盡可各顯神通。而龍芯基于MIPS架構(gòu)，仿佛天生基因中就已經(jīng)寫入了嵌入式的概念，使用起來顯得游刃有余，這更堅定了我們做龍芯嵌入式開發(fā)的信心與勇氣。 Linux的優(yōu)勢在于它強大的網(wǎng)絡(luò)功能，無論是大型的服務(wù)器，還是嵌入式設(shè)備，搭載Linux內(nèi)核的操作系統(tǒng)隨處可見。特別是伴隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展，Linux的開源性質(zhì)更是吸引了全世界無數(shù)的開發(fā)者和愛好者共同來壯大這個陣營。龍淵團隊做龍芯嵌入式芯片應(yīng)用的第一個重要任務(wù)就是融入這個Linux生態(tài)，因而首先要實現(xiàn)一套從軟件到硬件的完整嵌入式系統(tǒng)。龍芯1B等龍芯一號系列芯片，只是通用的嵌入式微處理器芯片，外圍支持DDR2、Nand、LCD、USB等諸多特性。針對這些特性，從硬件電路板設(shè)計，到Linux操作系統(tǒng)移植，我們都要一步步地實現(xiàn)。雖說MIPS架構(gòu)在Linux內(nèi)核中提供了很好的支持與兼容，且龍芯在最初的發(fā)展中積累了很多寶貴的經(jīng)驗可以借鑒，但面對市場上嵌入式開發(fā)多是基于ARM芯片的時潮，以及涉足物聯(lián)網(wǎng)等新興行業(yè)和技術(shù)，龍芯或多或少地出現(xiàn)了一些水土不服，甚至顯得曲高和寡。但在沒有任何市場預(yù)測前景下，我們還是成功地跨過了第一道門檻。 目前嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域，OpenWrt可能是一個標(biāo)桿。針對龍芯1B而言，龍淵團隊經(jīng)過多年的努力與探索，基本上算是駕輕就熟了。此外，我們在超精簡操作系統(tǒng)、超低功耗運行、開發(fā)實時Linux所需的專用驅(qū)動程序等方面做了大量研究，使得龍芯SoC芯片可以高性能、低功耗地應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。同時，我們也開始從基礎(chǔ)做起，培養(yǎng)龍芯SoC生態(tài)環(huán)境，設(shè)計了多種開發(fā)板、核心板，開發(fā)了多種驅(qū)動、示例程序，出版3部教材并撰寫說明書、開發(fā)資料、開發(fā)教程等。 在龍芯嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方面站穩(wěn)了腳跟，接下來就需要在市場上謀求更大的發(fā)展。通過多年的摸索與實踐，加上龍芯總設(shè)計師胡偉武老師的指導(dǎo)，我們意識到：龍芯也需要像ARM一樣，打造一條完整的上下游生態(tài)鏈。無論是技術(shù)支持，還是商業(yè)合作，每個階段和每個模塊都要做得更加精細，才能經(jīng)得起市場的考驗。2014年開始，我們響應(yīng)胡偉武老師的號召，著力打造基于龍芯的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)圈，面向具體的行業(yè)應(yīng)用提供整體的解決方案。如今，基于龍芯平臺的嵌入式系統(tǒng)已分別應(yīng)用在智能農(nóng)業(yè)、智能家居、智慧教室、智能制造等多個領(lǐng)域。雖然在一個大的系統(tǒng)應(yīng)用里，龍芯芯片只占很小一部分，但是見微知著，我們最終走出了象牙塔，得到了市場和業(yè)界認可。近3年來，基于龍芯的各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)品和解決方案，先后獲得26項科技進步獎，創(chuàng)造了上億元的經(jīng)濟效益；在國家工信部軟件和集成電路促進中心一年一度的“中國芯”頒獎典禮和物聯(lián)網(wǎng)大會中，先后獲得15項“中國芯”和年度物聯(lián)網(wǎng)解決方案獎。 2016年，響應(yīng)“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”和“互聯(lián)網(wǎng)+”的號召，在多個政府部門和科技園區(qū)的支持下，我們成立了南京龍淵眾創(chuàng)空間，致力于打造基于龍芯等國產(chǎn)芯片的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)圈。經(jīng)過半年多的努力，龍淵眾創(chuàng)空間已和20多所國內(nèi)高校和科技園區(qū)合作共建，初步完成了4個基于自主創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)項目孵化的上下游產(chǎn)業(yè)鏈的孵化創(chuàng)新平臺，孵化面積2.7萬平米，孵化項目近200個。區(qū)別于傳統(tǒng)眾創(chuàng)空間作為“二房東”、或泛泛提供“隔靴搔癢”的融資對接服務(wù)的模式，龍淵致力于打造兩類眾創(chuàng)空間：(1)國產(chǎn)技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)、云計算應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)圈（南京江寧開發(fā)區(qū)龍淵眾創(chuàng)空間總部、南京理工大學(xué)紫金學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)眾創(chuàng)空間等等）；(2)結(jié)合當(dāng)?shù)刂攸c特色產(chǎn)業(yè)，和科技園區(qū)、高校合作，打造具備地區(qū)特色的產(chǎn)業(yè)鏈集聚型眾創(chuàng)空間，線下產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)入駐眾創(chuàng)空間，線上提供“特色產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新+產(chǎn)品電商+產(chǎn)品溯源+物聯(lián)網(wǎng)智能化+旅游觀光”等五位一體的系統(tǒng)服務(wù)（安徽亳州花草茶眾創(chuàng)空間、淮安國家農(nóng)業(yè)科技園星創(chuàng)天地等）。 龍淵眾創(chuàng)空間集創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目孵化和人才培養(yǎng)、產(chǎn)學(xué)研合作和成果轉(zhuǎn)化、技術(shù)支撐和科技金融服務(wù)為一體，打造多個創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的基礎(chǔ)平臺，具備五大特點：與高校、科研機構(gòu)或科技園區(qū)合作共建的技術(shù)支撐平臺和科技成果轉(zhuǎn)化平臺；基于國產(chǎn)技術(shù)，打造互聯(lián)網(wǎng)+和物聯(lián)網(wǎng)等上下游產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)圈；以高校、科研機構(gòu)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)者和項目為主體進行孵化，并開展即將畢業(yè)大學(xué)生的就業(yè)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)技能培訓(xùn)和實踐；成立由數(shù)百家高科技人才創(chuàng)業(yè)企業(yè)組成的企業(yè)聯(lián)盟，成為高校、企業(yè)、園區(qū)之間人才和科技成果等多方面需求對接的平臺。 為進一步拓展產(chǎn)業(yè)鏈和生態(tài)圈，龍淵眾創(chuàng)近期完成了六大舉措：一是與國內(nèi)50多家高校和企業(yè)、科技園區(qū)合作，共建眾創(chuàng)空間，孵化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目；二是校、企、園區(qū)共同成立“互聯(lián)網(wǎng)+企業(yè)聯(lián)盟”，打造人才及技術(shù)需求搭建平臺形成產(chǎn)業(yè)鏈；三是校、企、園區(qū)共建“互聯(lián)網(wǎng)+學(xué)院”，開展大學(xué)生就業(yè)技能與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)以致用人才，提前對接企業(yè)需求；四是通過首屆江蘇省高校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽的學(xué)校分賽區(qū)的全省聯(lián)動，持續(xù)邀請各高校組織大賽的分賽區(qū)，并聘請了一批專家擔(dān)任大賽評委；五是聯(lián)合了20余所高校，成立了高?？萍汲晒蛯＠D(zhuǎn)化的產(chǎn)學(xué)研平臺，校企園區(qū)三方產(chǎn)學(xué)研合作，推動物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+產(chǎn)業(yè)發(fā)展；六是成立了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師委員會，下設(shè)科技分會和金融分會，并聘請了賁德院士、都有為院士擔(dān)任特聘顧問，朱洪波教授擔(dān)任委員會主任，于宗光、王志堅等80多名專家教授分別擔(dān)任副主任、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師。 路漫漫其修遠兮，中國芯和龍芯的發(fā)展道路任重道遠，需要更多的志同道合者奮然響應(yīng)，砥礪前行。龍淵團隊推廣龍芯，不單單只是一個企業(yè)的商業(yè)化運作。我們基于開源開發(fā)，開發(fā)出來的應(yīng)用系統(tǒng)也是開源的，方便二次開發(fā)。這都是為了使開發(fā)者和合作伙伴更好更方便地使用國產(chǎn)芯片，并加入國產(chǎn)芯片應(yīng)用推廣的隊伍。我們也熱切期待與更多的高校、科研機構(gòu)和科技園區(qū)展開合作，并殷切期待更多的有志青年加入自主創(chuàng)新、科技創(chuàng)業(yè)的事業(yè)。 在多年對龍芯嵌入式開發(fā)和行業(yè)應(yīng)用的探索過程中，我們積累了大量的經(jīng)驗甚至是失敗的教訓(xùn)，從而完成了這本書的編寫，希望藉此能對廣大的龍芯愛好者和開發(fā)者有所幫助。本書的編寫立項始于2013年，其中幾易其稿甚至完全推倒重寫，在東南大學(xué)出版社朱珉等老師的數(shù)十次督促下，今日終于完稿。究其原因，在于我們對本書的內(nèi)容和質(zhì)量一直抱有極其審慎的態(tài)度，生怕僅憑團隊的綿薄之力和一知半解反而弄巧成拙，更希望能盡最大努力完成一本既體現(xiàn)龍芯嵌入式開發(fā)特色、又能方便開發(fā)者學(xué)習(xí)和交流的書籍，為國產(chǎn)芯片的著書立說和普及推廣，探索一條理論與實踐結(jié)合的新路。 本書主要內(nèi)容是基于龍芯SoC芯片在嵌入式平臺上的開發(fā)及應(yīng)用實戰(zhàn)，涉及嵌入式Linux系統(tǒng)的開發(fā)和移植、無線傳感網(wǎng)技術(shù)和遠程服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、移動應(yīng)用平臺開發(fā)等多方面內(nèi)容。本書沿循從龍芯嵌入式芯片的特性介紹，到龍芯系列的芯片比較，再到針對不同行業(yè)應(yīng)用的系統(tǒng)開發(fā)的學(xué)習(xí)實踐思路，進行了較為深入全面的分析；同時，結(jié)合當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r與市場前景，提出了在龍芯平臺上應(yīng)用開發(fā)的一套切實可靠的技術(shù)學(xué)習(xí)方案，以及針對智能家居、智慧教室、智能農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的具體應(yīng)用系統(tǒng)介紹。 本書內(nèi)容分為五大部分：龍芯嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)、嵌入式開發(fā)環(huán)境及相關(guān)基礎(chǔ)知識、基于龍芯1B開發(fā)板的嵌入式Linux編程開發(fā)、基于龍芯1B的項目實戰(zhàn)，以及基于龍芯嵌入式開發(fā)的智能農(nóng)業(yè)、智能制造等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)品和應(yīng)用系統(tǒng)。本書適合具有一定嵌入式Linux系統(tǒng)基礎(chǔ)知識的開發(fā)人員，計算機及通信等專業(yè)的在校學(xué)生，以及有單片機和嵌入式硬件開發(fā)經(jīng)驗、想深入學(xué)習(xí)嵌入式軟件開發(fā)的從業(yè)人員。對于涉及計算機網(wǎng)絡(luò)、Linux操作系統(tǒng)方面的基礎(chǔ)知識，我們只稍作介紹，不作深入分析。 第一部分是龍芯嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識。介紹龍芯家族的嵌入式芯片發(fā)展?fàn)顩r，嵌入式開發(fā)的思想，主要針對龍芯1B、龍芯1C兩款芯片介紹主要硬件特性和使用的軟件資源。 第二部分是嵌入式開發(fā)環(huán)境及相關(guān)基礎(chǔ)知識。介紹開發(fā)環(huán)境的搭建，從Ubuntu虛擬機的安裝，到交叉工具鏈的安裝和主要調(diào)試工具的安裝與使用。再從Linux系統(tǒng)的角度，介紹如何在龍芯平臺上移植Bootloader、Linux內(nèi)核、文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序，以及OpenWrt開源解決方案的使用。 第三部分是基于龍芯1B開發(fā)板的嵌入式Linux編程開發(fā)。主要是應(yīng)用編程和驅(qū)動開發(fā)。應(yīng)用編程有Linux基礎(chǔ)編程、基于QT的圖形界面編程，以及在嵌入式平臺上的Web編程。驅(qū)動開發(fā)介紹了字符設(shè)備驅(qū)動、塊設(shè)備驅(qū)動和Linux設(shè)備驅(qū)動中的主要機制。再從ADC、外部按鍵和RTC幾個具體的實例進行應(yīng)用分析。 第四部分是基于龍芯1B的應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)和實戰(zhàn)。主要從智能農(nóng)業(yè)溫室大棚控制系統(tǒng)、智能家居和智慧教室、智慧校園等三個項目，對芯片的開發(fā)應(yīng)用，進行了較為詳細的說明。 第五部分是基于龍芯和自主物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的嵌入式產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用方案。重點介紹了基于自主物聯(lián)網(wǎng)無線通信協(xié)議CMAC的遠距離低功耗無線模塊和基于龍芯和CMAC協(xié)議的多種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用產(chǎn)品和應(yīng)用系統(tǒng)。 本書由陳勇和田廣東、姜仲秋、楊戰(zhàn)民、丁龍剛、覃章健、蔡陽波、尹云飛、步雨筍等編著，陳勇主審。本書相關(guān)工作得到了中國工程院院士倪光南、龍芯中科技術(shù)有限公司董事長胡偉武（龍芯CPU芯片總設(shè)計師）及嵌入式事業(yè)部總經(jīng)理杜安利、中國電科集團首席專家于宗光、中國半導(dǎo)體協(xié)會集成電路設(shè)計分會副秘書長趙建忠等專家的指導(dǎo)和支持。倪光南院士親自為本書撰寫推薦函，胡偉武老師親自為本書作序，龍芯團隊張戈、喬崇、吳少校等多位龍芯核心技術(shù)骨干，細致審定了本書內(nèi)容并提出詳細的修改意見。 本書作為“國家信息技術(shù)緊缺人才工程（NITE）”的指定教材，也得到了國家工業(yè)和信息化部軟件和集成電路促進中心多位領(lǐng)導(dǎo)和專家的指導(dǎo)和支持。此外，本書還得到了國家“萬人計劃”、科技部創(chuàng)新基金、科技部國家重點新產(chǎn)品計劃、江蘇省科技支撐計劃、江蘇省軟件和信息服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型升級專項資金、江蘇省科技廳未來網(wǎng)絡(luò)前瞻項目、南京市科技發(fā)展計劃等眾多項目資助。 朱玉全、劉傳清、沈文軍、趙力、魏建香、王俊、劉芫健、程勇、孟迎軍、徐楠、王婷、吳璇、呂敬彩等高校教授和合作伙伴，或參與了本書部分內(nèi)容的編寫，或提出了相當(dāng)中肯的意見和建議。在編寫過程中，還得到了耿霞、戚晨皓、傅曉、葉楓、宋南海、陸勇、劉毅、彭曉冰、郭林、吳海濤、金易琛、金健等師生和徐釗、陳士勇、許云龍、高尚、張威、趙明宏、朱穎、李偉紅、張?zhí)觳?、張偉、熊保松、毛宇鵬等同事的支持和幫助。在此，特別向南京龍淵微電子科技有限公司、南京龍淵眾創(chuàng)空間股份有限公司、淮安國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)、亳州互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)業(yè)示范園和江蘇龍睿、南京騫翮、南京燚霆、安徽龍淵眾創(chuàng)、南京云天致信、南京勤茂、南京遠控、嘉興國自、寧波思邁科、常州思翔、亳州國自等產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作伙伴，江蘇大學(xué)、南京郵電大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、河海大學(xué)、東南大學(xué)、南京工程學(xué)院、南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院、南京理工大學(xué)紫金學(xué)院、重慶大學(xué)、成都理工大學(xué)等20多所合作高校院所的相關(guān)同仁，以及所列參考文獻的作者和單位，深表謝意。 囿于時間和能力所限，錯誤與疏漏之處在所難免。懇請各位專家和讀者不吝賜教，批評斧正，我們將在本書的后續(xù)再版中予以改正。 編者 2016年11月 4.目錄 第1部分龍芯嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)(1) 1龍芯嵌入式系統(tǒng)綜述(1) 1.1嵌入式系統(tǒng)概述(1) 1.2龍芯SOC芯片簡介(1) 1.2.1認識“龍芯”家族(1) 1.2.2龍芯嵌入式芯片介紹(2) 1.3嵌入式開發(fā)思想(2) 1.4龍芯嵌入式技術(shù)特點及功能(3) 2龍芯嵌入式開發(fā)資源(4) 2.1.1龍芯1B/1C處理器(4) 2.1.2龍芯1B通用核心板(11) 2.1.3龍芯1B開發(fā)板(12) 2.2軟件資源(13) 2.2.1Bootloader引導(dǎo)(PMON)(13) 2.2.2Linux內(nèi)核(14) 2.2.3OpenWrt開源軟件(14) 2.2.4Busybox/QT圖形應(yīng)用方案(14) 第2部分嵌入式開發(fā)環(huán)境及相關(guān)基礎(chǔ)知識(15) 3在主機上搭建Linux開發(fā)環(huán)境(15) 3.1安裝Ubuntu 10.04(15) 3.2建立交叉編譯環(huán)境(21) 3.3常用調(diào)試工具安裝與使用(21) 4基于龍芯1B的Linux系統(tǒng)移植(27) 4.1Bootloader移植(27) 4.2Linux內(nèi)核移植(28) 4.3文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序移植(29) 4.4OpenWrt開源嵌入式Linux操作系統(tǒng)使用(32) 第3部分基于龍芯1B開發(fā)板的嵌入式Linux編程開發(fā)(33) 5應(yīng)用編程實驗(33) 5.1Linux基礎(chǔ)實驗(33) 5.1.1Shell編程(33) 5.1.2文件操作實驗(36) 5.1.3多線程實驗(40) 5.1.4多進程實驗(42) 5.1.5進程間通信實驗(44) 5.1.6網(wǎng)絡(luò)編程實驗(47) 5.2基于QT的圖形界面編程(53) 5.2.1tslib移植(53) 5.2.2QT源碼編譯(54) 5.3Nginx+php的Web服務(wù)器搭建(54) 5.3.1相關(guān)庫編譯(54) 5.3.2Nginx移植(56) 5.3.3php移植(59) 5.3.4spawnfcgi移植(60) 6驅(qū)動開發(fā)(61) 6.1Linux設(shè)備驅(qū)動基礎(chǔ)(61) 6.1.1字符設(shè)備驅(qū)動(61) 6.1.2塊設(shè)備驅(qū)動(64) 6.1.3Linux設(shè)備驅(qū)動機制(70) 6.2基于龍芯1B開發(fā)板的驅(qū)動編程實例(90) 6.2.1ADC驅(qū)動程序(90) 6.2.2外部按鍵驅(qū)動(93) 6.2.3RTC驅(qū)動程序(97) 第4部分基于龍芯1B的項目實戰(zhàn)(105) 7智能農(nóng)業(yè)大棚控制系統(tǒng)(105) 8智能家居應(yīng)用(126) 8.1智能家居系統(tǒng)概述(126) 8.2智能家居應(yīng)用協(xié)議定義(128) 8.3智慧家居應(yīng)用開發(fā)(133) 8.４智慧家居產(chǎn)品使用(142) 8.４.1龍淵多功能網(wǎng)關(guān)安裝(142) 8.4.2人體傳感器安裝(144) 8.4.3門磁傳感器安裝(146) 8.4.4一位開關(guān)安裝(146) 8.4.5PM2.5檢測器安裝(147) 8.4.6調(diào)色燈安裝(147) 8.4.7報警器安裝(148) 8.4.8紅外轉(zhuǎn)發(fā)器安裝(149) 8.4.9關(guān)于智慧家居各個終端設(shè)備復(fù)位操作(149) 8.4.10龍淵智慧家居APP使用(149) 9智慧教室(154) 9.1智慧實驗室中控機(154) ９.2教務(wù)考勤管理系統(tǒng)(155) ９．3智能教學(xué)系統(tǒng)(155) ９.4設(shè)備管理系統(tǒng)(156) ９.5燈光控制系統(tǒng)(156) ９．6空調(diào)控制系統(tǒng)(157) ９.7窗簾控制系統(tǒng)(157) 9.8智能安防系統(tǒng)(158) ９．9門禁系統(tǒng)(158) ９.10管理軟件(159) 第5部分基于龍芯嵌入式開發(fā)的產(chǎn)品和應(yīng)用(161) 10自主物聯(lián)網(wǎng)通信與組網(wǎng)協(xié)議CMAC 及超遠距離無線模塊(161) 10.1技術(shù)簡介(163) 10.1.1技術(shù)先進性(165) 10.1.2硬件設(shè)計解決方案(165) 10.1.3軟件開發(fā)解決方案(166) 10.2研究內(nèi)容(166) 10.3關(guān)鍵技術(shù)(166) 10.4主要技術(shù)指標(biāo)(167) 10.5創(chuàng)新內(nèi)容(168) 10.6技術(shù)原理(169) 10.7技術(shù)路線(170) 10.8技術(shù)實現(xiàn)依據(jù)(172) 10.9已實現(xiàn)的指標(biāo)(174) 10.10與同類產(chǎn)品對比(174) 11龍芯和自主協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)通用傳感器節(jié)點(176) 11.1技術(shù)簡介(177) 11.1.1技術(shù)創(chuàng)新點(177) 11.1.2技術(shù)可行性與成熟度(178) 11.2研究內(nèi)容(180) 11.3關(guān)鍵技術(shù)(185) 11.4性能指標(biāo)(186) 11.5創(chuàng)新內(nèi)容(187) 11.6技術(shù)原理(188) 11.7技術(shù)路線(188) 11.8技術(shù)實現(xiàn)依據(jù)(189) 11.9已實現(xiàn)的指標(biāo)(190) 11.10與同類產(chǎn)品的對比(191) 12龍芯物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、遠距離無線基站(192) 12.1技術(shù)簡介(193) 12.1.1關(guān)鍵技術(shù)(193) 12.1.2技術(shù)創(chuàng)新點(193) 12.1.3技術(shù)可行性與成熟度(194) 12.2研究內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)(194) 12.3主要技術(shù)與性能指標(biāo)(197) 12.4創(chuàng)新內(nèi)容(198) 12.5技術(shù)原理(199) 12.6技術(shù)路線(200) 12.7技術(shù)實現(xiàn)依據(jù)(202) 12.8已實現(xiàn)的指標(biāo)(203) 12.9與同類產(chǎn)品比較(203) 13基于龍芯和自主協(xié)議的智能農(nóng)業(yè)(205) 13.1技術(shù)簡介(209) 13.1.1創(chuàng)新點(209) 13.1.2技術(shù)可行性與成熟度(210) 13.2研究內(nèi)容(210) 13.3主要技術(shù)與性能指標(biāo)(213) 13.4創(chuàng)新內(nèi)容(215) 13.5技術(shù)原理(216) 13.6技術(shù)路線(218) 13.7技術(shù)實現(xiàn)依據(jù)(223) 13.8已實現(xiàn)的指標(biāo)(224) 13.9與同類產(chǎn)品的對比(225) 14基于龍芯的工信部NITE指定教研實訓(xùn)系統(tǒng)(226) 14.1技術(shù)簡介(227) 14.1.1硬件配置(227) 14.1.2核心技術(shù)創(chuàng)新點(227) 14.1.3技術(shù)可行性與成熟度(228) 14.2研究內(nèi)容與關(guān)鍵技術(shù)(228) 14.3主要技術(shù)與性能指標(biāo)(237) 14.4創(chuàng)新內(nèi)容(239) 14.5技術(shù)原理(241) 14.6技術(shù)路線(242) 14.7技術(shù)實現(xiàn)依據(jù)(244) 14.8已實現(xiàn)的指標(biāo)(245) 14.9與同類產(chǎn)品的對比(245) 15基于龍芯和自主協(xié)議的低價實用型智能家居(247) 15.1技術(shù)簡介(249) 15.2研究內(nèi)容(251) 15.3關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點(251) 15.4主要技術(shù)與性能指標(biāo)(252) 15.5技術(shù)原理(253) 15.6技術(shù)線路(254) 15.7技術(shù)實現(xiàn)依據(jù)(257) 15.8已實現(xiàn)的指標(biāo)(258) 15.9與同類產(chǎn)品的對比(259) 16面向家庭、社區(qū)等領(lǐng)域的老幼慢病遠程健康監(jiān)護系統(tǒng)(260) 16.1技術(shù)簡介(261) 16.1.1創(chuàng)新點(262) 16.1.1技術(shù)可行性和成熟度(262) 16.2研究內(nèi)容(263) 16.3關(guān)鍵技術(shù)(264) 16.4主要技術(shù)與性能指標(biāo)(264) 16.5創(chuàng)新內(nèi)容(265) 16.6技術(shù)路線(267) 16.7技術(shù)實現(xiàn)依據(jù)(272) 16.8已實現(xiàn)的指標(biāo)(273) 16.9與同類產(chǎn)品的對比(273) 17基于國產(chǎn)軟硬件技術(shù)的智能制造車間管理系統(tǒng)(274) 17.1技術(shù)簡介(275) 17.1.1核心技術(shù)創(chuàng)新點(275) 17.1.2技術(shù)可行性和成熟度(276) 17.2研究內(nèi)容(277) 17.3關(guān)鍵技術(shù)(278) 17.4主要技術(shù)與性能指標(biāo)(278) 17.5創(chuàng)新內(nèi)容(279) 17.6技術(shù)原理(280) 17.7技術(shù)路線(281) 17.8技術(shù)實現(xiàn)依據(jù)(283) 17.9已攻克的關(guān)鍵技術(shù)(284) 17.10與同類產(chǎn)品的比較(286) 18基于智能視覺傳感網(wǎng)的大數(shù)據(jù)分析及應(yīng)用平臺(287) 18.1技術(shù)簡介(288) 18.1.1核心技術(shù)創(chuàng)新點(289) 18.1.2技術(shù)可行性和成熟度(289) 18.2研究內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)(290) 18.3主要技術(shù)與性能指標(biāo)(291) 18.4創(chuàng)新內(nèi)容(292) 18.5技術(shù)原理(293) 18.6技術(shù)線路(294) 18.7技術(shù)實現(xiàn)依據(jù)(300) 18.8已實現(xiàn)的指標(biāo)(302) 18.9與同類產(chǎn)品對比(303) 參考文獻(305) |
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