(特价书)嵌入式系统原理与设计

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内容简介: 本书深入而全面地论述了嵌入式系统的开发与设计方法。主要内容包括:嵌入式系统设计流程、硬件设计(基础电路、存储设备、接口及I/O设备)、软件设计(结构与方法、异常和中断)、定时器和定时器服务、内存管理、软件设计的常见问题等。
本书重点突出,层次分明,注重知识的系统性和先进性;注重理论与实践的联系,以实例应用来阐述相关知识模块,有利于培养工程应用能力。另外,本书还配有完整的电子课件,便于教学。
本书可作为普通高等院校电子信息工程、通信工程、软件工程、电气工程、自动化等专业的高年级本科生与研究生教材,也可作为相关工程技术人员的参考用书。

目录: 前言
第1章嵌入式系统简介
1.1嵌入式系统的基本概念
1.1.1现代计算机发展的历史
1.1.2嵌入式系统的定义和特点
1.1.3嵌入式系统的独立发展
1.2嵌入式系统的架构
1.3嵌入式处理器
1.3.1嵌入式处理器分类
1.3.2典型嵌入式处理器介绍
1.3.3嵌入式处理器选型原则
1.4嵌入式操作系统
1.4.1概述
1.4.2典型的嵌入式操作系统
1.5嵌入式系统的开发方法
1.6嵌入式系统的现状和发展趋势
思考题
第2章嵌入式系统设计
2.1统一建模语言UML
2.1.1UML概述
2.1.2UML的发展历史
2.1.3UML基本元素
2.2需求
2.2.1需求信息的获取
2.2.2需求定义
2.3规格说明
2.4体系结构设计
2.5设计硬件构件和软件构件
思考题
第3章嵌入式系统的硬件设计——电路
3.1嵌入式硬件基础
3.1.1电路原理图阅读与绘制
3.1.2印制电路板的基础知识
3.2电路设计示例:复位电路设计
3.2.1基本复位电路
3.2.2复位电路设计的注意点
3.2.3复位芯片的选择
3.2.4复位电路的调试
思考题
第4章嵌入式系统的硬件设计——存储设备
4.1存储设备概述
4.1.1存储器的基本概念
4.1.2存储器的作用
4.1.3存储设备的分类
4.1.4存储器系统层次结构
4.1.5存储器的性能指标
4.1.6存储器的基本构成
4.2常用存储器
4.2.1IC卡
4.2.2CF卡
4.2.3MMC卡
4.2.4SD卡
4.2.5TF卡
4.2.6工业电子盘
4.2.7U盘
4.3存储器件的选择
思考题
第5章嵌入式系统的硬件设计——接口及I/O设备
5.1接口
5.1.1概述
5.1.2常用接口
5.2定时器和计数器
5.3A/D和D/A转换器
5.3.1概述
5.3.2A/D和D/A转换原理
5.4键盘
5.4.1概述
5.4.2键盘原理
5.5显示器
5.5.1CRT显示器
5.5.2液晶显示器
5.5.3发光二极管显示器
5.5.4等离子显示器
5.5.5显示器的驱动方式
5.5.6设计实例:大屏幕LED显示屏的设计
5.6触摸屏
5.6.1概述
5.6.2触摸屏分类
5.7I/O性能
思考题
第6章嵌入式系统的软件设计——结构与方法
6.1嵌入式系统的软件结构
6.1.1概述
6.1.2板级支持包BSP
6.1.3轮转结构
6.1.4带有中断的轮转结构
6.1.5实时操作系统结构
6.1.6嵌入式软件结构的选择
6.2软件开发工具
6.2.1宿主机与目标机
6.2.2嵌入式系统的定位器
6.2.3调试技术
6.3软件的设计方法
6.3.1无嵌入式操作系统
6.3.2有嵌入式操作系统
思考题
第7章嵌入式系统的软件设计——设计范型与编程
7.1嵌入式系统软件的范型
7.1.1范型
7.1.2两种范型
7.2编程模型
7.2.1数据流图
7.2.2控制/数据流图
7.3程序设计语言及基本编译技术
7.3.1语句翻译
7.3.2过程
7.3.3数据结构
7.3.4表达式简化
7.3.5死代码清除
7.3.6过程内嵌
7.3.7循环变换
7.3.8寄存器分配
7.3.9指令选择
7.3.10理解并使用编译程序
7.3.11解释程序与适时编译程序
7.4程序的质量保证和测试
思考题
第8章嵌入式系统软件设计——嵌入式操作系统
8.1概述
8.1.1基本概念
8.1.2内核
8.1.3可裁剪性
8.2嵌入式操作系统的服务
8.2.1消息队列、信箱和管道
8.2.2定时器服务
8.2.3事件
8.2.4存储管理
8.2.5中断服务
8.3嵌入式操作系统的开发
8.3.1多进程多线程设计
8.3.2进程间通信
8.3.3进程的功率优化策略
8.4调度器
8.4.1可调度实体
8.4.2多任务
8.4.3上下文切换
8.4.4调度算法
8.4.5μC/OSII任务调度
8.4.6Linux任务调度
8.5性能问题
8.6设计实例:嵌入式Linux中的进程管理
8.7完全公平调度算法
8.7.1概述
8.7.2CFS原理
8.8Linux在嵌入式系统中实时调度算法改进
8.8.1概述
8.8.2Linux实时性改造
8.8.3RTLinux和RTAI
思考题
第9章嵌入式系统软件设计——异常和中断
9.1异常和中断的基本概念
9.2异常的分类和优先级
9.2.1异常的分类
9.2.2异常和中断的优先权
9.3可编程中断控制器
9.4异常和中断的处理
9.4.1异常和中断处理程序的安装
9.4.2保存处理器状态
9.4.3装入和调用异常处理程序
9.5ARM异常中断机制
9.5.1概述
9.5.2ARM的异常中断响应过程
9.5.3ARM异常中断优先级
9.5.4中断控制寄存器
9.6嵌入式操作系统对中断的支持
9.6.1嵌入式Linux对异常和中断的处理
9.6.2μC/OSII异常和中断的处理
9.6.3WinCE异常和中断的处理
9.7中断编程实例
9.7.1中断编程模式
9.7.2中断编程过程
思考题
第10章定时器和定时器服务
10.1实时时钟和系统时钟
10.2可编程间隔定时器
10.3定时器中断服务例程
10.4软定时器操作和相关问题处理
10.5设计实例:S3C2410的可编程间隔定时器应用
10.5.1实时时钟部件
10.5.2Timer部件
10.5.3看门狗定时器
思考题
第11章嵌入式实时系统的内存管理
11.1概述
11.1.1嵌入式实时系统内存管理的特点
11.1.2嵌入式实时系统对内存管理的要求
11.1.3内存分配方案
11.1.4实时系统的内存模式
11.1.5内存碎片
11.2常用内存分配算法
11.2.1最先匹配算法
11.2.2伙伴算法
11.3典型嵌入式实时操作系统中内存管理
11.3.1μC/OSII的内存管理
11.3.2VxWorks的内存管理
11.3.3WinCE的内存管理
思考题
第12章嵌入式软件设计中的几个问题
12.1同步与通信
12.1.1资源同步
12.1.2评估关键段
12.1.3解决方案
12.1.4应用实例:Linux信号量接口的应用
12.2死锁及其处理
12.2.1死锁检测
12.2.2死锁恢复
12.2.3死锁避免和死锁预防
12.2.4应用实例:银行家算法
12.3优先级倒置
12.3.1资源共享引发的问题
12.3.2优先级倒置技术
12.3.3两种优先级倒置方案
12.4堆栈溢出
思考题
参考文献

前言: 嵌入式技术是在自动化和计算机技术基础上发展而来,是计算机发展的一个分支。嵌入式系统的应用无处不在,尤其体现于信息家电、汽车电子、消费类电子、航空航天等应用领域。
伴随着嵌入式技术的发展,国内外各高校陆续开设了“嵌入式系统原理与设计”的相关课程,介绍微控制器与微处理器的结构、原理及应用。然而,现有嵌入式教材,有的偏重于结构、原理的阐述,比较抽象,学生难于掌握和应用;有的侧重阐述某一个具体的微控制器或微处理器应用方法,缺少嵌入式系统的一般知识与原理,读者难以举一反三。据此,编者精心组织编写了本书,以利于教学和应用。
内容安排上,全书共分12章,分别介绍了嵌入式系统的基本概念、嵌入式系统的整体设计方法、嵌入式系统的组成结构、嵌入式系统的硬件设计和嵌入式系统的软件设计等。在嵌入式系统硬件设计部分,重点阐述了硬件的整体设计、存储设备、接口和I/O设备等。在嵌入式系统软件设计部分,重点阐述了嵌入式操作系统的软件设计、中断和异常的处理、定时服务、软件设计中的普遍问题等。
叙述方法上,各章首先介绍了相应知识模块的基本原理,然后通过实例设计来阐述相应的实践应用,这种叙述方法最大限度地使读者易于掌握嵌入式原理及其应用。此外,本书的案例均是作者多年科研实践的项目总结,具有很强的工程实用性。
本书的读者对象为高年级本科生、研究生和从事嵌入式系统开发设计的工程技术人员。
本书由多位教师合力完成,吴国伟撰写了第1、2、8、9章,徐子川撰写了第3、4、10、11章,姚琳撰写了第5、6、7、12章;郭禾教授对全书进行了审读。
本书编写过程中参考并引用了大量国内外相关书籍,不再一一列举,对作者表示感谢。
本书的出版得到教育部特色专业建设的支持,以及Intel教育部精品课程建设和大连理工大学精品课程建设的支持。感谢大连理工大学软件学院领导对本书出版的关怀和支持;同时,本书的出版也得到了机械工业出版社的大力支持,对华章分社编辑们的辛苦工作表示感谢。
嵌入式是一门蓬勃发展的技术,各种新器件、新应用不断涌现;由于作者学疏才浅,书中错误在所难免,敬请读者批评指正。作者的联系方式为E-mail:wgwdut@dluteducn。
编者
2010年7月1日