了得網計算機/網絡_BeagleBone開發指南

編輯推薦

通過閱讀本書，讀者可以快速掌握嵌入式軟硬件開發技術的要點，並能夠探索BBB開源硬件的奧秘，了解BeagleBone Black的優勢和特色。
● 掌握BeagleBone 所需要的知識和技能，包括Linux 特征詳細回顧、電子和編程技能。
● 徹底檢查BeagleBone 與任何類型電路或設備接口的連接。
● 演示高級的BeagleBone 應用，例如網絡通信、豐富的用戶界面、圖像、視頻、音頻，以及使用BeagleBone 的
PRU-ICSS 實時接口。
● 通過講授基本技能來幫助你使用電子、模塊或BeagleBone 及其他外部設備來進行設計。
● 本書提供了一個有力的“做中學”的方法，適用於初學者和高級用戶。

內容簡介

BeagleBone是一款僅有*大小的低成本Linux計算機，它可以聯網並運行高級操作繫統（如Android和Ubuntu Linux）。BeagleBone包含大量I O接口，具有廣泛的開源軟件支持選項，隻需進行簡單的設置即可利用它開發應用。
本書詳細介紹了BeagleBone的軟硬件及其應用開發技巧，全書共分3個部分，共計13章。本書以循序漸進的方式向讀者介紹了BeagleBone的軟硬件、嵌入式Linux繫統開發、接口電路、BeagleBone編程、BeagleBone輸入輸出接口、交叉編譯和Eclipse IDE、BeagleBone總線接口、物理接口、物聯網、豐富的用戶界面、圖像及音視頻、BeagleBone實時接口等內容。
本書對於發明家、制造商、學生、創業者都具有廣泛的參考價值，能夠幫助讀者深入探索BeagleBone，挖掘其強大的使用價值。

作者簡介

Derek Molloy博士現任愛爾蘭都柏林大學工程與計算學院電子工程繫的高級講師。主要講授課程為面向對像的嵌入式繫統程序設計、數字與模擬電子技術、3D計算機圖形學，授課對像為在校本科生和研究生。研究領域主要是計算機技術、計算機視覺、3D圖形學及可視化技術及數字化教學。

目錄

第1部分BeagleBone基礎知識
第1章BeagleBone硬件3
1.1平臺介紹3
1.1.1誰該使用BeagleBone4
1.1.2何時使用BeagleBone5
1.1.3何時你不該使用BeagleBone5
1.2BeagleBone文檔6
1.3BeagleBone硬件7
1.3.1BeagleBone版本7
1.3.2BeagleBone Black硬件8
1.4BeagleBone 配件12
1.4.1重點推薦使用的配件12目錄

第1部分BeagleBone基礎知識

第1章BeagleBone硬件3

1.1平臺介紹3

1.1.1誰該使用BeagleBone4

1.1.2何時使用BeagleBone5

1.1.3何時你不該使用BeagleBone5

1.2BeagleBone文檔6

1.3BeagleBone硬件7

1.3.1BeagleBone版本7

1.3.2BeagleBone Black硬件8

1.4BeagleBone 配件12

1.4.1重點推薦使用的配件12

1.4.2可選配件14

1.5capes16

1.6怎樣做會損壞你的BeagleBone繫統17

1.7小結18

1.8支持18

第2章BeagleBone Black軟件19

2.1BeagleBone運行Linux19

2.2BeagleBone Black通信20

2.2.1安裝驅動程序21

2.2.2網絡連接21

2.2.3BeagleBone Black通信26

2.3控制BeagleBone30

2.3.1基本的Linux命令30

2.3.2基本的文件編輯34

2.3.3現在幾點了35

2.3.4打包管理37

2.3.5與BeagleBone Black主板上的LED交互39

2.3.6關機40

2.4Node.js、Cloud9 和BoneScript41

2.5小結45

2.6延伸閱讀45

第3章嵌入式Linux繫統開發47

3.1嵌入式Linux基礎47

3.1.1嵌入式Linux提供了什麼48

3.1.2Linux是開源的、免費的48

3.2BeagleBone Black的啟動49

3.2.1BeagleBone Black的BootLoaders49

3.2.2內核態和用戶態53

3.2.3System V init（SysVinit）54

3.3管理Linux繫統56

3.3.1超級用戶56

3.3.2繫統管理員57

3.3.3開發文件繫統64

3.3.4Linux繫統命令70

3.3.5Linux進程77

3.3.6其他Linux話題80

3.4Git80

3.4.1開始使用Git81

3.4.2高級Git84

3.4.3Git小結87

3.5桌面虛擬化88

3.6本書的實例代碼89

3.7小結89

3.8延伸閱讀90

第4章接口電路91

4.1推薦設備91

4.1.1數字萬用表91

4.1.2示波器92

4.2基本電路原理93

4.2.1電壓、電流、電阻、歐姆定律93

4.2.2分壓電路95

4.2.3分流電路96

4.2.4面包板實現電路97

4.2.5數字萬用表（DMM）和面包板98

4.2.6電路例子：電壓穩壓98

4.3件100

4.3.1二極管100

4.3.2LED（LEDs）101

4.3.3濾波和去耦電容103

4.3.4晶體管104

4.3.5光耦合器光電隔離器109

4.3.6開關和按鈕110

4.3.7滯後112

4.4邏輯門112

4.4.1浮空輸入116

4.4.2上拉和下拉電阻116

4.4.3集電極開路和漏極開路輸出117

4.4.4門互連118

4.5模數轉換119

4.5.1采樣率119

4.5.2量化119

4.5.3運算放大器120

4.6結論與建議123

4.7小結123

4.8延伸閱讀123

注釋124

第5章BeagleBone編程125

5.1介紹125

5.1.1各種語言的評估126

5.1.2設置BeagleBone Black的CPU頻率128

5.2腳本語言128

5.2.1腳本語言的選擇128

5.2.2Bash129

5.2.3Perl132

5.2.4Python133

5.3JavaScript和Java135

5.3.1BeagleBone Black上的JavaScript和Node.js135

5.3.2BeagleBone Black上的Java138

5.4BeagleBone Black上的C和C 141

5.4.1C和C 語言概述142

5.4.2用C編寫LED燈閃爍程序154

5.4.3C和C 156

5.4.4編寫自己的Multi-CallBinary159

5.5帶有類的C 160

5.5.1面向對像編程的概述160

5.5.2面向對像LED閃爍的代碼163

5.5.3 Proc——proc文件繫統167

5.5.4GLIBC和繫統調用167

5.6小結169

5.7延伸閱讀170

注釋170

第2部分接口、控制和通信

第6章BeagleBone輸入輸出接口173

6.1通用輸入輸出口173

6.1.1GPIO接口介紹173

6.1.2GPIO數字輸出175

6.1.3GPIO數字輸入178

6.1.4GPIO配置179

6.1.5C 控制GPIO口185

6.2Linux設備樹189

6.2.1扁平設備樹190

6.2.2設備樹覆蓋層191

6.2.3BeagleBone Black外設管理器193

6.3模擬輸入和輸出197

6.3.1模擬輸入197

6.3.2模擬輸出201

6.4高級GPIO主題204

6.4.1更多C 編程205

6.4.2增強型GPIO類208

6.4.3GPIO-KEYS212

6.4.4不通過sudo命令使用GPIO216

6.5小結218

6.6延伸閱讀218

注釋218

第7章交叉編譯和EclipseIDE219

7.1搭建交叉編譯鏈219

7.2交叉編譯第三方庫（Multiarch）223

7.3安裝change root224

7.3.1安裝armhf change root224

7.3.2模擬armhf體繫結構225

7.4使用Eclipse進行交叉編譯226

7.4.1在桌面Linux上安裝Eclipse227

7.4.2配置Eclipse支持交叉編譯227

7.4.3Remote System Explorer229

7.4.4Eclipse中集成GitHub231

7.4.5遠程調試232

7.4.6自動生成文檔（Doxygen）234

7.5構建BeagleBone Black上的Debian237

7.6小結238

7.7延伸閱讀238

第8章BeagleBone總線接口239

8.1總線通信介紹239

8.2I2C240

8.2.1I2C硬件240

8.2.2ADXL345加速度計242

8.2.3使用Linux I2C工具243

8.2.4C語言中的I2C通信248

8.2.5C 類封裝I2C設備250

8.3SPI253

8.3.1SPI硬件253

8.3.2BeagleBone Black上的SPI255

8.3.3第1個SPI應用(74HC595)257

8.3.4C 的雙向SPI通信262

8.3.5BeagleBone Black上多個SPI從設備270

8.4UART271

8.4.1BeagleBone Black上的UART272

8.4.2Arduino UART實例273

8.4.3BeagleBone Arduino串行通信275

8.4.4一個Arduino的UART命令控制278

8.5邏輯電平傳輸282

8.6小結284

8.7延伸閱讀284

注釋284

第9章物理接口285

9.1執行器接口285

9.1.1直流電機286

9.1.2步進電機292

9.1.3繼電器297

9.2模擬傳感器接口298

9.2.1BeagleBone Black ADC輸入引腳的保護299

9.2.2模擬傳感器的信號調節302

9.2.3模擬接口實例305

9.3顯示模塊接口309

9.3.1七段數碼管顯示309

9.3.2字符LCD模塊313

9.4遠程控制BeagleBone Black317

9.4.1使用Systemd管理服務317

9.4.2BeagleBone Black通過串口連接到桌面計算機319

9.4.3開機啟動自定義服務322

9.4.4藍牙324

9.5構建動態鏈接庫328

9.6小結329

9.7延伸閱讀329

注釋329

第3部分高級BeagleBone繫統

第10章物聯網333

10.1物聯網簡介333

10.2傳感器詳細介紹335

10.2.1室內溫度傳感器335

10.2.2德州儀器的SensorTag336

10.3BeagleBone Black作為Web服務器339

10.3.1安裝Web服務器339

10.3.2配置Apache Web服務器340

10.3.3創建Web頁面和Web腳本341

10.3.4BeagleBone中運行PHP343

10.3.5用自定義的Web服務替換Bone101344

10.4C C 開發的Web客戶端345

10.4.1網絡通信基礎345

10.4.2C C 開發的Web客戶端346

10.4.3基於OpenSSL的安全通信349

10.5BeagleBone Black作為網絡傳感器350

10.5.1ThingSpeak350

10.5.2Linux Cron調度程序353

10.5.3Xively356

10.5.4在BeagleBone Black上發送E-mail360

10.5.5IFTTT（If This Then That）362

10.6C 開發的客戶端服務器363

10.7遠程管理IoT設備366

10.7.1BeagleBone Black的遠程監控366

10.7.2Linux的看門狗定時器367

10.8IoT的物理網絡369

10.8.1BeagleBone Black和Wi-Fi369

10.8.2靜態IP地址373

10.8.3有源以太網供電（PoE）373

10.9小結375

10.10延伸閱讀376

注釋376

第11章豐富的用戶界面377

11.1豐富的BeagleBone Black UI架構377

11.1.1BeagleBone Black作為通用計算機378

11.1.2配備LCD觸摸屏cape的BeagleBone Black380

11.1.3虛擬網絡連接（VNC）381

11.1.4胖客戶端應用程序383

11.2豐富的UI應用程序開發384

11.2.1BeagleBone Black上的GTK 開發介紹384

11.2.2BeagleBone Black上的Qt開發介紹390

11.3Qt入門392

11.3.1Qt概念392

11.3.2Qt開發工具394

11.3.3Qt溫度傳感器的GUI應用程序395

11.3.4簡單的Qt跨平臺開發400

11.4遠程UI應用程序開發402

11.4.1Qt胖客戶端GUI應用程序403

11.4.2多線程服務器應用程序406

11.4.3多線程溫度服務409

11.4.4胖客戶端作為服務器410

11.5交叉編譯Qt應用程序416

11.5.1從源代碼構建Qt庫417

11.5.2遠程部署測試應用程序417

11.6小結418

11.7延伸閱讀418

第12章圖像、視頻和音頻419

12.1圖像和視頻采集419

12.1.1USB網絡攝像頭420

12.1.2Video4Linux2（V4L2）421

12.2視頻流427

12.3圖像處理和計算機視覺428

12.3.1OpenCV圖像處理428

12.3.2OpenCV計算機視覺431

12.3.3Boost庫434

12.4BeagleBone音頻434

12.4.1核心音頻軟件工具435

12.4.2BeagleBone Black音頻設備435

12.4.3文本轉語音443

12.5小結446

12.6延伸閱讀446

第13章BeagleBone實時接口447

13.1實時BeagleBone447

13.1.1實時內核447

13.1.2實時硬件解決方案448

13.2PRU-ICSS架構449

13.3開始使用PRU-ICSS450

13.3.1PRU-ICSS增強型GPIO模塊451

13.3.2PRU-ICSS設備樹覆蓋層452

13.3.3PRU-ICSS包454

13.3.4第1個PRU程序455

13.4PRU-ICSS詳細介紹458

13.4.1寄存器458

13.4.2本地和全局存儲460

13.4.3PRU彙編指令集461

13.5PRU-ICSS應用程序463

13.5.1PRU-ICSS性能測試463

13.5.2通用Linux GPIO的使用464

13.5.3PRU PWM生成器467

13.5.4PRU正弦波發生器470

13.5.5超聲波傳感器的應用472

13.6其他PRU-ICSS工具478

13.6.1PRU調試器478

13.6.2TI的PRU C編譯器479

13.7小結481

13.8延伸閱讀481

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