嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)及應(yīng)用

前言

近年來嵌入式系統(tǒng)的研究和實(shí)踐迅速發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)幾乎所有的高校都已經(jīng)或者準(zhǔn)備建立自己的嵌入式系統(tǒng)研究中心。由于學(xué)生在學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)時(shí)，往往陷入一種“只見樹木不見森林”的狀態(tài)，不知道從何學(xué)起。因此，作者在多年從事嵌入式項(xiàng)目開發(fā)以及講授嵌入式系統(tǒng)課程的基礎(chǔ)上，撰寫了本書，目的是希望既給初學(xué)者提供一本學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的入門教材，也可供從事嵌入式系統(tǒng)研發(fā)的專業(yè)人員參考。本書主要介紹了嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域研究和開發(fā)所涉及的基本知識(shí)，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)理論和實(shí)踐方面的最新進(jìn)展，以嵌入式系統(tǒng)工程實(shí)踐的基本理論和方法為主線，涵蓋了嵌入式系統(tǒng)的主要方面。本書的主要特色如下：1．涵蓋內(nèi)容廣。本書全面介紹了嵌入式領(lǐng)域研究和開發(fā)所涉及的基礎(chǔ)知識(shí)，涵蓋內(nèi)容全，知識(shí)豐富，力求給嵌入式系統(tǒng)初學(xué)者提供一本全面而詳細(xì)的參考書。2．內(nèi)容新穎。本書將結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的最新發(fā)展進(jìn)行介紹，比如嵌入式網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用發(fā)展、Andriod平臺(tái)開發(fā)等，同時(shí)本書以XscalePXA270處理器為基礎(chǔ)，開設(shè)一系列的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。3．理論聯(lián)系實(shí)踐。本書以嵌入式系統(tǒng)工程實(shí)踐的基本理論和方法為主線，給讀者闡述嵌入式系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)手段，分析途徑和評(píng)估方法，同時(shí)通過實(shí)踐環(huán)節(jié)真正理解嵌入式系統(tǒng)工程實(shí)踐的流程和方法，給讀者一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。4．軟件和硬件相結(jié)合。嵌入式系統(tǒng)是由硬件和軟件共同組成的，本書在介紹嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的同時(shí)，深入討論在設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的過程中，如何實(shí)現(xiàn)軟件和硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)，以達(dá)到軟件和硬件的平衡和優(yōu)化組合。

內(nèi)容概要

　　《嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)及應(yīng)用》主要介紹了嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域研究和開發(fā)所涉及的基本知識(shí)，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)理論和實(shí)踐方面的最新進(jìn)展，以嵌入式系統(tǒng)工程實(shí)踐的基本理論和方法為主線，涵蓋了嵌入式系統(tǒng)的主要方面，包括嵌入式系統(tǒng)概論，嵌入式處理器，ARM處理器及簡(jiǎn)單編程，嵌入式操作系統(tǒng)及主流嵌入式操作系統(tǒng)介紹與比較，嵌入式軟件開發(fā)與設(shè)計(jì)以及嵌入式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等。同時(shí)，《嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)及應(yīng)用》還安排了豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與課后實(shí)踐，使讀者能夠邊學(xué)邊用，更快更好地掌握所學(xué)知識(shí)?！　　肚度胧较到y(tǒng)基礎(chǔ)及應(yīng)用》語言通俗易懂，內(nèi)容豐富，注重理解與實(shí)例，知識(shí)涵蓋面廣。不僅適用于普通高校的嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)，也適用于嵌入式系統(tǒng)愛好者閱讀研究。

書籍目錄

出版說明前言第1章 嵌入式系統(tǒng)概述1．1 嵌入式系統(tǒng)的定義及特點(diǎn)1．2 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史1．3 嵌入式系統(tǒng)的組成1．4 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)1．4．1 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法1．4．2 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基本流程1．5 嵌入式系統(tǒng)與PC的比較1．6 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)1．7 習(xí)題與思考第2章 嵌入式處理器2．1 嵌入式處理器基礎(chǔ)2．1．1 馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)和哈佛體系結(jié)構(gòu)2．1．2 CISC和RISC2．1．3 影響CPU性能的因素2．2 嵌入式處理器分類2．3 嵌入式處理器舉例2．4 ARM處理器基礎(chǔ)2．4．1 ARM公司簡(jiǎn)介2．4．2 ARM處理器的應(yīng)用領(lǐng)域及特點(diǎn)2．4．3 ARM體系結(jié)構(gòu)版本及命名方法2．4．4 ARM處理器系列2．4．5 ARM芯片選型2．5 習(xí)題與思考第3章 ARM體系結(jié)構(gòu)編程3．1 ARM處理器編程基礎(chǔ)3．1．1 ARM處理器的數(shù)據(jù)類型3．1．2 ARM處理器的工作狀態(tài)3．1．3 ARM處理器的工作模式3．1．4 ARM處理器的寄存器組織3．1．5 ARM處理器的異常處理3．1．6 ARM處理器的存儲(chǔ)器格式3．2 ARM指令3．2．1 ARM指令概要介紹3．2．2 ARM處理器的尋址方式3．2．3 ARM指令集3．3 Thumb指令及應(yīng)用3．4 ARM匯編編程3．4．1 常用偽操作3．4．2 宏定義3．4．3 ARM匯編舉例3．4．4 C語言與匯編語言的混合使用3．5 習(xí)題與思考第4章 嵌入式操作系統(tǒng)4．1 嵌入式操作系統(tǒng)概述4．1．1 嵌入式操作系統(tǒng)的定義4．1．2 嵌入式操作系統(tǒng)的組成4．1．3 嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)4．1．4 嵌入式操作系統(tǒng)的分類4．2 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)概述4．2．1 實(shí)時(shí)系統(tǒng)4．2．2 實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)4．2．3 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)4．2．4 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)舉例4．3 主流嵌入式操作系統(tǒng)4．3．1 嵌入式操作系統(tǒng)舉例4．3．2 嵌入式Linux、WinCE和Palm OS的比較4．4 嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展4．4．1 ASOS4．4．2 Android4．5 習(xí)題與思考第5章 嵌入式軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)5．1 開發(fā)環(huán)境搭建5．2 Bootloader技術(shù)5．2．1 Bootloader簡(jiǎn)介5．2．2 常見的Bootloader5．2．3 PXA270平臺(tái)的Blob分析5．2．4 Blob移植5．2．5 使用Blob5．3 Linux內(nèi)核5．3．1 Linux內(nèi)核簡(jiǎn)介5．3．2 Linux內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)5．3．3 Linux內(nèi)核目錄結(jié)構(gòu)5．3．4 ARM-Linux內(nèi)核啟動(dòng)代碼分析5．3．5 ARM-Linux系統(tǒng)調(diào)用5．3．6 Linux內(nèi)核配置5．4 文件系統(tǒng)5．4．1 文件系統(tǒng)的定義5．4．2 Linux文件系統(tǒng)的類型5．4．3 嵌入式Linux文件系統(tǒng)5．4．4 制作根文件系統(tǒng)5．5 Linux驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)5．5．1 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序簡(jiǎn)介5．5．2 Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序分類5．5．3 Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序原理5．5．4 編譯及運(yùn)行5．5．5 Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)代碼的分布5．5．6 Linux常見設(shè)備文件5．6 嵌入式GUI系統(tǒng)5．6．1 GUI的主要特征5．6．2 新人機(jī)交互技術(shù)5．6．3 嵌入式系統(tǒng)GUI的特點(diǎn)與要求5．6．4 嵌入式LinuxGUI的解決方案5．6．5 Qt／Embedded移植5．6．6 Qt常用工具介紹5．6．7 Qt的主要特性及應(yīng)用5．7 習(xí)題與思考第6章 嵌入式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用6．1 互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境6．1．1 互聯(lián)網(wǎng)的起源和發(fā)展6．1．2 互聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介6．1．3 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議6．1．4 嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)6．2 開放式服務(wù)網(wǎng)關(guān)平臺(tái)6．2．1 OSGi簡(jiǎn)介6．2．2 市場(chǎng)前景6．2．3 開放服務(wù)網(wǎng)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)6．2．4 嵌入式設(shè)備與OSGi6．2．5 OSGi的應(yīng)用6．3 實(shí)時(shí)通信與現(xiàn)場(chǎng)總線6．3．1 現(xiàn)場(chǎng)總線的背景和發(fā)展6．3．2 現(xiàn)場(chǎng)總線的定義和特點(diǎn)6．3．3 現(xiàn)場(chǎng)總線的類型6．4 無線網(wǎng)絡(luò)與通信協(xié)議6．4．1 無線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)6．4．2 無線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議6．5 分布式運(yùn)行環(huán)境與應(yīng)用6．5．1 Jini簡(jiǎn)介6．5．2 Jini技術(shù)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)6．5．3 Jini在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用6．6 習(xí)題與思考第7章 嵌入式基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)7．1 開發(fā)環(huán)境搭建實(shí)驗(yàn)7．2 HelloWorld實(shí)驗(yàn)7．3 燒寫各部分到目標(biāo)板7．4 編譯Bootloader7．5 編譯Linux內(nèi)核7．6 ARM．Linux系統(tǒng)調(diào)用實(shí)驗(yàn)7．7 制作文件系統(tǒng)7．8 構(gòu)造和運(yùn)行內(nèi)核模塊7．9 完整的驅(qū)動(dòng)程序及應(yīng)用程序編寫7．10 CPUGPIO驅(qū)動(dòng)程序7．11 Qt開發(fā)環(huán)境搭建7．12 Qt下的“Helloworld!”實(shí)驗(yàn)7．13 Qt對(duì)象間通信機(jī)制——信號(hào)／槽參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 嵌入式系統(tǒng)概述1.2 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史嵌入式系統(tǒng)出現(xiàn)至今，計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)電子的一體化趨勢(shì)日益明顯，嵌入式技術(shù)已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。本節(jié)介紹嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史。1．現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展（1）始于微型機(jī)時(shí)代的嵌入式應(yīng)用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生于l946年，在其后漫長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中，計(jì)算機(jī)始終放置在特殊的機(jī)房中，作為實(shí)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算的大型昂貴設(shè)備。直到20世紀(jì)70年代，微處理器的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)才出現(xiàn)了歷史性的變化。以微處理器為核心的微型計(jì)算機(jī)以其小型、價(jià)廉、高可靠性特點(diǎn)，迅速走出機(jī)房。基于高速數(shù)值解算能力的微型機(jī)，表現(xiàn)出的智能化水平引起了控制專業(yè)人士的興趣，要求將微型機(jī)嵌入到一個(gè)對(duì)象體系中，實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系的智能化控制。例如，將微型計(jì)算機(jī)經(jīng)電氣加固、機(jī)械加固，并配置各種外圍接口電路，安裝到大型艦船中構(gòu)成自動(dòng)駕駛儀或輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。于是，計(jì)算機(jī)便失去了原來的形態(tài)與通用的計(jì)算機(jī)功能。為了區(qū)別于原有的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，把嵌入到對(duì)象體系中，實(shí)現(xiàn)對(duì)象體系智能化控制的計(jì)算機(jī)，稱作嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。因此，嵌入式系統(tǒng)誕生于微型機(jī)時(shí)代，嵌入式系統(tǒng)的“嵌入性”特性，本質(zhì)上是將一個(gè)計(jì)算機(jī)嵌入到一個(gè)對(duì)象體系中去，這是理解嵌入式系統(tǒng)的基本出發(fā)點(diǎn)。（2）現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的兩大分支由于嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要嵌入到對(duì)象體系中，實(shí)現(xiàn)對(duì)象的智能化控制，因此，它有著與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完全不同的技術(shù)要求與技術(shù)發(fā)展方向。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)要求是高速、海量的數(shù)值計(jì)算；技術(shù)發(fā)展方向是總線速度的無限提升，存儲(chǔ)容量的無限擴(kuò)大。 而嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)要求則是對(duì)象的智能化控制能力；技術(shù)發(fā)展方向是與對(duì)象系統(tǒng)密切相關(guān)的嵌入性能、控制能力與控制的可靠性。早期，人們勉為其難地將通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改裝，在大型設(shè)備中實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用。然而，對(duì)于眾多的對(duì)象系統(tǒng)（如家用電器、儀器儀表、工控單元），無法嵌入通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，況且嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展方向完全不同，因此，必須相互獨(dú)立地發(fā)展通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這就形成了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的兩大分支。如果說微型機(jī)的出現(xiàn)，使計(jì)算機(jī)進(jìn)入到現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展階段，那么嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的誕生，則標(biāo)志了計(jì)算機(jī)進(jìn)入了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支并行發(fā)展的時(shí)代，從而導(dǎo)致了20世紀(jì)末計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展。

編輯推薦

《嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)及應(yīng)用》為高等院校規(guī)劃計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系列之一。

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