正版现货 嵌入式C语言自我修养 从芯片 编译器到操作系统 底层CPU制造流程C语言的模块化书籍 嵌入式开发核心理论和技能 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

这是一本专门为嵌入式读者打造的C语言进阶学习图书。本书的学习重点不再是C语言的基本语法，而是和嵌入式、C语言相关的一系列知识。作者以C语言为切入点，分别探讨了嵌入式开发所需要的诸多核心理论和技能，力图帮助读者从零搭建嵌入式开发所需要的完整知识体系和技能树。

《嵌入式C语言自我修养——从芯片、编译器到操作系统》从底层CPU的制造流程和工作原理开始讲起，到计算机体系结构，C程序的反汇编分析，程序的编译、运行和重定位，程序运行时的堆栈内存动态变化，GNU C编译器的扩展语法，指针的灵活使用，C语言的面向对象编程思想，C语言的模块化编程思想，C语言的多任务编程思想，进程、线程和协程的概念，从底层到上层，从芯片、硬件到软件、框架，几乎涵盖了嵌入式开发的所有知识点。

《嵌入式C语言自我修养——从芯片、编译器到操作系统》适合嵌入式学习者、开发者阅读学习，同样适合从事Linux下C语言开发工作的人员作为参考。阅读本书需要读者有一定的C语言基础，无论你是在校学生，还是需要充电学习的工程师，掌握了C语言的基本语法和编程技能后再阅读本书，学习效果会更佳。

第1章 工欲善其事，必先利其器

1

1.1 代码编辑工具：Vim

2

1.1.1 安装Vim

2

1.1.2 Vim常用命令

3

1.1.3 Vim配置文件：vimrc

6

1.1.4 Vim的按键映射

8

1.2 程序编译工具：make

10

1.2.1 使用IDE编译C程序

10

1.2.2 使用gcc编译C源程序

11

1.2.3 使用make编译程序

14

1.3 代码管理工具：Git

16

1.3.1 什么是版本控制系统

16

1.3.2 Git的安装和配置

18

1.3.3 Git常用命令

18

第2章 计算机体系结构与CPU工作原理

21

2.1 一颗芯片是怎样诞生的

22

2.1.1 从沙子到单晶硅

22

2.1.2 PN结的工作原理

24

2.1.3 从PN结到芯片电路

26

2.1.4 芯片的封装

28

2.2 一颗CPU是怎么设计出来的

29

2.2.1 计算机理论基石：图灵机

30

2.2.2 CPU内部结构及工作原理

31

2.2.3 CPU设计流程

33

2.3 计算机体系结构

37

2.3.1 冯·诺依曼架构

38

2.3.2 哈弗架构

38

2.3.3 混合架构

38

2.4 CPU性能提升：Cache机制

39

2.4.1 Cache的工作原理

39

2.4.2 一级Cache和二级Cache

41

2.4.3 为什么有些处理器没有Cache

42

2.5 CPU性能提升：流水线

42

2.5.1 流水线工作原理

43

2.5.2 超流水线技术

44

2.5.3 流水线冒险

47

2.5.4 分支预测

49

2.5.5 乱序执行

50

2.5.6 SIMD和NEON

51

2.5.7 单发射和多发射

52

2.6 多核CPU

54

2.6.1 单核处理器的瓶颈

54

2.6.2 片上多核互连技术

55

2.6.3 big.LITTLE结构

58

2.6.4 超线程技术

59

2.6.5 CPU核数越多越好吗

61

2.7 后摩尔时代：异构计算的崛起

62

2.7.1 什么是异构计算

62

2.7.2 GPU

63

2.7.3 DSP

64

2.7.4 FPGA

64

2.7.5 TPU

65

2.7.6 NPU

67

2.7.7 后摩尔时代的XPU们

70

2.8 总线与地址

71

2.8.1 地址的本质

72

2.8.2 总线的概念

73

2.8.3 总线编址方式

74

2.9 指令集与微架构

74

2.9.1 什么是指令集

75

2.9.2 什么是微架构

76

2.9.3 指令助记符：汇编语言

79

第3章 ARM体系结构与汇编语言

81

3.1 ARM体系结构

81

3.2 ARM汇编指令

84

3.2.1 存储访问指令

85

3.2.2 数据传送指令

87

3.2.3 算术逻辑运算指令

87

3.2.4 操作数：operand2详解

88

3.2.5 比较指令

88

3.2.6 条件执行指令

89

3.2.7 跳转指令

90

3.3 ARM寻址方式

91

3.3.1 寄存器寻址

91

3.3.2 立即数寻址

91

3.3.3 寄存器偏移寻址

92

3.3.4 寄存器间接寻址

92

3.3.5 基址寻址

92

3.3.6 多寄存器寻址

92

3.3.7 相对寻址

93

3.4 ARM伪指令

94

3.4.1 LDR伪指令

94

3.4.2 ADR伪指令

96

3.5 ARM汇编程序设计

97

3.5.1 ARM汇编程序格式

97

3.5.2 符号与标号

98

3.5.3 伪操作

99

3.6 C语言和汇编语言混合编程

101

3.6.1 ATPCS规则

101

3.6.2 在C程序中内嵌汇编代码

103

3.6.3 在汇编程序中调用C程序

104

3.7 GNU ARM汇编语言

105

3.7.1 重新认识编译器

105

3.7.2 GNU ARM编译器的伪操作

107

3.7.3 GNU ARM汇编语言中的标号

108

3.7.4 .section伪操作

109

3.7.5 基本数据格式

110

3.7.6 数据定义

110

3.7.7 汇编代码分析实战

111

第4章 程序的编译、链接、安装和运行

114

4.1 从源程序到二进制文件

115

4.2 预处理过程

120

4.3 程序的编译

123

4.3.1 从C文件到汇编文件

124

4.3.2 汇编过程

127

4.3.3 符号表与重定位表

129

4.4 链接过程

132

4.4.1 分段组装

132

4.4.2 符号决议

136

4.4.3 重定位

140

4.5 程序的安装

142

4.5.1 程序安装的本质

142

4.5.2 在Linux下制作软件安装包

143

4.5.3 使用apt-get在线安装软件

145

4.5.4 在Windows下制作软件安装包

147

4.6 程序的运行

150

4.6.1 操作系统环境下的程序运行

150

4.6.2 裸机环境下的程序运行

153

4.6.3 程序入口main()函数分析

154

4.6.4 BSS段的小秘密

157

4.7 链接静态库

158

4.8 动态链接

162

4.8.1 与地址无关的代码

164

4.8.2 全局偏移表

165

4.8.3 延迟绑定

166

4.8.4 共享库

168

4.9 插件的工作原理

169

4.10 Linux内核模块运行机制

171

4.11 Linux内核编译和启动分析

174

4.12 U-boot重定位分析

179

4.13 常用的binutils工具集

185

第5章 内存堆栈管理

188

5.1 程序运行的“马甲”：进程

189

5.2 Linux环境下的内存管理

190

5.3 栈的管理

192

5.3.1 栈的初始化

193

5.3.2 函数调用

195

5.3.3 参数传递

199

5.3.4 形参与实参

201

5.3.5 栈与作用域

206

5.3.6 栈溢出攻击原理

208

5.4 堆内存管理

210

5.4.1 裸机环境下的堆内存管理

212

5.4.2 uC/OS的堆内存管理

213

5.4.3 Linux堆内存管理

219

5.4.4 堆内存测试程序

227

5.4.5 实现自己的堆管理器

229

5.5 mmap映射区域探秘

233

5.5.1 将文件映射到内存

236

5.5.2 mmap映射实现机制分析

239

5.5.3 把设备映射到内存

240

5.5.4 多进程共享动态库

243

5.6 内存泄漏与防范

245

5.6.1 一个内存泄漏的例子

245

5.6.2 预防内存泄漏

246

5.6.3 内存泄漏检测：MTrace

248

5.6.4 广义上的内存泄漏

250

5.7 常见的内存错误及检测

251

5.7.1 总有一个Bug，让你泪流满面

253

5.7.2 使用core dump调试段错误

254

5.7.3 什么是内存踩踏

256

5.7.4 内存踩踏监测：mprotect

257

5.7.5 内存检测神器：Valgrind

259

第6章 GNU C编译器扩展语法精讲

263

6.1 C语言标准和编译器

264

6.1.1 什么是C语言标准

264

6.1.2 C语言标准的内容

265

6.1.3 C语言标准的发展过程

265

6.1.4 编译器对C语言标准的支持

268

6.1.5 编译器对C语言标准的扩展

268

6.2 指定初始化

269

6.2.1 指定初始化数组元素

269

6.2.2 指定初始化结构体成员

271

6.2.3 Linux内核驱动注册

271

6.2.4 指定初始化的好处

273

6.3 宏构造“利器”：语句表达式

273

6.3.1 表达式、语句和代码块

273

6.3.2 语句表达式

274

6.3.3 在宏定义中使用语句表达式

276

6.3.4 内核中的语句表达式

280

6.4 typeof与container_of宏

280

6.4.1 typeof关键字

280

6.4.2 typeof使用示例

281

6.4.3 Linux内核中的container_of宏

281

6.4.4 container_of宏实现分析

283

6.5 零长度数组

286

6.5.1 什么是零长度数组

286

6.5.2 零长度数组使用示例

288

6.5.3 内核中的零长度数组

288

6.5.4 思考：指针与零长度数组

290

6.6 属性声明：section

292

6.6.1 GNU C编译器扩展关键字：__attribute__

292

6.6.2 属性声明：section

294

6.6.3 U-boot镜像自复制分析

297

6.7 属性声明：aligned

299

6.7.1 地址对齐：aligned

299

6.7.2 结构体的对齐

302

6.7.3 思考：编译器一定会按照aligned指定的方式对齐吗

304

6.7.4 属性声明：packed

305

6.7.5 内核中的aligned、packed声明

306

6.8 属性声明：format

306

6.8.1 变参函数的格式检查

306

6.8.2 变参函数的设计与实现

308

6.8.3 实现自己的日志打印函数

312

6.9 属性声明：weak

314

6.9.1 强符号和弱符号

314

6.9.2 函数的强符号与弱符号

316

6.9.3 弱符号的用途

317

6.9.4 属性声明：alias

319

6.10 内联函数

320

6.10.1 属性声明：noinline

320

6.10.2 什么是内联函数

320

6.10.3 内联函数与宏

321

6.10.4 编译器对内联函数的处理

322

6.10.5 思考：内联函数为什么定义在头文件中

324

6.11 内建函数

324

6.11.1 什么是内建函数

324

6.11.2 常用的内建函数

325

6.11.3 C标准库的内建函数

328

6.11.4 内建函数：__builtin_constant_p(n)

328

6.11.5 内建函数：__builtin_expect(exp,c)

329

6.11.6 Linux内核中的likely和unlikely

330

6.12 可变参数宏

333

6.12.1 什么是可变参数宏

334

6.12.2 继续改进我们的宏

335

6.12.3 可变参数宏的另一种写法

336

6.12.4 内核中的可变参数宏

336

第7章 数据存储与指针

339

7.1 数据类型与存储

340

7.1.1 大端模式与小端模式

340

7.1.2 有符号数和无符号数

343

7.1.3 数据溢出

345

7.1.4 数据类型转换

348

7.2 数据对齐

352

7.2.1 为什么要数据对齐

352

7.2.2 结构体对齐

353

7.2.3 联合体对齐

356

7.3 数据的可移植性

358

7.4 Linux内核中的size_t类型

360

7.5 为什么很多人编程时喜欢用typedef

361

7.5.1 typedef的基本用法

361

7.5.2 使用typedef的优势

364

7.5.3 使用typedef需要注意的地方

366

7.5.4 typedef的作用域

368

7.5.5 如何避免typedef被大量滥用

368

7.6 枚举类型

369

7.6.1 使用枚举的三种方法

370

7.6.2 枚举的本质

370

7.6.3 Linux内核中的枚举类型

372

7.6.4 使用枚举需要注意的地方

372

7.7 常量和变量

373

7.7.1 变量的本质

374

7.7.2 常量存储

376

7.7.3 常量折叠

377

7.8 从变量到指针

378

7.8.1 指针的本质

379

7.8.2 一些复杂的指针声明

381

7.8.3 指针类型与运算

383

7.9 指针与数组的“暧昧”关系

386

7.9.1 下标运算符[]

388

7.9.2 数组名的本质

389

7.9.3 指针数组与数组指针

392

7.10 指针与结构体

395

7.11 二级指针

399

7.11.1 修改指针变量的值

400

7.11.2 二维指针和指针数组

402

7.11.3 二级指针和二维数组

403

7.12 函数指针

407

7.13 重新认识void

408

第8章 C语言的面向对象编程思想

411

8.1 代码复用与分层思想

412

8.2 面向对象编程基础

413

8.2.1 什么是OOP

414

8.2.2 类的封装与实例化

414

8.2.3 继承与多态

416

8.2.4 虚函数与纯虚函数

418

8.3 Linux内核中的OOP思想：封装

419

8.3.1 类的C语言模拟实现

420

8.3.2 链表的抽象与封装

422

8.3.3 设备管理模型

423

8.3.4 总线设备模型

427

8.4 Linux内核中的OOP思想：继承

429

8.4.1 继承与私有指针

429

8.4.2 继承与抽象类

430

8.4.3 继承与接口

431

8.5 Linux内核中的OOP思想：多态

433

第9章 C语言的模块化编程思想

436

9.1 模块的编译和链接

437

9.2 系统模块划分

439

9.2.1 模块划分方法

439

9.2.2 面向对象编程的思维陷阱

441

9.2.3 规划合理的目录结构

442

9.3 一个模块的封装

443

9.4 头文件深度剖析

444

9.4.1 基本概念

444

9.4.2 隐式声明

446

9.4.3 变量的声明与定义

447

9.4.4 如何区分定义和声明

449

9.4.5 前向引用和前向声明

450

9.4.6 定义与声明的一致性

453

9.4.7 头文件路径

454

9.4.8 Linux内核中的头文件

456

9.4.9 头文件中的内联函数

459

9.5 模块设计原则

459

9.6 被误解的关键字：goto

461

9.7 模块间通信

462

9.7.1 全局变量

462

9.7.2 回调函数

466

9.7.3 异步通信

470

9.8 模块设计进阶

471

9.8.1 跨平台设计

471

9.8.2 框架

473

9.9 AIoT时代的模块化编程

476

第10章 C语言的多任务编程思想和操作系统入门

478

10.1 多任务的裸机实现

479

10.1.1 多任务的模拟实现

479

10.1.2 改变任务的执行频率

481

10.1.3 改变任务的执行时间

484

10.2 操作系统基本原理

488

10.2.1 调度器工作原理

490

10.2.2 函数栈与进程栈

492

10.2.3 可重入函数

493

10.2.4 临界区与临界资源

495

10.3 中断

497

10.3.1 中断处理流程

497

10.3.2 进程栈与中断栈

500

10.3.3 中断函数的实现

504

10.4 系统调用

506

10.4.1 操作系统的API

506

10.4.2 操作系统的权限管理

508

10.4.3 CPU的特权模式

508

10.4.4 Linux系统调用接口

509

10.5 揭开文件系统的神秘面纱

510

10.5.1 什么是文件系统

511

10.5.2 文件系统的挂载

513

10.5.3 根文件系统

514

10.6 存储器接口与映射

515

10.6.1 存储器与接口

515

10.6.2 存储映射

518

10.6.3 嵌入式启动方式

520

10.7 内存与外部设备

521

10.7.1 内存与外存

521

10.7.2 外部设备

522

10.7.3 I/O端口与I/O内存

523

10.8 寄存器操作

524

10.8.1 位运算应用

524

10.8.2 操作寄存器

527

10.8.3 位域

529

10.9 内存管理单元MMU

531

10.9.1 地址转换

532

10.9.2 权限管理

534

10.10 进程、线程和协程

535

10.10.1 进程

536

10.10.2 线程

538

10.10.3 线程池

539

10.10.4 协程

540

10.10.5 小结

541

参考文献

543

王利涛

嵌入式工程师，培训讲师，多年嵌入式开发经验，包括芯片测试、BSP、驱动开发、USB子系统等，目前在开发“嵌入式工程师自我修养”系列在线视频教程，以及在个人博客“宅学部落”分享更多的嵌入式、Linux、AIoT技术。

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书籍介绍

这是一本专门为嵌入式读者打造的C语言进阶学习图书。本书的学习重点不再是C语言的基本语法，而是和嵌入式、C语言相关的一系列知识。作者以C语言为切入点，分别探讨了嵌入式开发所需要的诸多核心理论和技能，力图帮助读者从零搭建嵌入式开发所需要的完整知识体系和技能树。

《嵌入式C语言自我修养——从芯片、编译器到操作系统》从底层CPU的制造流程和工作原理开始讲起，到计算机体系结构，C程序的反汇编分析，程序的编译、运行和重定位，程序运行时的堆栈内存动态变化，GNU C编译器的扩展语法，指针的灵活使用，C语言的面向对象编程思想，C语言的模块化编程思想，C语言的多任务编程思想，进程、线程和协程的概念，从底层到上层，从芯片、硬件到软件、框架，几乎涵盖了嵌入式开发的所有知识点。

《嵌入式C语言自我修养——从芯片、编译器到操作系统》适合嵌入式学习者、开发者阅读学习，同样适合从事Linux下C语言开发工作的人员作为参考。阅读本书需要读者有一定的C语言基础，无论你是在校学生，还是需要充电学习的工程师，掌握了C语言的基本语法和编程技能后再阅读本书，学习效果会更佳。