دوره جامع: ساخت سیستم‌عامل لینوکس توکار از پایه تا استقرار عملی همراه با فلش‌کارت آموزشی — ارائه روی فلش مموری

📚 کتاب آموزشی جامع

📚 اطلاعات کتاب

عنوان کتاب: کتاب جامع: ساخت سیستم‌عامل لینوکس توکار از پایه تا استقرار عملی

موضوع کلی: سیستم‌های توکار

موضوع میانی: توسعه و مهندسی سیستم‌عامل لینوکس توکار

📋 سرفصل‌های کتاب (100 موضوع)

• 1. مقدمه‌ای بر سیستم‌های توکار و لینوکس
• 2. چرا از لینوکس در سیستم‌های توکار استفاده می‌کنیم؟
• 3. معماری یک سیستم لینوکس توکار
• 4. مروری بر اجزای اصلی: زنجیره ابزار، بوت‌لودر، هسته و فایل سیستم ریشه
• 5. محیط توسعه: انتخاب‌ها و راه‌اندازی (Host vs. Target)
• 6. راه‌اندازی ماشین مجازی برای توسعه (QEMU)
• 7. آشنایی با خط فرمان لینوکس و اسکریپت‌نویسی Shell
• 8. کنترل نسخه با Git برای پروژه‌های توکار
• 9. مقدمه‌ای بر زنجیره ابزار (Toolchain)
• 10. مفهوم کامپایل متقاطع (Cross-Compilation)
• 11. معرفی اجزای زنجیره ابزار: GCC, Binutils, GDB
• 12. کتابخانه‌های C: Glibc, uClibc-ng, musl
• 13. پیوند ایستا در مقابل پیوند پویا (Static vs. Dynamic Linking)
• 14. ساخت زنجیره ابزار با Crosstool-NG
• 15. استفاده از زنجیره‌های ابزار از پیش ساخته شده (Pre-built Toolchains)
• 16. بررسی فایل‌های باینری با ابزارهای Binutils (objdump, readelf)
• 17. مقدمه‌ای بر اشکال‌زدایی (Debugging) با GDB
• 18. اشکال‌زدایی از راه دور با GDBServer
• 19. مبانی بهینه‌سازی کامپایلر (Compiler Optimizations)
• 20. نقش و اهمیت بوت‌لودر (Bootloader)
• 21. آشنایی با بوت‌لودر U-Boot
• 22. دریافت سورس و کامپایل U-Boot برای یک برد هدف
• 23. آشنایی با خط فرمان U-Boot و دستورات اصلی
• 24. متغیرهای محیطی در U-Boot و ذخیره‌سازی آن‌ها
• 25. اسکریپت‌نویسی در U-Boot
• 26. بوت کردن هسته از طریق شبکه (TFTP)
• 27. بوت کردن هسته از روی حافظه‌های جانبی (eMMC, SD Card, NAND)
• 28. مفهوم Second-Program Loader (SPL)
• 29. سفارشی‌سازی و افزودن دستورات جدید به U-Boot
• 30. مقدمه‌ای بر هسته لینوکس (Linux Kernel)
• 31. دریافت سورس هسته و بررسی ساختار دایرکتوری‌ها
• 32. پیکربندی هسته: Kconfig و ابزارهای مرتبط (menuconfig, xconfig)
• 33. فرآیند ساخت (Build) هسته لینوکس
• 34. ایمیج‌های مختلف هسته (zImage, uImage, bzImage)
• 35. ماژول‌های هسته (Kernel Modules): ساخت و مدیریت
• 36. مفهوم درخت دستگاه (Device Tree)
• 37. نحو و ساختار فایل‌های DTS (Device Tree Source)
• 38. کامپایل DTS به DTB (Device Tree Blob)
• 39. بارگذاری و ارسال پارامترهای بوت به هسته
• 40. مقدمه‌ای بر درایورهای دستگاه در لینوکس
• 41. فایل سیستم اولیه در RAM (initramfs)
• 42. ایجاد و استفاده از initramfs
• 43. پچ کردن و مدیریت سورس هسته
• 44. مفهوم فایل سیستم ریشه (Root Filesystem)
• 45. ساختار دایرکتوری استاندارد در لینوکس
• 46. ایجاد یک فایل سیستم ریشه حداقلی به صورت دستی
• 47. معرفی BusyBox: جعبه ابزار سیستم‌های توکار
• 48. کامپایل و پیکربندی BusyBox
• 49. پر کردن فایل سیستم ریشه با استفاده از BusyBox
• 50. مفهوم مقداردهی اولیه سیستم (System Initialization)
• 51. فرایند init سنتی (SysVinit)
• 52. آشنایی با systemd به عنوان یک سیستم init مدرن
• 53. مدیریت دستگاه‌ها در دایرکتوری /dev (devtmpfs, mdev)
• 54. مدیریت کتابخانه‌های اشتراکی (Shared Libraries)
• 55. انتخاب و پیکربندی کتابخانه C برای فایل سیستم ریشه
• 56. مبانی مدیریت بسته‌ها (Package Management) در سیستم‌های توکار
• 57. استراتژی‌های انتخاب فایل سیستم (Filesystem Selection)
• 58. آشنایی با انواع حافظه‌های ذخیره‌سازی (NAND, NOR, eMMC, SD)
• 59. زیرسیستم MTD (Memory Technology Devices)
• 60. پارتیشن‌بندی حافظه‌های فلش با MTD
• 61. فایل سیستم JFFS2 برای حافظه‌های NOR
• 62. لایه UBI (Unsorted Block Images)
• 63. فایل سیستم UBIFS برای حافظه‌های NAND
• 64. کار با حافظه‌های eMMC و کارت‌های SD
• 65. ایجاد و فلش کردن ایمیج‌های فایل سیستم
• 66. چرا به سیستم‌های ساخت خودکار (Build Systems) نیاز داریم؟
• 67. معرفی Buildroot
• 68. راه‌اندازی یک پروژه با Buildroot
• 69. پیکربندی Buildroot (menuconfig)
• 70. افزودن بسته‌های سفارشی به Buildroot
• 71. سفارشی‌سازی فایل سیستم ریشه در Buildroot
• 72. معرفی Yocto Project و OpenEmbedded
• 73. مفاهیم اصلی Yocto: لایه‌ها، رسپی‌ها و کلاس‌ها (Layers, Recipes, Classes)
• 74. ساخت یک ایمیج با استفاده از BitBake
• 75. سفارشی‌سازی یک ایمیج در Yocto Project
• 76. مقایسه Buildroot و Yocto Project
• 77. استراتژی‌های اشکال‌زدایی در سیستم‌های توکار
• 78. استفاده از پورت سریال (Serial Console) برای اشکال‌زدایی
• 79. اشکال‌زدایی سخت‌افزاری با JTAG
• 80. اشکال‌زدایی هسته با KGDB
• 81. استفاده از printk برای ردگیری در هسته
• 82. ردیابی (Tracing) با ftrace
• 83. پروفایلینگ و تحلیل عملکرد با ابزار perf
• 84. تحلیل لاگ‌های سیستم (dmesg, journalctl)
• 85. اشکال‌زدایی برنامه‌های کاربردی
• 86. تشخیص نشت حافظه (Memory Leak Detection)
• 87. مقدمه‌ای بر لینوکس بی‌درنگ (Real-Time Linux)
• 88. پچ PREEMPT_RT و کاربردهای آن
• 89. مبانی امنیت در سیستم‌های لینوکس توکار
• 90. بوت امن (Secure Boot) و زنجیره اعتماد (Chain of Trust)
• 91. سخت‌سازی (Hardening) هسته و فضای کاربری
• 92. شبکه‌بندی در لینوکس توکار
• 93. مدیریت انرژی و بهینه‌سازی مصرف توان
• 94. توسعه برنامه‌های کاربردی (Application Development)
• 95. چارچوب‌های گرافیکی و رابط کاربری (Qt Embedded, Framebuffer)
• 96. استراتژی‌های به‌روزرسانی نرم‌افزار از راه دور (OTA Updates)
• 97. مطالعه موردی: ساخت یک سیستم کامل برای برد Raspberry Pi یا BeagleBone