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嵌入式系統(tǒng)體系、原理與設(shè)計(第2版) 版權(quán)信息
- ISBN：9787302650980
- 條形碼：9787302650980 ; 978-7-302-65098-0
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
嵌入式系統(tǒng)體系、原理與設(shè)計(第2版) 本書特色
以萬物智聯(lián)時代的數(shù)字化、智能化為背景，結(jié)合嵌入式計算與系統(tǒng)技術(shù)的經(jīng)典內(nèi)涵及新的發(fā)展趨勢，本書從體系的角度有機(jī)闡述嵌入式系統(tǒng)的經(jīng)典知識和新興技術(shù)。在寫作方法上，采用貫穿體系與局部剖析、共性建模與個體設(shè)計相結(jié)合，理論闡述與實例分析相呼應(yīng)的思路，以實現(xiàn)宏觀特征至微觀特性、硬件邏輯到軟件方法、關(guān)鍵技術(shù)到系統(tǒng)開發(fā)全部有效穿透的目標(biāo)，系統(tǒng)地論述嵌入式系統(tǒng)所涉及到的體系架構(gòu)、技術(shù)原理與設(shè)計機(jī)制等內(nèi)容。本書中安排的核心內(nèi)容綱領(lǐng)明晰且重點突出，既涵蓋嵌入式系統(tǒng)的經(jīng)典體系和內(nèi)容，又闡述、分析本領(lǐng)域的新技術(shù)和新方向；在“厚基礎(chǔ)”的同時又注重新知識的引導(dǎo)，在理論主線延展的同時對每一個環(huán)節(jié)上經(jīng)典的以及新呈現(xiàn)的“嵌入式”特性進(jìn)行深入地分析、比較和論述，保證教材內(nèi)容既有體系性、技術(shù)性、新穎性又不乏易讀性和實用性。同時，與作者在中國大學(xué)MOOC所建成的嵌入式系統(tǒng)慕課和豐富的在線習(xí)題及測驗資源配套，可進(jìn)一步形成線上、線下融合的高效學(xué)習(xí)模式。
嵌入式系統(tǒng)體系、原理與設(shè)計(第2版) 內(nèi)容簡介
本書基于多維融合知識體系展開闡述，系統(tǒng)、全面闡述了嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)的體系、原理與設(shè)計方法等內(nèi)容。全書共11章，首先介紹嵌入式系統(tǒng)概念、內(nèi)涵、組成、演化及發(fā)展趨勢，然后分?jǐn)?shù)字電路與嵌入式硬件、嵌入式（系統(tǒng)）軟件以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方法三大部分展開論述。硬件部分闡述嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)字電路、（異構(gòu)）處理器、存儲器、*小系統(tǒng)外圍電路及I/O接口擴(kuò)展等硬件組件的基本原理和設(shè)計方法；軟件部分闡述嵌入式軟件的體系結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)組件，嵌入式（實時）操作系統(tǒng)的典型模型、服務(wù)機(jī)制和應(yīng)用方式，以及主流的嵌入式圖形庫、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)軟件組件；設(shè)計與開發(fā)部分闡述嵌入式軟件與系統(tǒng)的開發(fā)機(jī)制以及典型的調(diào)試、測試、仿真方法。 本書適合作為高等院校計算機(jī)、軟件、物聯(lián)網(wǎng)、自動化、電子信息等相關(guān)專業(yè)或航空航天航海、智能交通等相關(guān)專業(yè)的高年級本科生、研究生教材，同時也可供專業(yè)設(shè)計人員參考。
嵌入式系統(tǒng)體系、原理與設(shè)計(第2版) 目錄
第1章概述1
1.1背景延伸： 現(xiàn)代信息與計算概念的緣起1
1.1.1麥克斯韋妖、信息與智慧1
1.1.2計算理論與技術(shù)的出現(xiàn)3
1.1.3現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的誕生與演化5
1.1.4電子通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展8
1.2理解嵌入式系統(tǒng)9
1.2.1計算裝置的可嵌入發(fā)展9
1.2.2嵌入式系統(tǒng)內(nèi)涵的演化11
1.2.3相關(guān)術(shù)語辨析15
1.3嵌入式系統(tǒng)的組成與特點17
1.3.1組成結(jié)構(gòu)17
1.3.2技術(shù)特點與發(fā)展趨勢18
1.4知識體系23
1.5小結(jié)26
習(xí)題26 第2章嵌入式硬件基礎(chǔ)27
2.1器件和電路術(shù)語及基本元件27
2.1.1器件術(shù)語27
2.1.2電路術(shù)語30
2.1.3基本元件32
2.2嵌入式系統(tǒng)硬件組成38
2.2.1硬件基本架構(gòu)模型38
2.2.2處理器子系統(tǒng)39
2.2.3存儲子系統(tǒng)41
2.2.4時鐘子系統(tǒng)42
2.2.5I/O子系統(tǒng)44
2.3嵌入式系統(tǒng)硬件典型形式44
2.3.1基于通用計算機(jī)擴(kuò)展的嵌入式硬件44
2.3.2基于領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)模塊集成的嵌入式硬件45
2.3.3面向具體產(chǎn)品的專用嵌入式硬件47
2.4硬件設(shè)計基本方法48
2.4.1Protel EDA軟件48
2.4.2電路設(shè)計基本流程51
2.4.3電磁兼容性問題53
2.4.4低功耗問題57
2.4.5嵌入式硬件設(shè)計示例58
2.5小結(jié)67
習(xí)題67 第3章嵌入式處理器68
3.1處理器模型與邏輯體系68
3.1.1處理器基本組成模型 68
3.1.2典型處理器架構(gòu)72
3.2嵌入式處理器的類型及特點76
3.2.1嵌入式微控制器76
3.2.2嵌入式微處理器78
3.2.3數(shù)字信號處理器80
3.2.4可編程邏輯器件83
3.2.5片上系統(tǒng)91
3.2.6多核、眾核處理器94
3.3典型嵌入式處理器體系102
3.3.1ARM架構(gòu)102
3.3.2MIPS架構(gòu)117
3.3.3PowerPC架構(gòu)122
3.4性能評價指標(biāo)131
3.5小結(jié)133
習(xí)題133 第4章嵌入式存儲技術(shù)134
4.1基本存儲體系與模型134
4.1.1嵌入式系統(tǒng)存儲體系134
4.1.2存儲器結(jié)構(gòu)模型135
4.1.3存儲器基本操作流程136
4.1.4存儲器指標(biāo)137
4.2存儲器分類及特性139
4.2.1只讀存儲器139
4.2.2隨機(jī)存儲器144
4.2.3混合存儲器155
4.3存儲器測試與驗證173
4.3.1可讀寫存儲器的測試173
4.3.2只讀存儲器測試174
4.4小結(jié)176
習(xí)題176 第5章*小系統(tǒng)與外圍電路設(shè)計178
5.1理解*小系統(tǒng)178
5.2電源電路179
5.2.1電源電路設(shè)計方法179
5.2.2延伸： 電源管理與低功耗設(shè)計183
5.3復(fù)位電路187
5.3.1上電復(fù)位188
5.3.2手動復(fù)位193
5.3.3看門狗復(fù)位195
5.3.4軟件復(fù)位196
5.4時鐘電路200
5.4.1信號源： 振蕩電路原理200
5.4.2多時鐘管理205
5.4.3延伸： 時鐘管理與低功耗設(shè)計211
5.5電路抖動與消抖211
5.5.1抖動現(xiàn)象與危害211
5.5.2硬件消抖213
5.5.3軟件消抖215
5.6小結(jié)217
習(xí)題217 第6章接口、總線與網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展218
6.1通用I/O與串行總線218
6.1.1GPIO218
6.1.2SPI222
6.1.3SDIO231
6.1.4I2S236
6.1.5I2C242
6.1.6UART與USART246
6.2典型工業(yè)總線、背板總線及網(wǎng)絡(luò)258
6.2.1CAN總線258
6.2.2實時工業(yè)以太網(wǎng)268
6.2.3VP線274
6.3無線接口與網(wǎng)絡(luò)281
6.3.1ZigBee281
6.3.2藍(lán)牙287
6.3.3WiFi299
6.3.4NFC301
6.4小結(jié)306
習(xí)題306 第7章嵌入式軟件結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)軟件組件308
7.1計算系統(tǒng)的啟動與運行過程308
7.1.1通用計算機(jī)啟動過程分析308
7.1.2嵌入式系統(tǒng)啟動過程分析309
7.2嵌入式軟件結(jié)構(gòu)312
7.2.1基于裸機(jī)的嵌入式軟件結(jié)構(gòu)312
7.2.2基于嵌入式操作系統(tǒng)的嵌入式軟件結(jié)構(gòu)313
7.3基礎(chǔ)軟件組件315
7.3.1ROM Monitor315
7.3.2BootLoader318
7.3.3BSP326
7.3.4虛擬機(jī)監(jiān)控程序336
7.3.5容器、微服務(wù)與云原生 344
7.4小結(jié)346
習(xí)題347 第8章嵌入式操作系統(tǒng)及其服務(wù)機(jī)制348
8.1架構(gòu)與模型348
8.1.1宏內(nèi)核、微內(nèi)核與超微內(nèi)核348
8.1.2功能模型350
8.2服務(wù)機(jī)制353
8.2.1基本概念353
8.2.2關(guān)于實時364
8.2.3內(nèi)核服務(wù)機(jī)制369
8.3典型嵌入式操作系統(tǒng)387
8.3.1RTX51387
8.3.2μC/OS388
8.3.3嵌入式Linux系列390
8.3.4VxWorks395
8.3.5SylixOS397
8.3.6鴻蒙操作系統(tǒng)400
8.3.7其他嵌入式操作系統(tǒng)402
8.4小結(jié)407
習(xí)題407 第9章嵌入式軟件組件409
9.1嵌入式圖形庫與圖形組件409
9.1.1μC/GUI與emWin409
9.1.2NanoX Window412
9.1.3MiniGUI413
9.1.4Qt419
9.1.5可編程圖形界面屏423
9.2嵌入式文件系統(tǒng)424
9.2.1JFFS/JFFS2425
9.2.2YAFFS/YAFFS2428
9.2.3UBIFS432
9.2.4只讀文件系統(tǒng)434
9.2.5RAM文件系統(tǒng)435
9.3嵌入式數(shù)據(jù)庫437
9.3.1SQLite438
9.3.2Berkeley DB439
9.3.3eXtremeDB441
9.4嵌入式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧443
9.5小結(jié)444
習(xí)題444 第10章嵌入式應(yīng)用軟件設(shè)計方法445
10.1嵌入式應(yīng)用軟件典型結(jié)構(gòu)445
10.1.1輪轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)445
10.1.2前后臺軟件結(jié)構(gòu)447
10.1.3函數(shù)隊列調(diào)度結(jié)構(gòu)450
10.1.4基于嵌入式操作系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)451
10.2中斷與數(shù)據(jù)共享問題453
10.2.1中斷服務(wù)程序設(shè)計453
10.2.2避免/消除數(shù)據(jù)共享457
10.3嵌入式軟件設(shè)計機(jī)制464
10.3.1可重入代碼設(shè)計464
10.3.2軟件看門狗方法468
10.3.3避免頻繁地創(chuàng)建、銷毀任務(wù)471
10.3.4基于狀態(tài)機(jī)方法設(shè)計軟件邏輯472
10.3.5FPGA IP核開發(fā)流程473
10.3.6生成可執(zhí)行的嵌入式軟件474
10.4軟件工程方法484
10.4.1模型驅(qū)動的開發(fā)方法： 從V模型到Y(jié)模型484
10.4.2軟硬件協(xié)同設(shè)計486
10.4.3DevOps方法487
10.4.4制定編碼規(guī)范489
10.5小結(jié)491
習(xí)題491 第11章調(diào)試、測試與仿真方法492
11.1嵌入式軟件調(diào)試492
11.1.1基于宿主機(jī)的調(diào)試493
11.1.2ROM Monitor軟件調(diào)試495
11.1.3ROM仿真器496
11.1.4在線仿真器497
11.1.5JTAG調(diào)試499
11.2嵌入式軟件測試501
11.2.1基本測試方法與指標(biāo)502
11.2.2測試工具的使用507
11.3系統(tǒng)仿真驗證技術(shù)511
11.3.1計算機(jī)仿真方法及其原理512
11.3.2可視化技術(shù)514
11.4小結(jié)516
習(xí)題516 后記517 參考文獻(xiàn)518
1.1背景延伸： 現(xiàn)代信息與計算概念的緣起1
1.1.1麥克斯韋妖、信息與智慧1
1.1.2計算理論與技術(shù)的出現(xiàn)3
1.1.3現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的誕生與演化5
1.1.4電子通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展8
1.2理解嵌入式系統(tǒng)9
1.2.1計算裝置的可嵌入發(fā)展9
1.2.2嵌入式系統(tǒng)內(nèi)涵的演化11
1.2.3相關(guān)術(shù)語辨析15
1.3嵌入式系統(tǒng)的組成與特點17
1.3.1組成結(jié)構(gòu)17
1.3.2技術(shù)特點與發(fā)展趨勢18
1.4知識體系23
1.5小結(jié)26
習(xí)題26 第2章嵌入式硬件基礎(chǔ)27
2.1器件和電路術(shù)語及基本元件27
2.1.1器件術(shù)語27
2.1.2電路術(shù)語30
2.1.3基本元件32
2.2嵌入式系統(tǒng)硬件組成38
2.2.1硬件基本架構(gòu)模型38
2.2.2處理器子系統(tǒng)39
2.2.3存儲子系統(tǒng)41
2.2.4時鐘子系統(tǒng)42
2.2.5I/O子系統(tǒng)44
2.3嵌入式系統(tǒng)硬件典型形式44
2.3.1基于通用計算機(jī)擴(kuò)展的嵌入式硬件44
2.3.2基于領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)模塊集成的嵌入式硬件45
2.3.3面向具體產(chǎn)品的專用嵌入式硬件47
2.4硬件設(shè)計基本方法48
2.4.1Protel EDA軟件48
2.4.2電路設(shè)計基本流程51
2.4.3電磁兼容性問題53
2.4.4低功耗問題57
2.4.5嵌入式硬件設(shè)計示例58
2.5小結(jié)67
習(xí)題67 第3章嵌入式處理器68
3.1處理器模型與邏輯體系68
3.1.1處理器基本組成模型 68
3.1.2典型處理器架構(gòu)72
3.2嵌入式處理器的類型及特點76
3.2.1嵌入式微控制器76
3.2.2嵌入式微處理器78
3.2.3數(shù)字信號處理器80
3.2.4可編程邏輯器件83
3.2.5片上系統(tǒng)91
3.2.6多核、眾核處理器94
3.3典型嵌入式處理器體系102
3.3.1ARM架構(gòu)102
3.3.2MIPS架構(gòu)117
3.3.3PowerPC架構(gòu)122
3.4性能評價指標(biāo)131
3.5小結(jié)133
習(xí)題133 第4章嵌入式存儲技術(shù)134
4.1基本存儲體系與模型134
4.1.1嵌入式系統(tǒng)存儲體系134
4.1.2存儲器結(jié)構(gòu)模型135
4.1.3存儲器基本操作流程136
4.1.4存儲器指標(biāo)137
4.2存儲器分類及特性139
4.2.1只讀存儲器139
4.2.2隨機(jī)存儲器144
4.2.3混合存儲器155
4.3存儲器測試與驗證173
4.3.1可讀寫存儲器的測試173
4.3.2只讀存儲器測試174
4.4小結(jié)176
習(xí)題176 第5章*小系統(tǒng)與外圍電路設(shè)計178
5.1理解*小系統(tǒng)178
5.2電源電路179
5.2.1電源電路設(shè)計方法179
5.2.2延伸： 電源管理與低功耗設(shè)計183
5.3復(fù)位電路187
5.3.1上電復(fù)位188
5.3.2手動復(fù)位193
5.3.3看門狗復(fù)位195
5.3.4軟件復(fù)位196
5.4時鐘電路200
5.4.1信號源： 振蕩電路原理200
5.4.2多時鐘管理205
5.4.3延伸： 時鐘管理與低功耗設(shè)計211
5.5電路抖動與消抖211
5.5.1抖動現(xiàn)象與危害211
5.5.2硬件消抖213
5.5.3軟件消抖215
5.6小結(jié)217
習(xí)題217 第6章接口、總線與網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展218
6.1通用I/O與串行總線218
6.1.1GPIO218
6.1.2SPI222
6.1.3SDIO231
6.1.4I2S236
6.1.5I2C242
6.1.6UART與USART246
6.2典型工業(yè)總線、背板總線及網(wǎng)絡(luò)258
6.2.1CAN總線258
6.2.2實時工業(yè)以太網(wǎng)268
6.2.3VP線274
6.3無線接口與網(wǎng)絡(luò)281
6.3.1ZigBee281
6.3.2藍(lán)牙287
6.3.3WiFi299
6.3.4NFC301
6.4小結(jié)306
習(xí)題306 第7章嵌入式軟件結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)軟件組件308
7.1計算系統(tǒng)的啟動與運行過程308
7.1.1通用計算機(jī)啟動過程分析308
7.1.2嵌入式系統(tǒng)啟動過程分析309
7.2嵌入式軟件結(jié)構(gòu)312
7.2.1基于裸機(jī)的嵌入式軟件結(jié)構(gòu)312
7.2.2基于嵌入式操作系統(tǒng)的嵌入式軟件結(jié)構(gòu)313
7.3基礎(chǔ)軟件組件315
7.3.1ROM Monitor315
7.3.2BootLoader318
7.3.3BSP326
7.3.4虛擬機(jī)監(jiān)控程序336
7.3.5容器、微服務(wù)與云原生 344
7.4小結(jié)346
習(xí)題347 第8章嵌入式操作系統(tǒng)及其服務(wù)機(jī)制348
8.1架構(gòu)與模型348
8.1.1宏內(nèi)核、微內(nèi)核與超微內(nèi)核348
8.1.2功能模型350
8.2服務(wù)機(jī)制353
8.2.1基本概念353
8.2.2關(guān)于實時364
8.2.3內(nèi)核服務(wù)機(jī)制369
8.3典型嵌入式操作系統(tǒng)387
8.3.1RTX51387
8.3.2μC/OS388
8.3.3嵌入式Linux系列390
8.3.4VxWorks395
8.3.5SylixOS397
8.3.6鴻蒙操作系統(tǒng)400
8.3.7其他嵌入式操作系統(tǒng)402
8.4小結(jié)407
習(xí)題407 第9章嵌入式軟件組件409
9.1嵌入式圖形庫與圖形組件409
9.1.1μC/GUI與emWin409
9.1.2NanoX Window412
9.1.3MiniGUI413
9.1.4Qt419
9.1.5可編程圖形界面屏423
9.2嵌入式文件系統(tǒng)424
9.2.1JFFS/JFFS2425
9.2.2YAFFS/YAFFS2428
9.2.3UBIFS432
9.2.4只讀文件系統(tǒng)434
9.2.5RAM文件系統(tǒng)435
9.3嵌入式數(shù)據(jù)庫437
9.3.1SQLite438
9.3.2Berkeley DB439
9.3.3eXtremeDB441
9.4嵌入式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧443
9.5小結(jié)444
習(xí)題444 第10章嵌入式應(yīng)用軟件設(shè)計方法445
10.1嵌入式應(yīng)用軟件典型結(jié)構(gòu)445
10.1.1輪轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)445
10.1.2前后臺軟件結(jié)構(gòu)447
10.1.3函數(shù)隊列調(diào)度結(jié)構(gòu)450
10.1.4基于嵌入式操作系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)451
10.2中斷與數(shù)據(jù)共享問題453
10.2.1中斷服務(wù)程序設(shè)計453
10.2.2避免/消除數(shù)據(jù)共享457
10.3嵌入式軟件設(shè)計機(jī)制464
10.3.1可重入代碼設(shè)計464
10.3.2軟件看門狗方法468
10.3.3避免頻繁地創(chuàng)建、銷毀任務(wù)471
10.3.4基于狀態(tài)機(jī)方法設(shè)計軟件邏輯472
10.3.5FPGA IP核開發(fā)流程473
10.3.6生成可執(zhí)行的嵌入式軟件474
10.4軟件工程方法484
10.4.1模型驅(qū)動的開發(fā)方法： 從V模型到Y(jié)模型484
10.4.2軟硬件協(xié)同設(shè)計486
10.4.3DevOps方法487
10.4.4制定編碼規(guī)范489
10.5小結(jié)491
習(xí)題491 第11章調(diào)試、測試與仿真方法492
11.1嵌入式軟件調(diào)試492
11.1.1基于宿主機(jī)的調(diào)試493
11.1.2ROM Monitor軟件調(diào)試495
11.1.3ROM仿真器496
11.1.4在線仿真器497
11.1.5JTAG調(diào)試499
11.2嵌入式軟件測試501
11.2.1基本測試方法與指標(biāo)502
11.2.2測試工具的使用507
11.3系統(tǒng)仿真驗證技術(shù)511
11.3.1計算機(jī)仿真方法及其原理512
11.3.2可視化技術(shù)514
11.4小結(jié)516
習(xí)題516 后記517 參考文獻(xiàn)518
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