嵌入式系統原理與設計 版權信息
- ISBN:9787111282280
- 條形碼:9787111282280 ; 978-7-111-28228-0
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嵌入式系統原理與設計 本書特色
《嵌入式系統原理與設計》:教育部-英特爾精品課程,“教育部高等學校特色專業建設點”資助項目(TS2120)《嵌入式系統原理與設計》系統論述嵌入式系統設計、嵌入式硬件設計方法(存儲設備、I/O接口等)、嵌入式操作系統和嵌入式軟件設計方法(軟件結構、設計范型、異常和中斷處理、內存管理等)、嵌入式軟硬件設計應用中的普遍問題和解決方法,并將工程實踐中得到的經驗以案例形式介紹給讀者,全書凝聚了作者多年的嵌入式系統教學和科研的經驗、案例與思想。《嵌入式系統原理與設計》特色:知識的系統性和先進性,系統和全面介紹了嵌入式設計的原理,并融合了嵌入式系統技術的*新發展和成果的介紹。理論和實踐聯系緊密,以實際應用案例來闡述相關理論知識模塊,原理知識指導解決設計實踐中的問題;并總結了嵌入式設計中普遍存在的典型問題及解決方法。《嵌入式系統原理與設計》是大連理工大學校級精品課指定教材。主要涵蓋內容:嵌入式系統的硬件設計-電路嵌入式系統的硬件設計-存儲設備嵌入式系統的硬件設計-接口及I/O設備嵌入式系統的軟件設計-結構與方法嵌入式系統的軟件設計-設計范型與編程嵌入式系統的軟件設計-嵌入式操作系統嵌入式系統的軟件設計-異常與中斷定時器和定時器服務嵌入式設計中的典型問題及解決方法
嵌入式系統原理與設計 目錄
前言第1章 嵌入式系統簡介1.1 嵌入式系統的基本概念1.1.1 現代計算機發展的歷史1.1.2 嵌入式系統的定義和特點1.1.3 嵌入式系統的獨立發展1.2 嵌入式系統的架構1.3 嵌入式處理器1.3.1 嵌入式處理器分類1.3.2 典型嵌入式處理器介紹1.3.3 嵌入式處理器選型原則1.4 嵌入式操作系統1.4.1 概述1.4.2 典型的嵌入式操作系統1.5 嵌入式系統的開發方法1.6 嵌入式系統的現狀和發展趨勢思考題第2章 嵌入式系統設計2.1 統一建模語言UML2.1.1 UML概述2.1.2 UML的發展歷史2.1.3 UML基本元素2.2 需求2.2.1 需求信息的獲取2.2.2 需求定義2.3 規格說明2.4 體系結構設計2.5 設計硬件構件和軟件構件思考題第3章 嵌入式系統的硬件設計——電路3.1 嵌入式硬件基礎3.1.1 電路原理圖閱讀與繪制3.1.2 印制電路板的基礎知識3.2 電路設計示例:復位電路設計3.2.1 基本復位電路3.2.2 復位電路設計的注意點3.2.3 復位芯片的選擇3.2.4 復位電路的調試思考題第4章 嵌入式系統的硬件設計——存儲設備4.1 存儲設備概述4.1.1 存儲器的基本概念4.1.2 存儲器的作用4.1.3 存儲設備的分類4.1.4 存儲器系統層次結構4.1.5 存儲器的性能指標4.1.6 存儲器的基本構成4.2 常用存儲器4.2.1 IC卡4.2.2 CF卡4.2.3 MMC卡4.2.4 SD卡4.2.5 TF卡4.2.6 工業電子盤4.2.7 U盤4.3 存儲器件的選擇思考題第5章 嵌入式系統的硬件設計——接口及I/O設備5.1 接口5.1.1 概述5.1.2 常用接口5.2 定時器和計數器5.3 A/D和D/A轉換器5.3.1 概述5.3.2 A/D和D/A轉換原理5.4 鍵盤5.4.1 概述5.4.2 鍵盤原理5.5 顯示器5.5.1 CRT顯示器5.5.2 液晶顯示器5.5.3 發光二極管顯示器5.5.4 等離子顯示器5.5.5 顯示器的驅動方式5.5.6 設計實例:大屏幕LED顯示屏的設計5.6 觸摸屏5.6.1 概述5.6.2 觸摸屏分類5.7 I/O性能思考題第6章 嵌入式系統的軟件設計——結構與方法6.1 嵌入式系統的軟件結構6.1.1 概述6.1.2 板級支持包BSP6.1.3 輪轉結構6.1.4 帶有中斷的輪轉結構6.1.5 實時操作系統結構6.1.6 嵌入式軟件結構的選擇6.2 軟件開發工具6.2.1 宿主機與目標機6.2.2 嵌入式系統的定位器6.2.3 調試技術6.3 軟件的設計方法6.3.1 無嵌入式操作系統6.3.2 有嵌入式操作系統思考題第7章 嵌入式系統的軟件設計——設計范型與編程7.1 嵌入式系統軟件的范型7.1.1 范型7.1.2 兩種范型7.2 編程模型7.2.1 數據流圖7.2.2 控制/數據流圖7.3 程序設計語言及基本編譯技術7.3.1 語句翻譯7.3.2 過程7.3.3 數據結構7.3.4 表達式簡化7.3.5 死代碼清除7.3.6 過程內嵌7.3.7 循環變換7.3.8 寄存器分配7.3.9 指令選擇7.3.1 0理解并使用編譯程序7.3.1 1解釋程序與適時編譯程序7.4 程序的質量保證和測試思考題第8章 嵌入式系統軟件設計——嵌入式操作系統8.1 概述8.1.1 基本概念8.1.2 內核8.1.3 可裁剪性8.2 嵌入式操作系統的服務8.2.1 消息隊列、信箱和管道8.2.2 定時器服務8.2.3 事件8.2.4 存儲管理8.2.5 中斷服務8.3 嵌入式操作系統的開發8.3.1 多進程多線程設計8.3.2 進程間通信8.3.3 進程的功率優化策略8.4 調度器8.4.1 可調度實體8.4.2 多任務8.4.3 上下文切換8.4.4 調度算法8.4.5 μC/OSII任務調度8.4.6 Linux任務調度8.5 性能問題8.6 設計實例:嵌入式Linux中的進程管理8.7 完全公平調度算法8.7.1 概述8.7.2 CFS原理8.8 Linux在嵌入式系統中實時調度算法改進8.8.1 概述8.8.2 Linux實時性改造8.8.3 RTLinux和RTAI思考題第9章 嵌入式系統軟件設計——異常和中斷9.1 異常和中斷的基本概念9.2 異常的分類和優先級9.2.1 異常的分類9.2.2 異常和中斷的優先權9.3 可編程中斷控制器9.4 異常和中斷的處理9.4.1 異常和中斷處理程序的安裝9.4.2 保存處理器狀態9.4.3 裝入和調用異常處理程序9.5 ARM異常中斷機制9.5.1 概述9.5.2 ARM的異常中斷響應過程9.5.3 ARM異常中斷優先級9.5.4 中斷控制寄存器9.6 嵌入式操作系統對中斷的支持9.6.1 嵌入式Linux對異常和中斷的處理9.6.2 μC/OSII異常和中斷的處理9.6.3 WinCE異常和中斷的處理9.7 中斷編程實例9.7.1 中斷編程模式9.7.2 中斷編程過程思考題第10章 定時器和定時器服務10.1 實時時鐘和系統時鐘10.2 可編程間隔定時器10.3 定時器中斷服務例程10.4 軟定時器操作和相關問題處理10.5 設計實例:S3C2410的可編程間隔定時器應用10.5.1 實時時鐘部件10.5.2 Timer部件10.5.3 看門狗定時器思考題第11章 嵌入式實時系統的內存管理11.1 概述11.1.1 嵌入式實時系統內存管理的特點11.1.2 嵌入式實時系統對內存管理的要求11.1.3 內存分配方案11.1.4 實時系統的內存模式11.1.5 內存碎片11.2 常用內存分配算法11.2.1 *先匹配算法11.2.2 伙伴算法11.3 典型嵌入式實時操作系統中內存管理11.3.1 μC/OSII的內存管理11.3.2 VxWorks的內存管理11.3.3 WinCE的內存管理思考題第12章 嵌入式軟件設計中的幾個問題12.1 同步與通信12.1.1 資源同步12.1.2 評估關鍵段12.1.3 解決方案12.1.4 應用實例:Linux信號量接口的應用12.2 死鎖及其處理12.2.1 死鎖檢測12.2.2 死鎖恢復12.2.3 死鎖避免和死鎖預防12.2.4 應用實例:銀行家算法12.3 優先級倒置12.3.1 資源共享引發的問題12.3.2 優先級倒置技術12.3.3 兩種優先級倒置方案12.4 堆棧溢出思考題參考文獻
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嵌入式系統原理與設計 節選
《嵌入式系統原理與設計》深入而全面地論述了嵌入式系統的開發與設計方法。主要內容包括:嵌入式系統設計流程、硬件設計(基礎電路、存儲設備、接口及I/O設備)、軟件設計(結構與方法、異常和中斷)、定時器和定時器服務、內存管理、軟件設計的常見問題等。《嵌入式系統原理與設計》重點突出,層次分明,注重知識的系統性和先進性;注重理論與實踐的聯系,以實例應用來闡述相關知識模塊,有利于培養工程應用能力。另外,《嵌入式系統原理與設計》還配有完整的電子課件,便于教學。《嵌入式系統原理與設計》可作為普通高等院校電子信息工程、通信工程、軟件工程、電氣工程、自動化等專業的高年級本科生與研究生教材,也可作為相關工程技術人員的參考用書。
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插圖:當今,嵌入式處理器的發展迅速,處理速度也不斷提升。用戶對嵌入式系統的需求也越來越高,簡單的無操作系統的設計方法已經遠遠不能滿足這些要求。因此,嵌入式操作系統已經成為當今嵌入式軟件開發的主要內容。本章,我們從最基本的嵌入式操作系統的概念講起,詳細講解嵌入式操作系統的內部機理。通過閱讀本章,讀者可以對操作系統原理以及基于操作系統的開發有一個全面的了解。8.1 概述8.1.1 基本概念由于硬件的限制,在使用微控制器設計嵌入式系統的初期,嵌入式系統設計師得到的只有系統的“裸機”,沒有任何類似操作系統的軟件作為開發平臺,對CPU、RAM等這些硬件資源的管理工作都必須由程序員自己編寫程序來解決,程序設計人員十分辛苦,并且使應用程序的開發效率極低,所以當時從事嵌入式開發的人員就期望有一個嵌入式系統開發的系統軟件。現在,由于技術的進步和發展,單片系統硬件的規模越來越大,功能越來越強,從而給運行嵌入式操作系統提供了硬件保障,于是就出現了很多具有不同特點及應用領域的操作系統。這些支持嵌入式系統應用的操作系統軟件,具有通用操作系統的基本特點,但也有自己的特點。由于嵌入式系統的硬件具有特殊性,應用環境復雜且開發手段特殊,使嵌入式操作系統與普通的操作系統有著很大的不同。