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Intel Edison智能硬件开发指南:基于Yocto Projectpdf/doc/txt格式电子书下载

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Intel Edison智能硬件开发指南:基于Yocto Projectpdf/doc/txt格式电子书下载

书名:Intel Edison智能硬件开发指南:基于Yocto Projectpdf/doc/txt格式电子书下载

推荐语:Intel官方推荐IDF2015献礼作品关于Edison开发的中文图书

作者:陈士凯,程晨,臧海波、

出版社:人民邮电出版社

出版时间:2015-05-01

书籍编号:30334698

ISBN:9787115389473

正文语种:中文

字数:11118

版次:1

所属分类:互联网+-人工智能

全书内容:

Intel Edison智能硬件开发指南:基于Yocto Projectpdf/doc/txt格式电子书下载






PREFACE 推荐序


中国如今已经成为全球最大的计算消费品市场。随着智能手机、平板电脑、穿戴式设备的普及,中国也在随着用户需求的多样化,一步步成为电子产品设计和创新的热土。正如英特尔®前首席执行官Paul Otellini十几年前所讲的:“中国是计算技术的青春之泉!”随着中国“大众创业,万众创新”和创客运动的兴起,中国在未来几年对信息技术创新的工具和方法的需求必将进一步迅猛增长。这本关于Edison芯片及开发技巧的书恰逢其时,一定会引起众多创客和物联网专业人士的关注。


英特尔®在信息技术普及的年代,开发了各式方便、好用的 PC 相关芯片,伴随着大家从生活到工作,从单机到联网,不断地丰富人类信息交流、多媒体互动和日常沟通的方式。随着物联网和智能终端的快速发展,基于高性能、高集成度的前沿技术基础,英特尔®推出了22nm的Edison芯片。


Edison是一款专门针对小型智能设备设计的双核芯片,采用x86架构处理器内核,支持Linux并能运行复杂的高级应用程序,可以通过Wi-Fi和蓝牙对外沟通。而在整体的处理性能上,相当于一台完整的“奔腾级电脑”,但是在体积上,却仅相当于一张SD卡,功耗对比传统电脑更是微不足道。


主笔陈士凯过去曾在英特尔®软件与服务部门任职,他也常在各式工程期刊发表文章,对于Edison系列平台的应用开发,有其深厚的基础和独到的见解,另外两位作者程晨和臧海波也是业内资深人士。本书的前半部除了深入浅出地介绍了Edison控制板的硬件和软件知识,还带领读者一步一步地实现各个有趣的功能。在实作的过程描述中,根据作者的经验,还提出了许多常犯的错误的规避方式,让读者可以少走许多冤枉路。本书的后半部引用了作者群和英特尔®中国研究院的多个实际案例,读者可以从中学习到更多深度的知识,并且不同的案例可以触发每个人更多的想象可能性。对于看完了全部章节但是还有疑问的读者,在本书最后的附录中还可以找到更多技术互动论坛和零组件的相关资源,你在那里可以随时和不同的Edison牛人交流。


这本书就如同Edison控制板一样,麻雀虽小,五脏俱全,精简而全面,非常适用于Edison 系列平台的初学者和有兴趣利用 Edison 从事新的穿戴式物联网应用开发的人士。我坚信Edison芯片虽小,但它对未来穿戴式物联网发展会具有里程碑意义。我也衷心希望这本书成为读者们迈向创新和创业的征程上的一个加油站。愿大家成为爱迪生(Thomas Edison)一样的发明家!


英特尔®软件与服务事业部中国区总经理

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何京翔


2015.3.26

FOREWORD 前言


这些年,随着创客运动和开源硬件的发展,大家一直都在期待一种新的硬件模块的出现,这种模块既要资源丰富、性能强劲、可扩展性强,还要简单易用、功耗不大、体积小巧。树莓派、Arduino都在这个方向上做过一些尝试,还有很多的团队也在这个方向上做出过努力和贡献,但最后的结果都不太令人满意。


大家的期盼在 2014 年初终于看到了一丝希望,这一年的 1 月,Intel®推出了名为Edison的微型计算平台,这是Intel®针对智能硬件、可穿戴设备、物联网市场推出的一款产品,只有SD卡大小,采用22nm Quark双核SoC,集成Wi-Fi、BLE、内存、存储区,预装 Yocto Project Linux 系统,支持 Arduino、Python 以及 Wolfram 环境,兼容超过30项业内标准I/O接口。在功耗方面,在正常模式下它的最高功率约为1W,而在低功耗模式下只有250mW,甚至更低。这基本上满足了大家对新的硬件模块的期望,一时间到处都充斥着关于Edison的报道。但这款Edison并没有正式发售,Intel®在小范围合作的客户中收集反馈意见,在不到一年的时间里,不断迭代更新,终于在2014年年底推出了第二版Edison,虽然尺寸稍微放大了一些,但也远小于大家的想象。


Edison的出现,不但满足了广大电子爱好者、创客、开发人员的需求,同时也非常适用于学校的计算机、嵌入式硬件的教学工作。同样一块硬件模块,针对初学者可以偏重于电子电路、Arduino编程,对于中级用户可以偏重于Python、网络应用,而对于高级用户可以偏重于Linux操作系统。每个阶段都可以做到相互独立,互不影响,都可以基于本阶段的学习内容完成电子作品的制作。


正是由于以上的原因,当我在玩了一段时间的Edison之后,就有一种想分享给更多人的冲动,让更多的爱好者能够了解到这个优秀的硬件模块。不过由于本人水平有限,只能完成前面入门教学部分的内容,后面的内容由曾在Intel®和盛大创新院任职的陈士凯写作。


这本书应该是国内第一本关于Edison开发的原创技术书籍,这里要感谢Intel®的大力协助,Intel®内部很多部门的很多技术牛人都参与了本书书稿的审阅,同时也要感谢人民邮电出版社在图书出版过程中做出的努力。最后还要感谢现在正捧着这本书的您,感谢您肯花费时间和精力阅读本书。由于时间有限,书中难免存在疏漏与错误,诚恳地希望您批评指正,您的意见和建议将是我巨大的财富。我希望通过Edison结识更多的朋友。

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程晨


2015.3.25

THANKS 致谢


感谢来自Intel®的以下朋友为本书做出的贡献(排名不分先后)。

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CHAPTER 01 初识Edison


创客运动的不断发展,让沉寂许久的硬件领域又热闹了起来,智能硬件、可穿戴设备、物联网这些新兴的事物陆续出现在我们的视野中。不管是硬件工程师,还是之前不怎么接触硬件的软件工程师、艺术家、设计师,大家纷纷加入到这场新工业革命中,而众多的硬件厂商也察觉到了这个快速成长的市场,陆续参与进来,这其中就包括全球最大的个人计算机零件和CPU制造商——Intel®



1.1 Edison介绍



1.1.1 第一版Edison


在2014年1月的CES(国际消费类电子产品展览会)上,Edison这个伟大的名字被Intel®赋予了新的含义——Intel®将其生产的一款号称“即插即用”的微型计算平台命名为Edison(见图1.1)。这是Intel®针对智能硬件、可穿戴设备、物联网市场推出的一款产品,它只有SD卡大小,而Intel®希望在围绕Edison构建一个新的硬件生态的同时,使其成为下一代计算平台的标准。

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图1.1 第一版Edison

随着智能手机的普及以及开源硬件的发展,如今以蓝牙、Wi-Fi等技术作为核心通信手段的物联网在不断升温,各种智能机器人也接踵而至,整个行业似乎要经历一场以新一代更轻巧、功耗更低的设备取代传统PC、平板电脑甚至智能手机的大变革。采用Atom架构的Intel® Edison正是在这样的大背景下推出的。


Edison 采用 22nm Quark 双核 Soc,集成Wi-Fi、BLE、内存、存储区,预装Yocto Linux系统,支持Arduino、Python以及Wolfram编程环境,兼容超过30项业内标准I/O接口。在功耗方面,在正常模式下, Edison最高功率约为1W,而在低功耗模式下只有250mW甚至更低。但这款Edison并没有正式发售,Intel®仅在小范围的合作客户中收集反馈意见,在不到一年的时间里,不断迭代更新,到2014年年底推出了第二版Edison(本书之后的表述中如无特殊说明,均指第二版Edison)。



1.1.2 第二版Edison


第二版Edison和第一版相比已经有了不小的变化,正反面如图1.2和图1.3所示。

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图1.2 第二版Edison正面

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图1.3 第二版Edison反面

首先从外观上看,第二版Edison比SD卡稍大(见图1.4)。造成Edison“身材”走样的原因主要是因为其内部的处理器由Quark换成了更为强劲的Atom,而Atom处理器需要单独的微控制器来驱动模块的输入输出部分。升级后的Edison核心性能提高了一个数量级,不过核心功耗也增加了不少。

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图1.4 Edison和SD卡的对比

虽然第二版Edison稍大了一些,但总的来说,作为一个微型计算平台,这样的尺寸也是相当小了,和邮票大小差不多。它几乎能够嵌入任何设备(如椅子、背包、帽子、咖啡机甚至水杯)当中,为这些设备提供一颗强劲的心。



1.2 Edison的硬件参数



1.2.1 Edison的性能


上一节已经提到了,虽然Edison体积小,只有35.5mm×25mm×3.9mm,但是其功能非常强大,几乎相当于一台完整的PC。虽然缺少了视频输出以及以太网功能,但这些功能都可以通过USB接口进行扩充。另外Edison的功耗非常低,在一般情况下,电流消耗不会超过200mA,而在利用Wi-Fi传输数据时,尖峰电流可能达到600mA。在 Intel® Edison 的官方说明文档中,我们可以看到整个Edison模块的完整架构,如图1.5所示。

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图1.5 Edison模块的完整架构

基本上只要给Edison供电,一部完整的PC便可以开始工作了。表1.1给出了Edison模块的具体硬件配置情况。

表1.1 Edison模块的硬件配置

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在配置表中,我们其实可以发现Edison中实际上还包含了一个Quark内核,不过主频只有100MHz。当然,这个主频如果针对一个单片机而言,运算速度也不算慢了。不过目前该Quark内核还没法使用,Intel®表示将在今后开放对于Quark内核的开发支持。


32bit Intel® Atom处理器、1GB内存、4GB Flash、2.4GHz/5GHz双频WiFi、低功耗蓝牙……所有这些都集中在35.5mm×25mm×3.9mm大小的板子上,下面让我们看看它的内部是如何摆放的。



1.2.2 Edison的硬件布局

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图1.6 Edison模块正面(无屏蔽罩)

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图1.7 Edison模块反面(无屏蔽罩)

图1.6和图1.7所示分别是Edison模块去掉屏蔽罩后的正反面,正面主要是4GB的EMMC和博通公司的5GHz Wi-Fi蓝牙集成芯片BCM43340,而背面主要是处理器、内存和电源管理芯片,内存采用POP封装,与处理器堆叠在一起,以减小模块总体的尺寸。



1.2.3 70PIN接口引脚定义


同样是为了减小整体的尺寸,Edison对外的接口是一个上下两排(间距为0.4mm)的70PIN接插件,如图1.8所示,70PIN接口中各个引脚的定义见表1.2。

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图1.8 Edison上的70PIN接口

表1.2 Edison的70PIN接口定义

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通过表1.2,我们能够发现在40个GPIO中,有些GPIO除了当作普通的输入输出端口外,还有附加功能,包括:


1个SD卡接口


2个UART(其中一个只有Rx/Tx)


2个I2C


1个SPI总线(有2个片选)


1个I2S


4个PWM输出


通过这些附加功能,我们可以连接更多的外部硬件设备。Edison上的PWM是直接从引脚引出的。根据 Intel®手册,其PWM输出频率最高可达19.2MHz,并提供8bit的占空比控制。客观来说,这个配置并不算高级,如今很多MCU都可以实现上百兆的PWM输出频率,也可以提供10bit以上的占空比分辨率。但以Edison的定位而言,这样的PWM性能对于一般的电机驱动都是足够的。



1.2.4 Edison的软件架构


之前介绍过,Edison内部预装了Yocto Project Linux系统,Yocto Project是一个针对嵌入式应用,由全球各地开发人员共同开发、维护的开源软件合作项目。该项目提供模板、工具和方法,帮你创建定制的Linux系统和嵌入式产品,而无需关心硬件体系,适合嵌入式Linux开发人员使用,极大地简化了开发过程,因为你不用从头裁剪一个包含很多你并不需要的软件的完整的Linux发布版本。


不过由于Edison采用了Atom架构,因此其他的Linux发行版可以比较容易地移植到Edison中运行。除了基于Yocto Project的核心外,Intel®还为Edison提供了包含Middle

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