BeagleBone開發(fā)指南

目錄
第1部分　BeagleBone基礎(chǔ)知識
第1章　BeagleBone硬件　3
1．1　平臺介紹　3
1．1．1　誰該使用BeagleBone　4
1．1．2　何時(shí)使用BeagleBone　5
1．1．3　何時(shí)你不該使用BeagleBone　5
1．2　BeagleBone文檔　6
1．3　BeagleBone硬件　7
1．3．1　BeagleBone版本　7
1．3．2　BeagleBone Black硬件　8
1．4　BeagleBone 配件　12
1．4．1　重點(diǎn)推薦使用的配件　12
1．4．2　可選配件　14
1．5　capes　16
1．6　怎樣做會損壞你的BeagleBone系統(tǒng)　17
1．7　小結(jié)　18
1．8　支持　18
第2章　BeagleBone Black軟件　19
2．1　BeagleBone運(yùn)行Linux　19
2．2　BeagleBone Black通信　20
2．2．1　安裝驅(qū)動程序　21
2．2．2　網(wǎng)絡(luò)連接　21
2．2．3　BeagleBone Black通信　26
2．3　控制BeagleBone　30
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(xiàn)在幾點(diǎn)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(guān)機(jī)　40
2．4　Node．js、Cloud9 和BoneScript　41
2．5　小結(jié)　45
2．6　延伸閱讀　45
第3章　嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)　47
3．1　嵌入式Linux基礎(chǔ)　47
3．1．1　嵌入式Linux提供了什么　48
3．1．2　Linux是開源的、免費(fèi)的　48
3．2　BeagleBone Black的啟動　49
3．2．1　BeagleBone Black的BootLoaders　49
3．2．2　內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)　53
3．2．3　System V init（SysVinit）　54
3．3　管理Linux系統(tǒng)　56
3．3．1　超級用戶　56
3．3．2　系統(tǒng)管理員　57
3．3．3　開發(fā)文件系統(tǒng)　64
3．3．4　Linux系統(tǒng)命令　70
3．3．5　Linux進(jìn)程　77
3．3．6　其他Linux話題　80
3．4　Git　80
3．4．1　開始使用Git　81
3．4．2　高級Git　84
3．4．3　Git小結(jié)　87
3．5　桌面虛擬化　88
3．6　本書的實(shí)例代碼　89
3．7　小結(jié)　89
3．8　延伸閱讀　90
第4章　接口電路　91
4．1　推薦設(shè)備　91
4．1．1　數(shù)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(shí)現(xiàn)電路　97
4．2．5　數(shù)字萬用表（DMM）和面包板　98
4．2．6　電路例子：電壓穩(wěn)壓　98
4．3　分立元件　100
4．3．1　二極管　100
4．3．2　LED（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(guān)和按鈕　110
4．3．7　滯后　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(shù)轉(zhuǎn)換　119
4．5．1　采樣率　119
4．5．2　量化　119
4．5．3　運(yùn)算放大器　120
4．6　結(jié)論與建議　123
4．7　小結(jié)　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(shè)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
5．2．2　Bash　129
5．2．3　Perl　132
5．2．4　Python　133
5．3　JavaScript和Java　135
5．3．1　BeagleBone Black上的JavaScript和Node．js　135
5．3．2　BeagleBone Black上的Java　138
5．4　BeagleBone Black上的C和C++　141
5．4．1　C和C++語言概述　142
5．4．2　用C編寫LED燈閃爍程序　154
5．4．3　C和C++　156
5．4．4　編寫自己的Multi-CallBinary　159
5．5　帶有類的C++　160
5．5．1　面向?qū)ο缶幊痰母攀觥?60
5．5．2　面向?qū)ο驦ED閃爍的代碼　163
5．5．3　/Proc——proc文件系統(tǒng)　167
5．5．4　GLIBC和系統(tǒng)調(diào)用　167
5．6　小結(jié)　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
6．1．1　GPIO接口介紹　173
6．1．2　GPIO數(shù)字輸出　175
6．1．3　GPIO數(shù)字輸入　178
6．1．4　GPIO配置　179
6．1．5　C++控制GPIO口　185
6．2　Linux設(shè)備樹　189
6．2．1　扁平設(shè)備樹　190
6．2．2　設(shè)備樹覆蓋層　191
6．2．3　BeagleBone Black外設(shè)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(qiáng)型GPIO類　208
6．4．3　GPIO-KEYS　212
6．4．4　不通過sudo命令使用GPIO　216
6．5　小結(jié)　218
6．6　延伸閱讀　218
注釋　218
第7章　交叉編譯和EclipseIDE　219
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 root　224
7．3．1　安裝armhf change root　224
7．3．2　模擬armhf體系結(jié)構(gòu)　225
7．4　使用Eclipse進(jìn)行交叉編譯　226
7．4．1　在桌面Linux上安裝Eclipse　227
7．4．2　配置Eclipse支持交叉編譯　227
7．4．3　Remote System Explorer　229
7．4．4　Eclipse中集成GitHub　231
7．4．5　遠(yuǎn)程調(diào)試　232
7．4．6　自動生成文檔（Doxygen）　234
7．5　構(gòu)建BeagleBone Black上的Debian　237
7．6　小結(jié)　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
8．2　I2C　240
8．2．1　I2C硬件　240
8．2．2　ADXL345加速度計(jì)　242
8．2．3　使用Linux I2C工具　243
8．2．4　C語言中的I2C通信　248
8．2．5　C++類封裝I2C設(shè)備　250
8．3　SPI　253
8．3．1　SPI硬件　253
8．3．2　BeagleBone Black上的SPI　255
8．3．3　第1個(gè)SPI應(yīng)用(74HC595)　257
8．3．4　C++的雙向SPI通信　262
8．3．5　BeagleBone Black上多個(gè)SPI從設(shè)備　270
8．4　UART　271
8．4．1　BeagleBone Black上的UART　272
8．4．2　Arduino UART實(shí)例　273
8．4．3　BeagleBone Arduino串行通信　275
8．4．4　一個(gè)Arduino的UART命令控制　278
8．5　邏輯電平傳輸　282
8．6　小結(jié)　284
8．7　延伸閱讀　284
注釋　284
第9章　物理接口　285
9．1　執(zhí)行器接口　285
9．1．1　直流電機(jī)　286
9．1．2　步進(jìn)電機(jī)　292
9．1．3　繼電器　297
9．2　模擬傳感器接口　298
9．2．1　BeagleBone Black ADC輸入引腳的保護(hù)　299
9．2．2　模擬傳感器的信號調(diào)節(jié)　302
9．2．3　模擬接口實(shí)例　305
9．3　顯示模塊接口　309
9．3．1　七段數(shù)碼管顯示　309
9．3．2　字符LCD模塊　313
9．4　遠(yuǎn)程控制BeagleBone Black　317
9．4．1　使用Systemd管理服務(wù)　317
9．4．2　BeagleBone Black通過串口連接到桌面計(jì)算機(jī)　319
9．4．3　開機(jī)啟動自定義服務(wù)　322
9．4．4　藍(lán)牙　324
9．5　構(gòu)建動態(tài)鏈接庫　328
9．6　小結(jié)　329
9．7　延伸閱讀　329
注釋　329
第3部分　高級BeagleBone系統(tǒng)
第10章　物聯(lián)網(wǎng)　333
10．1　物聯(lián)網(wǎng)簡介　333
10．2　傳感器詳細(xì)介紹　335
10．2．1　室內(nèi)溫度傳感器　335
10．2．2　德州儀器的SensorTag　336
10．3　BeagleBone Black作為Web服務(wù)器　339
10．3．1　安裝Web服務(wù)器　339
10．3．2　配置Apache Web服務(wù)器　340
10．3．3　創(chuàng)建Web頁面和Web腳本　341
10．3．4　BeagleBone中運(yùn)行PHP　343
10．3．5　用自定義的Web服務(wù)替換Bone101　344
10．4　C/C++開發(fā)的Web客戶端　345
10．4．1　網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)　345
10．4．2　C/C++開發(fā)的Web客戶端　346
10．4．3　基于OpenSSL的安全通信　349
10．5　BeagleBone Black作為網(wǎng)絡(luò)傳感器　350
10．5．1　ThingSpeak　350
10．5．2　Linux Cron調(diào)度程序　353
10．5．3　Xively　356
10．5．4　在BeagleBone Black上發(fā)送E-mail　360
10．5．5　IFTTT（If This Then That）　362
10．6　C++開發(fā)的客戶端/服務(wù)器　363
10．7　遠(yuǎn)程管理IoT設(shè)備　366
10．7．1　BeagleBone Black的遠(yuǎn)程監(jiān)控　366
10．7．2　Linux的看門狗定時(shí)器　367
10．8　IoT的物理網(wǎng)絡(luò)　369
10．8．1　BeagleBone Black和Wi-Fi　369
10．8．2　靜態(tài)IP地址　373
10．8．3　有源以太網(wǎng)供電（PoE）　373
10．9　小結(jié)　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(gòu)　377
11．1．1　BeagleBone Black作為通用計(jì)算機(jī)　378
11．1．2　配備LCD觸摸屏cape的BeagleBone Black　380
11．1．3　虛擬網(wǎng)絡(luò)連接（VNC）　381
11．1．4　胖客戶端應(yīng)用程序　383
11．2　豐富的UI應(yīng)用程序開發(fā)　384
11．2．1　BeagleBone Black上的GTK+開發(fā)介紹　384
11．2．2　BeagleBone Black上的Qt開發(fā)介紹　390
11．3　Qt入門　392
11．3．1　Qt概念　392
11．3．2　Qt開發(fā)工具　394
11．3．3　Qt溫度傳感器的GUI應(yīng)用程序　395
11．3．4　簡單的Qt跨平臺開發(fā)　400
11．4　遠(yuǎn)程UI應(yīng)用程序開發(fā)　402
11．4．1　Qt胖客戶端GUI應(yīng)用程序　403
11．4．2　多線程服務(wù)器應(yīng)用程序　406
11．4．3　多線程溫度服務(wù)　409
11．4．4　胖客戶端作為服務(wù)器　410
11．5　交叉編譯Qt應(yīng)用程序　416
11．5．1　從源代碼構(gòu)建Qt庫　417
11．5．2　遠(yuǎn)程部署測試應(yīng)用程序　417
11．6　小結(jié)　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
12．1．1　USB網(wǎng)絡(luò)攝像頭　420
12．1．2　Video4Linux2（V4L2）　421
12．2　視頻流　427
12．3　圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺　428
12．3．1　OpenCV圖像處理　428
12．3．2　OpenCV計(jì)算機(jī)視覺　431
12．3．3　Boost庫　434
12．4　BeagleBone音頻　434
12．4．1　核心音頻軟件工具　435
12．4．2　BeagleBone Black音頻設(shè)備　435
12．4．3　文本轉(zhuǎn)語音　443
12．5　小結(jié)　446
12．6　延伸閱讀　446
第13章　BeagleBone實(shí)時(shí)接口　447
13．1　實(shí)時(shí)BeagleBone　447
13．1．1　實(shí)時(shí)內(nèi)核　447
13．1．2　實(shí)時(shí)硬件解決方案　448
13．2　PRU-ICSS架構(gòu)　449
13．3　開始使用PRU-ICSS　450
13．3．1　PRU-ICSS增強(qiáng)型GPIO模塊　451
13．3．2　PRU-ICSS設(shè)備樹覆蓋層　452
13．3．3　PRU-ICSS包　454
13．3．4　第1個(gè)PRU程序　455
13．4　PRU-ICSS詳細(xì)介紹　458
13．4．1　寄存器　458
13．4．2　本地和全局存儲　460
13．4．3　PRU匯編指令集　461
13．5　PRU-ICSS應(yīng)用程序　463
13．5．1　PRU-ICSS性能測試　463
13．5．2　通用Linux GPIO的使用　464
13．5．3　PRU PWM生成器　467
13．5．4　PRU正弦波發(fā)生器　470
13．5．5　超聲波傳感器的應(yīng)用　472
13．6　其他PRU-ICSS工具　478
13．6．1　PRU調(diào)試器　478
13．6．2　TI的PRU C編譯器　479
13．7　小結(jié)　481
13．8　延伸閱讀　481