前言

1. 本書定位

本書基于國產硬件平臺和國產操作系統進行嵌入式系統開發的講解，深度融合產業需求，培養硬件和軟件人才，引入國產硬件和國產操作系統案例，直面關鍵基礎軟件技術問題，激發讀者的愛國情懷和使命擔當，培養讀者過硬的專業能力。

我國有組織科技攻關的能力，也有推動國產芯片應用所需要的動員能力。目前我國已經有設計和生產芯片的能力，但是芯片的生態還不完善。為了更好地推進國產芯片的使用，推廣國產操作系統，擴大國產嵌入式系統的生態圈，系統介紹基于龍芯芯片的嵌入式系統開發過程就十分有必要了。

本書不僅介紹龍芯1號系列芯片的國產嵌入式系統開發，還介紹基于國產RT-Thread操作系統的應用開發，在全國產基礎上內容的適用性廣。在內核原理、應用程序編寫方面，與市場上常見的ARM架構芯片相比，這一開發過程是通用的，包括編譯、程序下載、調試、應用開發、內核裁剪等。

本書定位為學習SoC芯片LS1B的入門教材，即電子信息類專業基礎課程可選用的教材。本書側重基本原理的闡述，并從嵌入式系統開發的基礎知識入手，詳細介紹GPIO、UART、PWM、RTC、I2C、SPI、CAN總線的原理與設計實例。

本書通過理論與實踐相結合的方式，幫助讀者掌握嵌入式系統基礎知識與常用接口。書中實例的安排由淺入深、層層遞進，在幫助讀者掌握某一方面功能的同時，有效整合其他外圍設備（簡稱外設）與內核，如按鍵、傳感器等，并設計嵌入式系統，體現學習的系統性。

2. 框架結構

本書圍繞兩個主題展開，一是LS1B的結構及原理，二是嵌入式LS1B的開發與實踐。本書在講解上由易到難、循序漸進，內容可分為4個部分：第01~03章為基礎知識，第04~09章為裸機編程部分，第10~17章為操作系統部分，第18章為綜合設計。裸機編程部分是一個初學者成長為系統程序員所需掌握的基礎內容，包括基于設備的基本硬件接口，如GPIO、UART等，以及總線與通信。操作系統部分包含操作系統的基礎知識，如文件、進程、線程、信號、網絡等。

第04~18章給出了設計實例的源碼及運行結果，并對源碼進行詳細分析。同時采用多結構化的編程方法，有利于與其他外設整合，進行綜合開發，實現應用系統功能，幫助讀者培養良好的編程習慣。

書中的代碼部分借鑒了網絡資源，部分由編者撰寫，全部經過調試并在LS1B開發套件上運行通過。其中，部分應用程序與其他ARM架構的系統是通用的。

3. 內容編排

本書具體內容如下。

第01章簡要介紹嵌入式系統、LS1B以及本書所采用的LS1B開發套件。

第02章介紹LS1B開發套件的硬件平臺，包括內部結構與外部接口，為讀者設計電路和進行軟件開發提供參考；還介紹最小系統和外設相關調試。

第03章介紹嵌入式軟件開發基礎、集成開發環境LoongIDE，并完成第一個嵌入式系統項目的運行。

第04~09章介紹裸機編程，包括GPIO、UART、PWM定時器、RTC定時器、WDT、I2C總線、SPI總線、CAN總線。首先講解這些外設的基本原理，其次給出常用的庫函數，最后給出設計實例。

第10章介紹國產操作系統RT-Thread的內核原理與實現方法。

第11～14章為嵌入式操作系統開發奠定基礎，詳細介紹RT-Thread中的線程管理、系統節拍與定時器管理、線程間同步與通信、內存管理。

第15章介紹基于 RT-Thread 的LS1B文件系統的原理和編程示例。

第16章介紹基于 RT-Thread 的LS1B網絡系統的原理和編程示例。

第17章介紹基于 RT-Thread 的LS1B的設備操作實現。

第18章給出基于LS1B開發套件的綜合設計案例，并基于實際項目對系統設計流程進行介紹，具有一定的實踐參考價值。

配套資源中提供了本書的教學課件、實驗指導書及LS1B開發套件電路原理圖，以方便讀者進行學習與實踐。讀者可登錄“異步社區”網站，搜索本書，在本書頁面中的“配套資源”處進行下載。

4. 內容勘誤

由于編者水平有限，書中難免存在不妥之處，歡迎讀者朋友通過郵件（sundm75@njtech.edu.cn）反饋！

孫冬梅

2023年1月