全書分為4大部分, 第1部分介紹嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)的整個(gè)過程以及涉及的相關(guān)技術(shù), 第2部分介紹8051、ARM微控制器、實(shí)時(shí)交互、輸入與輸出等, 第3部分介紹架構(gòu)技術(shù)與內(nèi)存管理, 第4部分介紹IO設(shè)備、通信總線以及分布式系統(tǒng)架構(gòu)等。
本書用作計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)、電子通信工程專業(yè)的大學(xué)生和研究生的教材、軟件培訓(xùn)研究所的學(xué)生課本,也可用作嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的入門書籍。本書采用易于理解、對學(xué)生友好的方式編寫,包括一些示意圖、示例、樣例代碼和系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例。
嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要硬件和軟件人員組成的團(tuán)隊(duì)。本書闡釋了硬件和軟件概念,同時(shí)把多學(xué)科的大學(xué)生和研究生作為主要讀者。前兩個(gè)版本成功滿足了電子、計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程領(lǐng)域的大學(xué)生和研究生的要求,還考慮到了培訓(xùn)嵌入式系統(tǒng)的軟硬件人員和設(shè)計(jì)人員。VLSI和片上系統(tǒng)、汽車和車輛、醫(yī)用電子和機(jī)器人等領(lǐng)域的人士和學(xué)術(shù)界人士也發(fā)現(xiàn),設(shè)計(jì)和研究領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)者應(yīng)學(xué)習(xí)本書。
本書前2版在印度和海外熱烈反響。大致估計(jì),最近10年,僅印度就有160000位工程和專業(yè)培訓(xùn)的學(xué)生,以及軟硬件專業(yè)人員閱讀了本書。本書最初在印度出版,現(xiàn)在出版了中文和韓文版,新加坡和紐約出版了國際學(xué)生版和McGraw-HillUSA版。讀者應(yīng)具備的基本學(xué)術(shù)背景
作者假定讀者學(xué)習(xí)過基本課程,具有微處理器、微控制器、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和組織、操作系統(tǒng)、C/C++編程技巧等方面的學(xué)術(shù)背景。學(xué)習(xí)新版本的要求
新版本添加了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)過程的重點(diǎn)內(nèi)容。這一版考慮了大學(xué)生和研究生級(jí)別的基本要求,以及近年來電子通信工程、電子工程、設(shè)備控制工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)論文提及的變化。
特定的改進(jìn)和新內(nèi)容
新版本在第2版的基礎(chǔ)上又增加了幾個(gè)新主題。比較重要的主題有4個(gè):(1)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)過程;(2)8051、AVR和AMR微控制器,實(shí)際接口,使用總線輸入輸出;(3)介紹高級(jí)體系結(jié)構(gòu)和處理器存儲(chǔ)組織;(4)輸入輸出設(shè)備,通信總線和分布式聯(lián)網(wǎng)嵌入式體系結(jié)構(gòu)。
另外,自從上一版以來,作者與一些年輕教師交流,定期收到教師和學(xué)生的反饋。新版本的章節(jié)也由一些年輕、直率、敬業(yè)的工程學(xué)院教師審核。希望這一版考慮了大多數(shù)有價(jià)值的建議和批評。
對學(xué)者和研究人員有價(jià)值的新內(nèi)容
片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的高級(jí)體系結(jié)構(gòu)、分布式聯(lián)網(wǎng)嵌入式體系結(jié)構(gòu)和車輛技術(shù)是嵌入式系統(tǒng)的學(xué)者和研究人員感興趣的新領(lǐng)域。新版本把這些包含進(jìn)來,作為有價(jià)值的新內(nèi)容。
本書的主要特點(diǎn)
本書獨(dú)有的特色是解釋了軟硬件概念,沒有過分強(qiáng)調(diào)把微控制器、DSP集成電路或VLSI電路作為嵌入式系統(tǒng),也沒有過分強(qiáng)調(diào)編程語言和操作系統(tǒng)。
讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)如下主題的呈現(xiàn)和描述比較獨(dú)特:總線判優(yōu)、I/O設(shè)備、接口、通信總線、分布式聯(lián)網(wǎng)嵌入式體系結(jié)構(gòu)、中斷、異常和信號(hào)、上下文切換、程序模型、進(jìn)程、線程和任務(wù)、進(jìn)程間同步、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)功能。書中的案例研究遵循成熟的軟件工程實(shí)踐。教師會(huì)發(fā)現(xiàn),為學(xué)生制作演示文稿非常有趣,因?yàn)樵诟鱾(gè)章節(jié)中使用了一個(gè)通用示例——“巧克力自動(dòng)售賣機(jī)”的軟硬件構(gòu)建和設(shè)計(jì)。
讀者指南
各專業(yè)的大學(xué)生、研究生、專業(yè)培訓(xùn)生的學(xué)習(xí)路徑建議參見附錄A。
希望本書的新版本比第2版更具備國際性,用作如下讀者的教材和入門書籍:
。1)計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)、電子通信、儀器和控制工程專業(yè)的大學(xué)生和研究生。
。2)軟件和嵌入式系統(tǒng)的專業(yè)培訓(xùn)課程。
。3)專業(yè)設(shè)計(jì)人員、片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)、計(jì)算系統(tǒng)的高級(jí)構(gòu)建、分布式聯(lián)網(wǎng)嵌入式體系結(jié)構(gòu)、車輛技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)者和研究人員,對嵌入式系統(tǒng)的新領(lǐng)域感興趣的學(xué)者和研究人員。各類課程的學(xué)習(xí)路徑
資深教授和重要設(shè)計(jì)人員是最好的法官。根據(jù)作者的經(jīng)驗(yàn),各專業(yè)的大學(xué)生、研究生和專業(yè)培訓(xùn)生可以采用附錄A中所示的學(xué)習(xí)路徑。
Raj Kamal,在17歲獲得理科碩士學(xué)位,18歲在一本英國雜志上發(fā)表了首篇論文,22歲在印度理工學(xué)院獲得博士學(xué)位。Raj擁有46年的教學(xué)和研究經(jīng)驗(yàn)。Raj堅(jiān)持不懈地學(xué)習(xí)新興技術(shù),并主動(dòng)傳播它們,一些同事稱他為“學(xué)習(xí)機(jī)”和“人類發(fā)電機(jī)”。Raj迄今為計(jì)算機(jī)、電子、通信和信息技術(shù)專業(yè)的學(xué)生編寫十本教材,已成功指導(dǎo)了15位博士生,在享有國際聲譽(yù)的期刊和會(huì)議上發(fā)表約130篇研究論文。
第1章 嵌入式系統(tǒng)簡介
1.1 嵌入式系統(tǒng)
1.1.1 系統(tǒng)
1.1.2 嵌入式系統(tǒng)
1.1.3 嵌入式系統(tǒng)和通用計(jì)算系統(tǒng)
1.2 嵌入系統(tǒng)中的處理器
1.2.1 微處理器
1.2.2 微控制器
1.2.3 ARM
1.2.4 RISC
1.2.5 CISC
1.2.6 SoC
1.2.7 數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)
1.2.8 專用處理器
1.3 系統(tǒng)中的嵌入式硬件單元和設(shè)備
1.3.1 構(gòu)建塊
1.3.2 嵌入板
1.4 嵌入式系統(tǒng)中的軟件和編程語言概述
1.4.1 嵌入式軟件ROM映像
1.4.2 用機(jī)器碼編寫軟件
1.4.3 用特定于處理器的匯編語言編寫軟件
1.4.4 用高級(jí)語言編寫軟件
1.5 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程
1.6 嵌入式系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
1.7 嵌入式系統(tǒng)的模型
1.8 嵌入式系統(tǒng)的分類
1.9 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)者需要具備的技能
1.10 示例嵌入式系統(tǒng)
本章小結(jié)
關(guān)鍵詞及其定義
復(fù)習(xí)題
實(shí)踐練習(xí)題
第2章 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程
2.1 嵌入式片上系統(tǒng)(SoC)和VLSI電路設(shè)計(jì)技術(shù)
2.1.1 SoC
2.1.2 VLSI電路設(shè)計(jì)技術(shù)
2.1.3 SoC或VLSI設(shè)計(jì)中使用的ASIC
2.1.4 IP核
2.1.5 多個(gè)處理器
2.2 復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)和處理器
2.2.1 復(fù)雜系統(tǒng)和微處理器
2.2.2 使用嵌入式處理器構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)
2.3 嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)建過程
2.4 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程
2.4.1 設(shè)計(jì)過程中使用的概念
2.4.2 軟件設(shè)計(jì)過程
2.4.3 設(shè)計(jì)指標(biāo)
2.4.4 設(shè)計(jì)過程中的抽象步驟
2.5 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的挑戰(zhàn)
2.6 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的挑戰(zhàn):優(yōu)化設(shè)計(jì)指標(biāo)
2.7 嵌入式軟件開發(fā)的挑戰(zhàn)和問題
2.8 嵌入式系統(tǒng)中軟硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)
2.8.1 軟硬件的權(quán)衡
2.8.2 嵌入式系統(tǒng)中軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn):優(yōu)化設(shè)計(jì)指標(biāo)
2.9 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)
2.9.1 IC技術(shù)
2.9.2 VLSI技術(shù)
2.10 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的形式化
2.11 設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)案例
2.11.1 巧克力自動(dòng)售賣機(jī)(ACVM)
2.11.2 智能卡
2.11.3 數(shù)碼相機(jī)
本章小結(jié)
關(guān)鍵詞及其定義
復(fù)習(xí)題
實(shí)踐練習(xí)題
……
第3章 8051、AVR和ARM微控制器、現(xiàn)實(shí)中的接口和I/O總線
第4章 高級(jí)體系結(jié)構(gòu)和處理器-存儲(chǔ)器的組織
第5章 IO設(shè)備、通信總線和分布式聯(lián)網(wǎng)的嵌入式體系結(jié)構(gòu)
第6章 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和中斷服務(wù)機(jī)制
第7章 編程概念及C、C++和Java的嵌入式編程
第8章 程序建模的概念
第9章 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)I:進(jìn)程間通信與進(jìn)程、任務(wù)和線程的同步
第10章 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)II:OS和RTOS的基本功能
第11章 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)編程: MicroC/OS-II和VxWorks
第12章 實(shí)時(shí)Linux、Windows CE、OSEK、手持設(shè)備和汽車操作系統(tǒng)
第13章 RTOS編程和程序建模設(shè)計(jì)示例與案例研究
第14章 嵌入式軟件開發(fā)過程和工具
第15章 測試、模擬和調(diào)試技術(shù)與工具
附錄A 大學(xué)生、研究生、專業(yè)培訓(xùn)學(xué)生的不同課程的學(xué)習(xí)路線圖
附錄B 參考文獻(xiàn)