定 價(jià)：45 元
叢書名： 普通高等教育“十二五”電子信息類規(guī)劃教材
- 作者：主編張軍朝
- 出版時(shí)間：2015/9/1
- ISBN：9787111506164
- 出 版 社：機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP360.21
- 頁(yè)碼：320
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
《嵌入式系統(tǒng)》介紹了嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)、嵌入式語(yǔ)言基礎(chǔ)、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)備、嵌入式硬件與固件的設(shè)計(jì)、開發(fā)步驟和案例，以及嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用等。第1章和第2章介紹了嵌入式系統(tǒng)的基本知識(shí)。第3章介紹了嵌人式的語(yǔ)言基礎(chǔ)。第4-8章介紹了有關(guān)嵌入式硬件與固件設(shè)計(jì)的進(jìn)階知識(shí)，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的實(shí)踐工程師來(lái)說(shuō)，這些知識(shí)是非常有幫助的。第9-12章說(shuō)明了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用環(huán)境及案例，該章的內(nèi)容對(duì)實(shí)踐工程師和項(xiàng)目經(jīng)理都是有益的。每章內(nèi)容講述得比較詳細(xì)，并使用簡(jiǎn)明的文字說(shuō)明以及表格、圖例來(lái)闡明相應(yīng)概念。每章的末尾均有總結(jié)，概括了該章的知識(shí)。為了方便學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室也能進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，本書還在第13章提供了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。本書還介紹了微控制器與ARM處理器，列舉了貼近實(shí)際的最新嵌入式設(shè)計(jì)案例。
本書從組件技術(shù)的視角出發(fā)，講述了嵌入式系統(tǒng)的基本原理和技術(shù)。全書每一章涵蓋一個(gè)專題，包括與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)的若干主要內(nèi)容，如指令系統(tǒng)、CPU、開發(fā)平臺(tái)、程序設(shè)計(jì)與分析、進(jìn)程和操作系統(tǒng)等。
本書特別適合作為計(jì)算機(jī)、軟件工程、電子信息、通信工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、機(jī)電一體化、儀器儀表及相關(guān)專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的教材，也適合相關(guān)的工程技術(shù)人員參考。
在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，嵌入式系統(tǒng)迎來(lái)了前所未有的發(fā)展契機(jī)，其研究和應(yīng)用范圍涉及各行各業(yè)，遍及千家萬(wàn)戶。嵌入式系統(tǒng)已成為人們重點(diǎn)關(guān)注和學(xué)習(xí)的熱點(diǎn)。中國(guó)作為世界上最大的嵌入式技術(shù)市場(chǎng)，嵌入式技術(shù)的研究和應(yīng)用也十分廣泛，如智能建筑、智慧城市、數(shù)字礦井、工業(yè)控制、軍事應(yīng)用、物流管理、醫(yī)療電子等。嵌入式系統(tǒng)軟件、硬件設(shè)計(jì)人才，系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)人才，綜合性人才的需求又進(jìn)一步帶動(dòng)了嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與研究。因此研究嵌入式技術(shù)，掌握嵌入式系統(tǒng)原理、設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用具有極其重要的意義。
利用嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成熟的平臺(tái)和產(chǎn)品，與應(yīng)用傳感單元相結(jié)合，擴(kuò)展物聯(lián)和感知的支持能力，發(fā)掘某種領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。從作為物聯(lián)網(wǎng)重要技術(shù)組成的嵌入式系統(tǒng)的視角來(lái)看待物聯(lián)網(wǎng)有助于深刻、全面地理解其本質(zhì)。第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信，必須具備嵌入式系統(tǒng)構(gòu)建的智能終端。因此，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信的系統(tǒng)架構(gòu)。
物聯(lián)網(wǎng)不僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實(shí)施智能控制，這就是嵌入式系統(tǒng)能做到的。物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結(jié)合，利用云計(jì)算、模式識(shí)別等各種智能技術(shù)，擴(kuò)充其應(yīng)用領(lǐng)域。并從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數(shù)據(jù)，以適應(yīng)不同用戶的不同需求，發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式。
前言
第1章概述 1
1.1嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1
1.1.1嵌入式系統(tǒng)的歷史發(fā)展 1
1.1.2嵌入式系統(tǒng)的定義 2
1.1.3嵌入式系統(tǒng)的分類 3
1.1.4嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn) 3
1.1.5嵌入式系統(tǒng)的組成 4
1.1.6嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用 6
1.1.7嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 7
1.1.8嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí) 7
1.2嵌入式微處理器 一8
1.2.1處理器的基本組成 8
1.2.2嵌入式微處理器的特點(diǎn) 9
1.2.3兩種處理器架構(gòu) 9
1.2.4嵌入式微處理器的分類 10
1.2.5嵌入式微處理器的技術(shù)指標(biāo) 12
1.2.6嵌入式微處理器的選型 13
1.2.7嵌入式微處理器的發(fā)展方向 13
1.3嵌入式操作系統(tǒng) 14
1.3.1嵌入式操作系統(tǒng)的概念 14
1.3.2嵌入式操作系統(tǒng)的分類 14
1.3.3嵌入式操作系統(tǒng)的特性 15
1.3.4經(jīng)典的嵌入式操作系統(tǒng) l6
1.4本書結(jié)構(gòu) 18
1_5小結(jié) 19
1.6復(fù)習(xí)思考題 19
第2章處理器和架構(gòu) 20
2.1 ARM處理器概述 20
2.2 ARM9處理器架構(gòu) 21
2.2.1 ARM9處理器簡(jiǎn)介 21
2.2.2 ARM9系列技術(shù)特點(diǎn) 21
2.2.3 ARM9結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 22
2.2.4 ARM9與ARM7的比較 23
2.3 ARM9處理器的內(nèi)存管理 24
2.3.1內(nèi)存管理單元(MMU)概述 24
2.3.2 MMU地址映射的實(shí)現(xiàn) 24
2.3.3協(xié)處理器CP15 28
2.3.4設(shè)置MMU 30
2.4 ARM9異常處理31
2.5 Cortex-A15介紹32
2.6小結(jié) 33
2.7復(fù)習(xí)思考題 33
第3章嵌入式語(yǔ)言基礎(chǔ) 34
3.1偽指令 34
3.1.1符號(hào)定義偽指令35
3.1.2數(shù)據(jù)定義偽指令 37
3.1.3匯編控制偽指令 38
3.1.4宏指令 38
3.1.5其他常用的偽指令 39
3.2 ARM匯編語(yǔ)言 43
3.2.1 ARM匯編語(yǔ)言常用符號(hào)43
3.2.2 ARM匯編語(yǔ)言表達(dá)式和運(yùn)算符 44
3.2.3 ARM匯編語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)45
3.2.4 ARM匯編語(yǔ)言的子程序調(diào)用 46
3.2.5 ARM指令的尋址方式 46
3.2.6 ARM指令簡(jiǎn)介48
3.2.7 Thumb指令簡(jiǎn)介 54
3.3嵌入式C語(yǔ)言 57
3.3.1 C語(yǔ)言簡(jiǎn)介 57
3.3.2簡(jiǎn)單C語(yǔ)言程序的構(gòu)成 58
3.4 ARM匯編語(yǔ)言與c/c++
的混合編程 59
3.4.1 C程序調(diào)用匯編程序 60
3.4.2匯編程序調(diào)用C程序 60
3.4.3實(shí)例分析 61
3.5小結(jié) 63
3.6復(fù)習(xí)思考題 63
第4章嵌入式Linux操作系統(tǒng)基礎(chǔ) 65
4.1嵌入式Linux概述 65
4.1.1常見(jiàn)的嵌入式Lmux系統(tǒng) 65
4.1.2嵌入式Linux的版本控制 65
4.1.3嵌入式Linux的優(yōu)勢(shì) 66
4.2嵌入式Linux操作系統(tǒng)啟動(dòng) 67
4.2.1 使用bootloader將內(nèi)核映像載入 68
4.2.2內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)初始化 68
4.2.3外設(shè)初始化 69
4.2.4內(nèi)核執(zhí)行init進(jìn)程 69
4.2.5 Shell的啟動(dòng) 70
4.3 ARM-Linux內(nèi)存管理 70
4.3.1 內(nèi)存管理單元(MMU) 70
4.3.2 ARM-Linux的存儲(chǔ)管理機(jī)制 71
4.3.3 ARM-Linux對(duì)進(jìn)程虛擬
空間的管理 74
4.4 ARM-Linux進(jìn)程管理和調(diào)度 77
4.4.1 Linux下進(jìn)程的結(jié)構(gòu) 77
4.4.2Linux的進(jìn)程調(diào)度 82
4.5 ARM-Linux的模塊機(jī)制 83
4.5.1 Linux模塊概述 83
4.5.2模塊的加載 -83
4.5.3模塊的卸載 84
4.6 ARM-Linux的中斷管理 84
4.7嵌入式Unux文件系統(tǒng) 88
4.7.1 Linux文件系統(tǒng)簡(jiǎn)介 88
4.7.2虛擬文件系統(tǒng) 89
4.7.3常見(jiàn)的嵌入式文件系統(tǒng) 89
4.8小結(jié) 94
4.9復(fù)習(xí)思考題 94
第5章嵌入式設(shè)備 95
5.1嵌入式設(shè)備概述 95
5.2 LED 95
5. 3鍵盤 96
5.3.1傳統(tǒng)鍵盤的介紹 96
5.3.2新型鍵盤的硬件和軟件
實(shí)現(xiàn)原理 96
5.4 ADC/DAC 98
5.4.1 ADC 98
5.4.2 DAC 101
5.5 RS．232 103
5.6 RS485 104
5.7觸摸屏 105
5.8 LCD 一106
5. 8. 1 LCD原理綜述 106
5. 8.2 LCD的驅(qū)動(dòng)方式 107
5.9 SD卡 110
5.9.1 SD模式 111
5.9.2 SPI模式 111
5. 10 IC卡 112
5. 10.1 IC卡的定義 112
5. 10.2 IC卡的分類 112
5. 10.3接觸式IC卡 113
5. 10.4 IC卡的優(yōu)點(diǎn) 114
5.11 RFID 114
5. 11.1 RFID的基本組成 114
5. 11.2分類 l15
5. 11.3 RFID基本原理 115
5. 11.4 RFID的特性 l16
5. 12 Zigbee 117
5. 12.1 Zigbee技術(shù)基礎(chǔ) 118
5. 12.2 Zigbee的節(jié)點(diǎn) 118
5. 12.3 Zigbee技術(shù)的特點(diǎn) 118
5. 13 WiFi 119
5. 14藍(lán)牙 120
5. 14.1射頻特性 120
5. 14.2 TDMA結(jié)構(gòu) 120
5. 14.3使用跳頻技術(shù) 120
5. 14.4藍(lán)牙設(shè)備的組網(wǎng) 121
5. 14.5軟件的層次結(jié)構(gòu) 121
5.15 GPRS 122
5. 16小結(jié) 124
5. 17復(fù)習(xí)思考題 125
第6章傳感器 126
6.1傳感器概述 l26
6.1.1傳感器的定義 126
6.1.2傳感器的分類 126
6.1.3傳感器的特性 127
6.2傳感器原理及應(yīng)用 129
6.2.1傳感器的組成 129
6.2.2傳感器的應(yīng)用 129
6.3驗(yàn)證語(yǔ)音、筆跡和指紋等
特征的傳感技術(shù) 132
6.3.1 AVVS型驗(yàn)證語(yǔ)音和
筆跡的裝置 132
6.3.2語(yǔ)音驗(yàn)證系統(tǒng) 133
6.3.3用于身份驗(yàn)證的壓電筆 133
6.3.4簽字驗(yàn)證書寫臺(tái) l34
6.3.5指紋自動(dòng)識(shí)別儀 134
6.4小結(jié) 134
6.5復(fù)習(xí)思考題 134
第7章嵌入式接口 135
7.1嵌入式接口概述 135
7.1.1接口功能 135
7.1.2接口結(jié)構(gòu) 135
7.1.3接口數(shù)據(jù)傳輸方式 136
7.1.4接口設(shè)計(jì)的一般方法 l36
7.2嵌入式總線 一137
7.2.1總線及總線分類 137
7.2.2嵌入式系統(tǒng)總線的層次結(jié)構(gòu) 137
7.2.3衡量總線的參數(shù) 138
7.3 GPIO接口 138
7.3.1 GPIO概述 一l39
7.3.2 CPIO的引腳描述 139
7.3.3 GPIO的寄存器描述 139
7.3.4 GPIO的構(gòu)成 一140
7.3.5 GPIO的工作模式 141
7.3.6 CPIO的優(yōu)點(diǎn) 一141
7.4 SPI總線 一142
7.4.1 SPI總線概述 一142
7.4.2 SPI總線的工作原理 142
7.4.3 SPI總線的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 143
7.4.4 SPI總線的特點(diǎn) 一l44
7.4.5 SPI總線的應(yīng)用 一144
7.5 12C總線 一145
7.5.1 12C總線概述 一146
7.5.2 12C總線的工作過(guò)程 146
7.5.3 12C總線的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 147
7.6 12S總線 148
7.6.1 12S總線概述 149
7.6.2 12S總線的工作過(guò)程 149
7.6.3 12S總線的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 150
7.7小結(jié) 一l51
7.8復(fù)習(xí)思考題 一151
第8章嵌入式設(shè)備驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 152
8.1嵌入式設(shè)備驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)概述 152
8.1.1設(shè)備的分類及特點(diǎn) 153
8.1.2設(shè)備文件及設(shè)備號(hào) l53
8.1.3與其他模塊的關(guān)系 154
8.1.4如何使用模塊機(jī)制 154
8.1.5 sysfs虛擬文件系統(tǒng) 156
8.1.6Linux內(nèi)核設(shè)備模型 l58
8.1.7Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)模型 160
8.2字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 一164
8.2.1設(shè)備驅(qū)動(dòng)舉例 164
8.2.2相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及操作介紹 167
8.2.3增加字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)的功能 171
8.3塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 一173
8.3.1塊設(shè)備的I/O特點(diǎn) 173
8.3.2塊設(shè)備的相關(guān)概念 174
8.3.3塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)舉例 174
8.3.4與塊設(shè)備相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 178
8.3.5改變塊驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)184
8.4其他設(shè)備驅(qū)動(dòng) 185
8.4.1網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)185
8.4.2 Flash設(shè)備驅(qū)動(dòng) 186
8.4.3 Android系統(tǒng)驅(qū)動(dòng) 187
8.5小結(jié) 187
8.6復(fù)習(xí)思考題 188
第9章嵌入式開發(fā)環(huán)境 189
9.1交叉開發(fā)環(huán)境概述 189
9.1.1宿主機(jī)與目標(biāo)板的連接方式 189
9.1.2文件傳輸 190
9.1.3宿主機(jī)環(huán)境191
9.1.4交叉編譯工具鏈191
9.1.5嵌入式軟件開發(fā)流程 192
9.2 IAR EWARM集成開發(fā)環(huán)境 193
9.2.1 IAR EWARM創(chuàng)建應(yīng)用程序 194
9.2.2測(cè)試應(yīng)用程序 201
9.3 Keil集成開發(fā)環(huán)境202
9.3.1創(chuàng)建應(yīng)用程序 202
9.3.2測(cè)試應(yīng)用程序 209
9.4嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程212
9.5小結(jié)214
9.6復(fù)習(xí)思考題214
第10章圖形界面編程 215
10.1嵌入式圖形編程概述 215
10.1.1Linux圖形開發(fā)基礎(chǔ) 215
10.1.2嵌入式Linux圖形用戶
界面簡(jiǎn)介220
10.2 Qt編程基礎(chǔ) 221
10.2.1 Qt/Embedded概述222
10.2.2創(chuàng)建Qt/Embedded編程環(huán)境224
10.2.3 Qt Creator介紹232
10.3 Qt編程實(shí)例 234
10.3.1實(shí)現(xiàn)功能 234
10.3.2實(shí)現(xiàn)原理 234
10.3.3實(shí)現(xiàn)過(guò)程 234
10.4 MiniGUI編程基礎(chǔ) 243
10.4.1事件驅(qū)動(dòng)編程 243
10.4.2 MiniGUI的三種運(yùn)行模式 243
10.4.3運(yùn)行模式適用范圍 244
10.4.4 MiniGUI進(jìn)程 244
10.5 MiniGUI編程實(shí)例 245
10.5.1頭文件 246
10.5.2程序入口點(diǎn) 247
10.5.3加入層 247
10.5.4創(chuàng)建和顯示主窗口 247
10.5.5進(jìn)入消息循環(huán) 248
10.5.6窗口過(guò)程函數(shù) 250
10.5.7屏幕輸出 250
10.5.8程序的退出 250
10.6小結(jié) 250
10.7復(fù)習(xí)思考題 251
第11章Android應(yīng)用 252
11.1 Android概述 252
11.1.1 Android背景介紹 252
11.1.2 Android的系統(tǒng)構(gòu)架 253
11.1.3 Android應(yīng)用程序框架 255
11.1.4 0MS介紹 256
11.2 Android開發(fā)環(huán)境搭建 257
11.2.1相關(guān)軟件的下載與安裝 257
11.2.2虛擬設(shè)備的創(chuàng)建和使用 264
11.3 Android應(yīng)用開發(fā) 一267
11.4 Android應(yīng)用開發(fā)擴(kuò)展 272
11.5小結(jié) 277
11.6復(fù)習(xí)思考題 277
第12章樓宇供能智能控制系統(tǒng)
應(yīng)用案例 278
12.1 中央空調(diào)監(jiān)測(cè)控制子系統(tǒng) 278
12.1.1現(xiàn)場(chǎng)考察及用戶意見(jiàn)總結(jié) 278
12.1.2技術(shù)方案 279
12.1.3設(shè)備選型 280
12.1.4 中央空調(diào)監(jiān)測(cè)控制子系統(tǒng)
結(jié)構(gòu)圖 282
12.2給排水監(jiān)測(cè)控制子系統(tǒng) 282
12.2.1給排水系統(tǒng)主要架構(gòu) 282
12.2.2給排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能283
12.2.3給排水系統(tǒng)改造方案 284
12.2.4傳感器選型 286
12.3供配電監(jiān)測(cè)控制子系統(tǒng) 289
12.3.1供配電系統(tǒng)改造整體方案 289
12.3.2改造后供配電系統(tǒng)289
的主要功能 289
12.3.3供配電系統(tǒng)具體改造方案 290
12.4系統(tǒng)整體架構(gòu)294
12.5軟件應(yīng)用系統(tǒng) 295
12.5.1 能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集功能模塊295
12.5.2能耗監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析功能模塊 295
12.5.3能耗監(jiān)測(cè)智能決策功能模塊 295
12.5.4能耗監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程控制功能模塊 295
12.5.5系統(tǒng)擴(kuò)展功能 295
12.6工程施工內(nèi)容 295
12.6.1通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及設(shè)備安裝 295
12.6.2系統(tǒng)供電 296
12.6.3接地 296
12.7系統(tǒng)特點(diǎn)296
12.8效益分析 296
第13章嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 297
13.1實(shí)驗(yàn)大綱297
13.2物聯(lián)網(wǎng)嵌入式網(wǎng)關(guān)平臺(tái)搭建 299
13.3 CC2530基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)-LED閃爍 303
13.4 CC2530基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)——按鍵輪詢 308
13.5 CC2530基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)-LED、電機(jī)
控制實(shí)驗(yàn) 312
參考文獻(xiàn) 321
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