普通高等教育“十一五”電子信息類(lèi)規(guī)劃教材:嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)
定 價(jià):29 元
叢書(shū)名:普通高等教育“十一五”電氣信息類(lèi)規(guī)劃教材
- 作者:蔣建春 著 蔣建春 編
- 出版時(shí)間:2010/2/1
- ISBN:9787111288008
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類(lèi):TP311.1
- 頁(yè)碼:259
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開(kāi)本:16開(kāi)
《嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)》綜合討論了典型嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用相關(guān)知識(shí)。作者根據(jù)長(zhǎng)期的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn),從嵌入式系統(tǒng)研發(fā)人員的角度,分析嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要掌握的理論知識(shí)、設(shè)計(jì)方法及步驟,然后介紹了嵌入式系統(tǒng)的基本組成及從底層到應(yīng)用層各個(gè)典型模塊的設(shè)計(jì),將理論知識(shí)和實(shí)際對(duì)象充分結(jié)合起來(lái),形成了一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)。《嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)》主要內(nèi)容包括嵌入式系統(tǒng)軟硬件基礎(chǔ)知識(shí)、嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建、基于A(yíng)RM處理器的系統(tǒng)啟動(dòng)與中斷處理、典型的外設(shè)模塊硬件/驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)、嵌入式操作系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)、μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的應(yīng)用和移植以及嵌入式軟件測(cè)試基礎(chǔ)等部分。
《嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)》配有免費(fèi)電子課件,歡迎選用《嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)》作教材的老師注冊(cè)下載或發(fā)郵件索取。
《嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)》既可以作為高等院校計(jì)算機(jī)、電子、自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)大學(xué)本科高年級(jí)學(xué)生的教材,也可作為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師的重要參考書(shū)。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。電子設(shè)備的功能越來(lái)越復(fù)雜和完善,原來(lái)單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域被嵌入式系統(tǒng)逐漸取代。嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)控制、智能儀表、信息家電、網(wǎng)絡(luò)通信等領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用。特別是在最近幾年,嵌入式系統(tǒng)取得了前所未有的發(fā)展,在多媒體手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)字導(dǎo)航儀、MP3/MP4、網(wǎng)絡(luò)路由器、汽車(chē)電子等方面,嵌入式系統(tǒng)無(wú)處不在。
針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用,社會(huì)對(duì)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面人才的需求量也越來(lái)越大。許多高校開(kāi)設(shè)了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程,社會(huì)上也有許多嵌入式系統(tǒng)培訓(xùn)班,以滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人才的需求。但是,關(guān)于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參考書(shū)大多針對(duì)某一型號(hào)的處理器或操作系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)講解,沒(méi)有提供相應(yīng)的嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí),而成了一個(gè)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū),從而使讀者在面對(duì)新的處理器或操作系統(tǒng)時(shí)無(wú)從下手;或者是只針對(duì)嵌入式系統(tǒng)理論知識(shí)進(jìn)行說(shuō)明、分析,而沒(méi)有一個(gè)具體的對(duì)象,讓讀者感覺(jué)像空中樓閣。因此,這些參考書(shū)對(duì)于嵌入式系統(tǒng)初學(xué)者來(lái)說(shuō),很難真正系統(tǒng)掌握嵌入式系統(tǒng)知識(shí),在進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),難以設(shè)計(jì)出一個(gè)優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品,從而也限制了行業(yè)的發(fā)展。
針對(duì)這一情況,作者根據(jù)多年從事嵌入式系統(tǒng)科研及教學(xué)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合嵌入式系統(tǒng)理論知識(shí),編寫(xiě)了本書(shū)。在內(nèi)容的選擇上,采用理論與具體對(duì)象結(jié)合的原則,采用嵌入式領(lǐng)域應(yīng)用最廣的ARM處理器和典型的接口及總線(xiàn)作為硬件對(duì)象,以編程簡(jiǎn)單但功能齊全的uC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)作為主要內(nèi)容,系統(tǒng)講解了嵌入式系統(tǒng)理論知識(shí)及硬件設(shè)計(jì)、底層驅(qū)動(dòng)編程、系統(tǒng)啟動(dòng)與中斷處理、操作系統(tǒng)概念及應(yīng)用等知識(shí),并在此基礎(chǔ)上介紹了嵌入式軟件測(cè)試等內(nèi)容。本書(shū)通過(guò)對(duì)以上內(nèi)容的介紹,讓讀者將理論知識(shí)和具體對(duì)象結(jié)合起來(lái),真正系統(tǒng)理解和掌握嵌入式系統(tǒng)軟硬件知識(shí),更容易掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。同時(shí),以“總體到具體”、“從底層到上層”順序進(jìn)行內(nèi)容安排,也更符合人的思維習(xí)慣。因此,本書(shū)既可以作為本科高年級(jí)學(xué)生的教材,也可作為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師的重要參考書(shū)。
本書(shū)共分為9章,其中第1、2、3章由曾素華編寫(xiě),第4、5、8、9章由蔣建春編寫(xiě),李勇老師參與了第6、7章的編寫(xiě),全書(shū)由蔣建春負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。參與編寫(xiě)人員還有岑明、呂霞付老師,在這里對(duì)他們表示感謝。第1章,主要介紹嵌入式系統(tǒng)的概念、應(yīng)用與發(fā)展。第2章主要介紹嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)架、組成、軟硬件基礎(chǔ)知識(shí)以及設(shè)計(jì)方法等內(nèi)容。第3章主要講解嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)架,常用嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)以及怎樣來(lái)構(gòu)建一個(gè)嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)。第4章介紹了ARM系列處理器的結(jié)構(gòu)、中斷、系統(tǒng)啟動(dòng)等原理及編程等內(nèi)容。第5章詳細(xì)講解了ARM處理器的常用模塊設(shè)計(jì)及驅(qū)動(dòng)編程。第6章對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的概念、內(nèi)核結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行了講解。第7章對(duì)uc/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的內(nèi)核構(gòu)架進(jìn)行了分析,并對(duì)操作系統(tǒng)的應(yīng)用舉例和操作系統(tǒng)移植進(jìn)行了詳細(xì)講解。第8章對(duì)嵌入式系統(tǒng)在智能家居系統(tǒng)中的一個(gè)具體應(yīng)用設(shè)備進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。第9章主要針對(duì)嵌入式軟件測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)進(jìn)行介紹。
前言
第1章 嵌入式系統(tǒng)概論
1.1 嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介
1.1.1 嵌入式系統(tǒng)的歷史
1.1.2 嵌入式系統(tǒng)的定義
1.1.3 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)
1.1.4 嵌入式系統(tǒng)的分類(lèi)
1.2 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域
1.3 嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.3.1 嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀
1.3.2 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
習(xí)題1
第2章 嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)
2.1 嵌入式系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
2.1.1 硬件層
2.1.2 中間層
2.1.3 系統(tǒng)軟件層
2.1.4 功能層
2.2 嵌入式系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)知識(shí)
2.2.1 嵌入式微處理器的基礎(chǔ)知識(shí)
2.2.2 存儲(chǔ)器系統(tǒng)
2.2.3 輸入/輸出接口
2.3 嵌入式系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)知識(shí)
2.3.1 嵌入式系統(tǒng)軟件的特點(diǎn)
2.3.2 嵌入式系統(tǒng)軟件的體系結(jié)構(gòu)
2.4 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
2.4.1 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程
2.4.2 嵌入式系統(tǒng)的硬件/軟件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)
2.4.3 嵌入式系統(tǒng)的可重構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)
習(xí)題2
大作業(yè)1
第3章 嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建
3.1 嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)
3.1.1 嵌入式處理器的分類(lèi)
3.1.2 常見(jiàn)的嵌入式處理器
3.2 嵌入式軟件平臺(tái)
3.2.1 嵌入式文件系統(tǒng)
3.2.2 嵌入式圖形用戶(hù)接口
3.2.3 常用嵌入式操作系統(tǒng)
3.3 基于S3C44B0X+μC/OS-Ⅱ的嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建
3.3.1 軟、硬件平臺(tái)的選擇
3.3.2 硬件平臺(tái)的結(jié)構(gòu)
習(xí)題3
第4章 ARM嵌入式處理器的體系結(jié)構(gòu)
4.1 ARM處理器的體系結(jié)構(gòu)
4.1.1 ARM處理器概述
4.1.2 ARM內(nèi)核的種類(lèi)
4.2 ARM處理器的工作模式
4.2.1 ARM和Thumb狀態(tài)
4.2.2 ARM處理器模式
4.2.3 ARM寄存器介紹
4.3 ARM中斷處理
4.3.1 中斷基礎(chǔ)知識(shí)
4.3.2 ARM處理器的中斷類(lèi)型
4.3.3 ARM處理器對(duì)異常的響應(yīng)
4.3.4 ARM系統(tǒng)的中斷編程機(jī)制
4.3.5 S3C44B0X中斷編程的應(yīng)用實(shí)例
4.4 ARM系統(tǒng)的啟動(dòng)
4.4.1 Boot Loader的概念
4.4.2 Boot Loader的主要任務(wù)
4.4.3 ARM系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程
4.4.4 ARM系統(tǒng)啟動(dòng)代碼分析
4.5 S3C44B0X簡(jiǎn)介
習(xí)題4
大作業(yè)2
第5章 嵌入式系統(tǒng)常用模塊設(shè)計(jì)
5.1 電源模塊設(shè)計(jì)
5.1.1 電源工作原理
5.1.2 硬件電路設(shè)計(jì)
5.2 復(fù)位電路
5.2.1 復(fù)位原理
5.2.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)
5.3 異步串行通信接口模塊設(shè)計(jì)
5.3.1 異步串行通信概述
5.3.2 S3C440BXMART介紹
5.3.3 串口硬件電路設(shè)計(jì)
5.3.4 串口驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
5.4 A/D轉(zhuǎn)換器
5.4.1 A/D轉(zhuǎn)換器原理
5.4.2 S3C440BXA/D轉(zhuǎn)換器介紹
5.4.3 A/D轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
5.5 鍵盤(pán)模塊設(shè)計(jì)
5.5.1 常用鍵盤(pán)及其原理
5.5.2 行列式鍵盤(pán)硬件電路設(shè)計(jì)
5.5.3 鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
5.6 觸摸屏模塊設(shè)計(jì)
5.6.1 觸摸屏原理
5.6.2 電阻觸摸屏的相關(guān)技術(shù)
5.6.3 觸摸屏電路設(shè)計(jì)
5.6.4 觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
5.7.LCD模塊設(shè)計(jì)
5.7.1 LCD顯示原理
5.7.2 LCD電路設(shè)計(jì)
5.7.3 LCD驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
5.8 I2C總線(xiàn)接口應(yīng)用設(shè)計(jì)
5.8.1 I2C總線(xiàn)及接口簡(jiǎn)介
5.8.2 S3C44BOX的I2C總線(xiàn)接口
5.8.3 I2C總線(xiàn)擴(kuò)展EEPROM電路設(shè)計(jì)
5.8.4 EEPROM驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
5.9 PWM直流電動(dòng)機(jī)控制接口
5.9.1 PWM控制的基本原理
5.9.2 S3C44BOX直流電動(dòng)機(jī)控制
習(xí)題5
第6章 嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)
6.1 操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)
6.1.1 操作系統(tǒng)的基本概念
6.1.2 操作系統(tǒng)的主要功能
6.1.3 操作系統(tǒng)的分類(lèi)
6.2 嵌入式操作系統(tǒng)及其特點(diǎn)
6.2.1 嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)
6.2.2 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的一些基本概念
6.3 常用的通信機(jī)制
6.3.1 信號(hào)量
6.3.2 事件
6.3.3 郵箱
6.3.4 消息隊(duì)列
習(xí)題6
大作業(yè)3
第7章 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ
7.1 μC/OS-Ⅱ的內(nèi)核結(jié)構(gòu)
7.1.1 任務(wù)管理
7.1.2 任務(wù)間同步與通信
7.1.3 任務(wù)調(diào)度
7.1.4 中斷和時(shí)間管理
7.2 μC/OS-Ⅱ應(yīng)用程序舉例
7.3 μC/OS-Ⅱ在S3C44BOX上的移植
7.3.1 μC/OS-Ⅱ移植的基礎(chǔ)知識(shí)
7.3.2 μC/OS-Ⅱ在S3C44BOX上移植的實(shí)現(xiàn)
習(xí)題7
第8章 家庭安防遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
8.1 功能需求分析及總體設(shè)計(jì)
8.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
8.2.1 振鈴檢測(cè)電路設(shè)計(jì)
8.2.2 摘掛機(jī)電路設(shè)計(jì)
8.2.3 電話(huà)DTMF收發(fā)器電路設(shè)計(jì)
8.2.4 語(yǔ)音模塊設(shè)計(jì)
8.2.5 GSM通信模塊
8.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
8.3.1 主程序設(shè)計(jì)
8.3.2 報(bào)警任務(wù)
8.3.3 GSM短信查詢(xún)控制任務(wù)
8.3.4 PSTN電話(huà)查詢(xún)控制任務(wù)
8.3.5 其他函數(shù)說(shuō)明
習(xí)題8
第9章 嵌入式軟件測(cè)試基礎(chǔ)知識(shí)
9.1 嵌入式軟件的質(zhì)量控制
9.1.1 嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的質(zhì)量問(wèn)題
9.1.2 嵌入式軟件的質(zhì)量模型
9.1.3 軟件缺陷
9.1.4 提高嵌入式軟件質(zhì)量的方法
9.2 軟件測(cè)試的基本概念
9.2.1 軟件測(cè)試的定義
9.2.2 軟件測(cè)試的目的和作用
9.2.3 軟件測(cè)試的分類(lèi)和軟件測(cè)試技術(shù)
9.3 嵌入式軟件測(cè)試
9.3.1 嵌入式軟件測(cè)試的特點(diǎn)
9.3.2 嵌入式軟件的統(tǒng)一測(cè)試模型
9.3.3 嵌入式軟件的目標(biāo)機(jī)環(huán)境測(cè)試和宿主機(jī)環(huán)境測(cè)試
9.3.4 嵌入式軟件的測(cè)試步驟概述
9.3.5 嵌入式軟件測(cè)試和普通軟件測(cè)試的區(qū)別
9.4 嵌入式軟件測(cè)試技術(shù)
9.4.1 軟件靜態(tài)測(cè)試
9.4.2 軟件系統(tǒng)測(cè)試
9.4.3 軟件動(dòng)態(tài)測(cè)試
習(xí)題9
參考文獻(xiàn)
第1章 嵌入式系統(tǒng)概論
通過(guò)本章的學(xué)習(xí),讀者可以了解嵌入式系統(tǒng)的基本概念、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域,以及嵌入式系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。
1.1 嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介
“嵌入式系統(tǒng)”一般指非PC系統(tǒng),即有計(jì)算機(jī)功能但又不能稱(chēng)為計(jì)算機(jī)的設(shè)備或器材。它是以應(yīng)用為中心的,軟硬件可縮擴(kuò)的,適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)(Embedded Operating System,EOS)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成。
與通用型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比,嵌入式系統(tǒng)功耗低,可靠性高;功能強(qiáng)大,性能價(jià)格比高;實(shí)時(shí)性強(qiáng),支持多任務(wù);占用空間小,效率高;面向特定應(yīng)用,可根據(jù)需要靈活定制。
嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用廣泛,幾乎包括了生活中的所有電器設(shè)備,如個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、移動(dòng)計(jì)算設(shè)備、電視機(jī)頂盒、數(shù)字電視、多媒體、汽車(chē)、微波爐、數(shù)碼相機(jī)、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)、電梯、空調(diào)、安全系統(tǒng)、自動(dòng)售貨機(jī)、蜂窩式電話(huà)、消費(fèi)電子設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化儀表與醫(yī)療儀器等。
1.1.1 嵌入式系統(tǒng)的歷史
雖然嵌入式系統(tǒng)是近幾年才風(fēng)靡起來(lái)的,但是這個(gè)概念并非新近才出現(xiàn)。從20世紀(jì)70年代單片機(jī)的出現(xiàn)到今天各式各樣的嵌入式微處理器、微控制器的大規(guī)模應(yīng)用,嵌入式系統(tǒng)已有近40年的發(fā)展歷史。
作為一個(gè)系統(tǒng),往往是在硬件和軟件交替發(fā)展的雙螺旋的支撐下逐漸趨于穩(wěn)定和成熟的,嵌入式系統(tǒng)也不例外。
嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)最初是基于單片機(jī)的。20世紀(jì)70年代,單片機(jī)的出現(xiàn)使得汽車(chē)、家電、工業(yè)機(jī)器、通信裝置以及成千上萬(wàn)種產(chǎn)品可以通過(guò)在內(nèi)部嵌入電子裝置來(lái)獲得更佳的使用性能:更容易使用、更快、更便宜。這些裝置已經(jīng)初步具備了嵌入式的應(yīng)用特點(diǎn),但是這時(shí)的應(yīng)用只是使用8位的芯片,執(zhí)行一些單線(xiàn)程的程序,還不能稱(chēng)其為“系統(tǒng)”。
最早的單片機(jī)是Intel公司的8048,它出現(xiàn)在1976年。Motorola公司同時(shí)推出了68HC05,Zilog公司推出了Z80系列,這些早期的單片機(jī)均含有256B的RAM、4KB的ROM、4個(gè)8位并口、1個(gè)全雙工串行口、兩個(gè)16位定時(shí)器。在80年代初,Intel又進(jìn)一步完善了8048,在它的基礎(chǔ)上研制成功了8051,這在單片機(jī)的歷史上是值得紀(jì)念的一頁(yè),迄今為止,51系列的單片機(jī)仍然是最為成功的單片機(jī)芯片,在各種產(chǎn)品中有著非常廣泛的應(yīng)用。