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第1部分 BeagleBone基础知识3

第1章 Beag leBone硬件3

1.1 平台介绍3

1.1.1 谁该使用BeagleBone4

1.1.2 何时使用BeagleBone5

1.1.3 何时你不该使用BeagleBone5

1.2 BeagleBone文档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 重点推荐使用的配件12

1.4.2 可选配件14

1.5 capes16

1.6 怎样做会损坏你的BeagleBone系统17

1.7 小结18

1.8 支持18

第2章 BeagleBone Black软件19

2.1 BeagleBone运行Linux19

2.2 BeagleBone Black通信20

2.2.1 安装驱动程序21

2.2.2 网络连接21

2.2.3 BeagleBone Black通信26

2.3 控制BeagleBone30

2.3.1 基本的Linux命令30

2.3.2 基本的文件编辑34

2.3.3 现在几点了35

2.3.4 打包管理37

2.3.5 与BeagleBone Black主板上的LED交互39

2.3.6 关机40

2.4 Node.js、Cloud9和BoneScript41

2.5 小结45

2.6 延伸阅读45

第3章 嵌入式Linux系统开发47

3.1 嵌入式Linux基础47

3.1.1 嵌入式Linux提供了什么48

3.1.2 Linux是开源的、免费的48

3.2 BeagleBone Black的启动49

3.2.1 BeagleBone Black的BootLoaders49

3.2.2 内核态和用户态53

3.2.3 System V init（SysVinit）54

3.3 管理Linux系统56

3.3.1 超级用户56

3.3.2 系统管理员57

3.3.3 开发文件系统64

3.3.4 Linux系统命令70

3.3.5 Linux进程77

3.3.6 其他Linux话题80

3.4 Git80

3.4.1 开始使用Git81

3.4.2 高级Git84

3.4.3 Git小结87

3.5 桌面虚拟化88

3.6 本书的实例代码89

3.7 小结89

3.8 延伸阅读90

第4章 接口电路91

4.1 推荐设备91

4.1.1 数字万用表91

4.1.2 示波器92

4.2 基本电路原理93

4.2.1 电压、电流、电阻、欧姆定律93

4.2.2 分压电路95

4.2.3 分流电路96

4.2.4 面包板实现电路97

4.2.5 数字万用表（DMM）和面包板98

4.2.6 电路例子：电压稳压98

4.3 分立元件100

4.3.1 二极管100

4.3.2 LED （LEDs）101

4.3.3 滤波和去耦电容103

4.3.4 晶体管104

4.3.5 光耦合器／光电隔离器109

4.3.6 开关和按钮110

4.3.7 滞后112

4.4 逻辑门112

4.4.1 浮空输入116

4.4.2 上拉和下拉电阻116

4.4.3 集电极开路和漏极开路输出117

4.4.4 门互连118

4.5 模数转换119

4.5.1 采样率119

4.5.2 量化119

4.5.3 运算放大器120

4.6 结论与建议123

4.7 小结123

4.8 延伸阅读123

注释124

第5章 BeagleBone编程125

5.1 介绍125

5.1.1 各种语言的评估126

5.1.2 设置BeagleBone Black的CPU频率128

5.2 脚本语言128

5.2.1 脚本语言的选择128

5.2.2 Bash129

5.2.3 Perl132

5.2.4 Python133

5.3 JavaScript和Java135

5.3.1 BeagleBone Black上的JavaScript和Node.js135

5.3.2 BeagleBone Black上的Java138

5.4 BeagleBone Black上的C和C＋＋141

5.4.1 C和C＋＋语言概述142

5.4.2 用C编写LED灯闪烁程序154

5.4.3 C和C＋＋156

5.4.4 编写自己的Multi-Call Binary159

5.5 带有类的C＋＋160

5.5.1 面向对象编程的概述160

5.5.2 面向对象LED闪烁的代码163

5.5.3 /Proc——proc文件系统167

5.5.4 GLIBC和系统调用167

5.6 小结169

5.7 延伸阅读170

注释170

第2部分 接口、控制和通信173

第6章 BeagleBone输入／输出接口173

6.1 通用输入／输出口173

6.1.1 GPIO接口介绍173

6.1.2 GPIO数字输出175

6.1.3 GPIO数字输入178

6.1.4 GPIO配置179

6.1.5 C＋＋控制GPIO口185

6.2 Linux设备树189

6.2.1 扁平设备树190

6.2.2 设备树覆盖层191

6.2.3 BeagleBone Black外设管理器193

6.3 模拟输入和输出197

6.3.1 模拟输入197

6.3.2 模拟输出201

6.4 高级GPIO主题204

6.4.1 更多C＋＋编程205

6.4.2 增强型GPIO类208

6.4.3 GPIO-KEYS212

6.4.4 不通过sudo命令使用GPIO216

6.5 小结218

6.6 延伸阅读218

注释218

第7章 交叉编译和EclipseIDE219

7.1 搭建交叉编译链219

7.2 交叉编译第三方库（ Multiarch）223

7.3 安装change root224

7.3.1 安装armhf change root224

7.3.2 模拟armhf体系结构225

7.4 使用Eclipse进行交叉编译226

7.4.1 在桌面Linux上安装Eclipse227

7.4.2 配置Eclipse支持交叉编译227

7.4.3 Remote System Explorer229

7.4.4 Eclipse中集成GitHub231

7.4.5 远程调试232

7.4.6 自动生成文档（Doxygen）234

7.5 构建BeagleBone Black上的Debian237

7.6 小结238

7.7 延伸阅读238

第8章 BeagleBone总线接口239

8.1 总线通信介绍239

8.2 I2C240

8.2.1 I2C硬件240

8.2.2 ADXL345加速度计242

8.2.3 使用Linux I2C工具243

8.2.4 C语言中的I2C通信248

8.2.5 C＋＋类封装I2C设备250

8.3 SPI253

8.3.1 SPI硬件253

8.3.2 BeagleBoneBlack上的SPI255

8.3.3 第1个SPI应用（74HC595）257

8.3.4 C＋＋的双向SPI通信262

8.3.5 BeagleBone Black上多个SPI从设备270

8.4 UART271

8.4.1 BeagleBone Black上的UART272

8.4.2 Arduino UART实例273

8.4.3 BeagleBone Arduino串行通信275

8.4.4 一个Arduino的UART命令控制278

8.5 逻辑电平传输282

8.6 小结284

8.7 延伸阅读284

注释284

第9章 物理接口285

9.1 执行器接口285

9.1.1 直流电机286

9.1.2 步进电机292

9.1.3 继电器297

9.2 模拟传感器接口298

9.2.1 BeagleBone Black ADC输入引脚的保护299

9.2.2 模拟传感器的信号调节302

9.2.3 模拟接口实例305

9.3 显示模块接口309

9.3.1 七段数码管显示309

9.3.2 字符LCD模块313

9.4 远程控制BeagleBone Black317

9.4.1 使用Systemd管理服务317

9.4.2 BeagleBone Black通过串口连接到桌面计算机319

9.4.3 开机启动自定义服务322

9.4.4 蓝牙324

9.5 构建动态链接库328

9.6 小结329

9.7 延伸阅读329

注释329

第3部分 高级BeagleBone系统333

第10章 物联网333

10.1 物联网简介333

10.2 传感器详细介绍335

10.2.1 室内温度传感器335

10.2.2 德州仪器的SensorTag336

10.3 BeagleBone Black作为Web服务器339

10.3.1 安装Web服务器339

10.3.2 配置ApacheWeb服务器340

10.3.3 创建Web页面和Web脚本341

10.3.4 BeagleBone中运行PHP343

10.3.5 用自定义的Web服务替换Bone101344

10.4 C/C＋＋开发的Web客户端345

10.4.1 网络通信基础345

10.4.2 C/C＋＋开发的Web客户端346

10.4.3 基于OpenSSL的安全通信349

10.5 BeagleBone Black作为网络传感器350

10.5.1 ThingSpeak350

10.5.2 Linux Cron调度程序353

10.5.3 Xively356

10.5.4 在BeagleBone Black上发送E-mail360

10.5.5 IFTT（IfThisThenThat）362

10.6 C＋＋开发的客户端／服务器363

10.7 远程管理IoT设备366

10.7.1 BeagleBone Black的远程监控366

10.7.2 Linux的看门狗定时器367

10.8 IoT的物理网络369

10.8.1 BeagleBone Black和Wi-Fi369

10.8.2 静态IP地址373

10.8.3 有源以太网供电（PoE）373

10.9 小结375

10.10 延伸阅读376

注释376

第11章 丰富的用户界面377

11.1 丰富的BeagleBone Black UI架构377

11.1.1 BeagleBone Black作为通用计算机378

11.1.2 配备LCD触摸屏cape的BeagleBone Black380

11.1.3 虚拟网络连接（VNC）381

11.1.4 胖客户端应用程序383

11.2 丰富的UI应用程序开发384

11.2.1 BeagleBone Black上的GTK＋开发介绍384

11.2.2 BeagleBone Black上的Qt开发介绍390

11.3 Qt入门392

11.3.1 Qt概念392

11.3.2 Qt开发工具394

11.3.3 Qt温度传感器的GUI应用程序395

11.3.4 简单的Qt跨平台开发400

11.4 远程UI应用程序开发402

11.4.1 Qt胖客户端GUI应用程序403

11.4.2 多线程服务器应用程序406

11.4.3 多线程温度服务409

11.4.4 胖客户端作为服务器410

11.5 交叉编译Qt应用程序416

11.5.1 从源代码构建Qt库417

11.5.2 远程部署测试应用程序417

11.6 小结418

11.7 延伸阅读418

第12章 图像、视频和音频419

12.1 图像和视频采集419

12.1.1 USB网络摄像头420

12.1.2 Video4Linux2（V4L2）421

12.2 视频流427

12.3 图像处理和计算机视觉428

12.3.1 OpenCV图像处理428

12.3.2 OpenCV计算机视觉431

12.3.3 Boost库434

12.4 BeagleBone音频434

12.4.1 核心音频软件工具435

12.4.2 BeagleBone Black音频设备435

12.4.3 文本转语音443

12.5 小结446

12.6 延伸阅读446

第13章 BeagleBone实时接口447

13.1 实时BeagleBone447

13.1.1 实时内核447

13.1.2 实时硬件解决方案448

13.2 PRU-ICSS架构449

13.3 开始使用PRU-ICSS450

13.3.1 PRU-ICSS增强型GPIO模块451

13.3.2 PRU-ICSS设备树覆盖层452

13.3.3 PRU-ICSS包454

13.3.4 第1个PRU程序455

13.4 PRU-ICSS详细介绍458

13.4.1 寄存器458

13.4.2 本地和全局存储460

13.4.3 PRU汇编指令集461

13.5 PRU-ICSS应用程序463

13.5.1 PRU-ICSS性能测试463

13.5.2 通用LinuxGPIO的使用464

13.5.3 PRU PWM生成器467

13.5.4 PRU正弦波发生器470

13.5.5 超声波传感器的应用472

13.6 其他PRU-ICSS工具478

13.6.1 PRU调试器478

13.6.2 TI的PRU C编译器479

13.7 小结481

13.8 延伸阅读481