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为开展《嵌入式边缘计算软硬件开发》1+X证书（中级）培训和考证工作，校企共同编写。本教材以1+X证书职业技能等级标准（照中级）作为基准，以龙芯2K1000处理器、国产操作系统（Loongbian）、OpenCV、QT作为主要内容，以任务驱动为导向，设计了22个由简到繁、由浅入深的实训任务，重构教材内容、章节顺序，保证教材内容具备系统化的知识体系和技能体系。本教材是1+X证书《嵌入式边缘计算软硬件开发》（中级）第一本配套教材，做到1+X证书职业技能等级标准、1+X证书设备、教材、课程资源四位一体，实现"课证”融合，填补高职院校国产化嵌入式技术教材空白。本教材适用高职院校、职教本科院校电子信息工程技术、物联网应用技术、嵌入式应用技术等专业的嵌入式技术相关课程。

第一篇  龙芯1X系列处理器裸机应用开发
第1章　1+X 考证设备及龙芯处理器应用开发快速入门
1.1　中级考证设备
1.2　龙芯1X嵌入式开发工具
任务1  编写第一行代码
第2章　龙芯1X系列处理器
2.1  龙芯1X处理器
2.2  时钟管理
2.3  龙芯1B处理器启动过程
任务2  龙芯1B处理器时钟系统测试
第3章　龙芯1B的GPIO
3.1  GPIO的结构
3.2  GPIO的API函数及开发步骤
任务3  实现LED闪烁
第4章　龙芯1B的中断控制器
4.1　中断控制器结构
4.2  GPIO中断函数分析及开发步骤
任务4  利用GPIO输入中断
第5章　龙芯1B的串口
5.1  UART接口
5.2  UART API函数分析及开发步骤
任务5  利用串口通信实现输出
第6章　龙芯1B的PWM与定时器
6.1  PWM与定时器工作原理
6.2  PWM API函数分析及开发步骤
任务6  呼吸灯制作
任务7  定时器控制
第7章　龙芯1B的LCD接口
7.1  LCD控制器
7.2  LCD API函数分析及开发步骤
任务8  LCD显示
第8章　龙芯1B的I2C接口
8.1  I2C控制器
8.2  I2C API函数分析及开发步骤
任务9  读写I2C设备
第9章　龙芯1B的SPI接口
9.1  SPI控制器
9.2  SPI的API函数分析及开发步骤
任务10  读写 SPI Flash 存储器
第10章　龙芯1B的CAN接口
10.1  CAN总线工作原理
10.2  CAN控制器
10.3  CAN总线 API函数分析及开发步骤
任务11  CAN总线通信
第11章　龙芯1B的RTC
11.1  RTC控制器
11.2  RTC API函数分析及开发步骤
任务12  简易日历设计
第12章　龙芯1B的看门狗
12.1  看门狗控制器
12.2  看门狗API函数分析及开发步骤
任务13  看门狗实训
第13章　龙芯1B的NAND
13.1  NAND控制器
13.2  NAND API函数分析及开发步骤
任务14  读写NAND Flash存储器
第二篇  龙芯1B处理器与RT-Thread内核应用开发
第14章　RT-Thread快速上手
14.1  RT-Thread简介
14.2  RT-Thread启动流程
任务15  初识RT-Thread
第15章　线程管理
15.1  线程的工作机制
15.2  线程的管理函数分析
任务16  创建和删除线程
第16章　时钟管理
16.1  时钟管理工作机制
16.2  RT-Thread定时器
任务17  软件定时器应用
第17章　线程间同步
17.1  多线程同步概述
17.2  信号量
任务18  信号量应用
17.3  互斥量
任务19  互斥量应用
17.4  事件集
任务20  事件集应用
第18章　线程间通信
18.1  邮箱
任务21  邮箱应用
18.2  消息队列
任务22  消息队列应用
第19章　内存管理
19.1  内存管理概述
19.2  内存堆管理
任务23  内存堆申请与释放
19.3  内存池管理
任务24  内存池申请与释放
第20章　中断管理
20.1  中断管理概述
20.2  中断的工作机制
20.3  中断管理的函数分析
任务25  中断管理应用
第三篇  龙芯1B处理器RT-Thread实时操作系统应用开发
第21章　1+X证书考核综合实训
任务26  交通灯控制系统应用开发
任务27  LED点阵屏应用开发
任务28  舵机控制系统应用开发
任务29  传感器数据采集系统应用开发
任务30  超声波测控系统应用开发
任务31  温度控制系统应用开发
任务32  仓储环境测控系统应用开发
附录A　嵌入式边缘计算软硬件开发职业技能证书（中级）实操考核样题

序    言
国产软硬件技术的发展离不开场景应用。
纵观信息产业的发展过程，可以很明显地看到，技术研发和技术应用是一个相辅相成的过程，Intel+Windows体系、ARM+Android体系等国外软硬件生态系统，在设计之初比当前国内的软硬件生态体系缺点更多、性能更差。但是在体系的配合下，能够针对用户的实际问题需求和应用场景有的放矢，用户在解决问题的过程中将成果反馈到生态体系中，使得已有的体系能够不断迭代成长，软硬件生态系统内的厂商和最终用户形成了围绕解决问题需求的信任，实现了生态系统的良性循环。
因此，发展正向设计的国产自主信息技术，离不开与应用场景相互促进、迭代的过程。国产软硬件技术的发展已经来到了下半场阶段，以龙芯为例，我们在2001年研发出了中国第一款自主设计的通用处理，历经二十余年的艰苦奋斗，龙芯处理器已经达到国际主流性能水平。但是，龙芯处理器为代表的国产软硬件技术在广泛场景的应用推广，取决于持续的技术场景用例、开发资料、辅导教程，这就是“功夫在诗外”。
为了让龙芯处理器从“能用”向“好用”迈进，龙芯成功申报了教育部1+X证书，成为嵌入式边缘计算软硬件开发职业技能等级认证的培训评价组织，并完成了学分银行互认，依托认证体系，开发了《嵌入式边缘计算软硬件开发考试教程》，为广大工程师、学生群体学习龙芯处理器的应用开发提供参考和指导。
目前，已经有40多所高职、职业本科和应用型本科高校引入了龙芯的1+X证书，这个数量每年还在不断增长。我们已经将龙芯的1+X证书列入了龙芯企业工程师开发认证计划，在未来的芯片销售过程中，招聘持有龙芯企业工程师认证的工程师的企业还可以获得龙芯提供的芯片折扣优惠政策，这样将会有越来越多的企业认可龙芯的1+X证书，愿意招聘持证学生和工程师。同时，我们的生态企业的工程师也要到建设了龙芯1+X证书的院校考试、培训，龙芯就成为了国产技术产教融合的桥梁。
作为一本面向1+X证书考试的教程，本书不仅涵盖了嵌入式边缘计算的软件和硬件方面的基础知识，更为重要的是，它为学习者提供了一条从理论到实践的完整学习路径。初级和中级认证面向龙芯的微处理器开发，高级认证面向龙芯的高性能嵌入式处理器开发，覆盖了裸机开发、RTOS开发、Linux开发的学习过程。
通过学习本书，学习者可以系统地了解和掌握嵌入式相关知识，同时还可以通过实际操作和实验，深入掌握开发技术，提升自己的实际操作能力。同时，本书的技术实现都是在龙芯处理器上实现的，充分体现了龙芯作为国产处理器的优势和特点。国产芯片设计与应用互相促进，我们相信本书的推出将会对龙芯的发展和国家信息安全的保障起到积极作用。

胡伟武

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嵌入式边缘计算软硬件开发教程（中级） ——龙芯1B处理器与RT-Thread开发实战