嵌入式系統(tǒng)設(shè)計

前言

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計一直以來是大學生認為非常難學的課程，但從一個專業(yè)人員和教師的角度來看，該門課程的入門其實是很容易的。那么學生對該門課程的難易看法為什么會相差這么大呢？根據(jù)作者這幾年授課的過程來看，主要有這樣幾個問題：1）學生先人為主的看法，認為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計是和硬件相關(guān)的課程，這樣的課程都很難學，如微機原理一般，持這種看法的學生主要是專業(yè)方向偏軟件，凡是對硬件相關(guān)的課程都會有一定的心理畏懼。2）沒有良好的實踐環(huán)節(jié)支撐。這個問題也是困擾嵌入式課程教學的一個難題，因為現(xiàn)在學校的規(guī)模太大，很多實驗設(shè)施和師資跟不上，無法針對學生的具體情況和當前的嵌入式發(fā)展進行對應(yīng)的實踐教學工作，導(dǎo)致該門課程多半時間花在理論教學上，學生對一些基本的實踐過程和操作難以理解。作者出于這兩個原因，針對當前大學計算機專業(yè)學生在硬件方面偏弱的特點，將學習重點落在實踐環(huán)節(jié)，強調(diào)軟件操作，本書用兩章的篇幅針對ARM的體系結(jié)構(gòu)作一些說明，更多地介紹軟件體系、嵌入式軟件開發(fā)與常規(guī)的PC軟件開發(fā)的不同，從而將學生從較熟悉的PC軟件開發(fā)自然過渡到嵌入式軟件開發(fā)中。畢竟從本質(zhì)上說，嵌入式軟件開發(fā)與Pc軟件開發(fā)并沒有很大的不同。作者建議在教學過程中，不強調(diào)某一類具體的開發(fā)平臺，而是強調(diào)共性開發(fā)和理念的轉(zhuǎn)移。

內(nèi)容概要

本書作為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基本教程，全面地闡述了嵌入式系統(tǒng)的軟硬件技術(shù)及其應(yīng)用設(shè)計的基本方法和過程。本書從嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程開始，以ARM處理器為為藍本介紹嵌入式系統(tǒng)的硬件原理，然后介紹了操作系統(tǒng)原理，并用μClinux、μC/OS-Ⅱ和Windows CE介紹了廣泛應(yīng)用的嵌入式操作系統(tǒng)平臺，最后用MIPS的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實驗介紹了嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計的步驟和方法。?    本書可以作為高等院校的電子工程類、計算機類、自動化類等專業(yè)的本科生以及相關(guān)專業(yè)的研究生教材，亦可作為相關(guān)工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

出版說明前言第1章  緒論  1.1  嵌入式系統(tǒng)概述    1.1.1  嵌入式系統(tǒng)的概念    1.1.2  嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展    1.1.3  嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    1.1.4  嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用  1.2  嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具簡介    1.2.1  ADS    1.2.2  RVDS    1.2.3  EVC  1.3  小結(jié)  1.4  習題第2章  ARM處理器  2.1  ARM處理器概述    2.1.1  ARM微處理器系列    2.1.2  ARM微處理器結(jié)構(gòu)    2.1.3  ARM微處理器的特點及應(yīng)用領(lǐng)域  2.2  ARM微控制器的體系結(jié)構(gòu)    2.2.1  ARM7微處理器的結(jié)構(gòu)    2.2.2  ARM9微處理器的結(jié)構(gòu)    2.2.3  ARM其他處理器的結(jié)構(gòu)    2.2.4  ARM的存儲器    2.2.5  ARM的片上總線  2.3  小結(jié)  2.4  習題第3章  ARM處理器及匯編語言  3.1  ARM微處理器的編程模型    3.1.1  ARM微處理器的工作狀態(tài)    3.1.2  ARM微處理器的指令長度及數(shù)據(jù)類型    3.1.3  ARM微處理器的存儲格式    3.1.4  ARM微處理器的運行模式    3.1.5  ARM微處理器的寄存器    3.1.6  ARM微處理器的異常  3.2  ARM微處理器的指令系統(tǒng)    3.2.1  ARM微處理器指令的尋址方式    3.2.2  ARM微處理器的指令集  3.3  ARM匯編語言    3.3.1  ARM匯編語言的語句格式    3.3.2  偽指令    3.3.3  匯編語言的程序結(jié)構(gòu)  3.4  小結(jié)  3.5  習題第4章  嵌入式 C/C++ 編程  4.1  嵌入式C/C++概述  4.2  嵌入式C/C++編程模式    4.2.1  軟件架構(gòu)    4.2.2  內(nèi)存操作    4.2.3  高效的C語言編程  4.3  ARM微處理器的C/C++編程    4.3.1  ARM C++編譯器及語言庫介紹    4.3.2  實驗——串行端口程序設(shè)計  4.4  小結(jié)  4.5  習題第5章  操作系統(tǒng)  5.1  操作系統(tǒng)概述    5.1.1  操作系統(tǒng)簡介    5.1.2  操作系統(tǒng)的相關(guān)概念  5.2  嵌入式操作系統(tǒng)    5.2.1  嵌入式操作系統(tǒng)簡介    5.2.2  嵌入式實時操作系統(tǒng)  5.3  小結(jié)  5.4  習題第6章  μClinux  6.1  簡介  6.2  μClinux    6.2.1  μClinux的特點    6.2.2  μClinux的內(nèi)核    6.2.3  μClinux的模塊    6.2.4   μClinux 內(nèi)核運行方式    6.2.5   μClinux針對實時性的解決方案    6.2.6   μClinux的開發(fā)環(huán)境  6.3  μClinux的移植  6.4  本章小結(jié)  6.5  習題第7章  μC/OS?Ⅱ操作系統(tǒng)基礎(chǔ)及移植  7.1  μC/OS?Ⅱ簡介  7.2  μC/OS?Ⅱ基礎(chǔ)內(nèi)容    7.2.1  μC/OS?Ⅱ的特點    7.2.2  μC/OS?Ⅱ的模塊    7.2.3  μC/OS?Ⅱ的內(nèi)核  7.3  基于ARM的μC/OS?Ⅱ操作系統(tǒng)移植    7.3.1  μC/OS?Ⅱ的移植內(nèi)容    7.3.2  OS_CPU.H的移植    7.3.3  OS_CPU_C.C的移植    7.3.4  OS_CPU_A.S(OS_CPU_A.ASM)的移植  7.4  小結(jié)  7.5  習題第8章  Windows CE  8.1  Windows CE的體系結(jié)構(gòu)    8.1.1  Windows Embedded CE 6.0的總體結(jié)構(gòu)    8.1.2  Windows Embedded CE 6.0的各模塊簡介  8.2  Windows CE的發(fā)展歷程  8.3  Windows Embedded CE 6.0    8.3.1  Windows Embedded CE 6.0的特點    8.3.2  開發(fā)平臺    8.3.3  BSP的克隆    8.3.4  應(yīng)用程序的調(diào)試  8.4  小結(jié)  8.5  習題第9章  基于MIPS的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計實驗  9.1  應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計概述  9.2  按應(yīng)用要求的概念性設(shè)計    9.2.1  嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計步驟    9.2.2  嵌入式系統(tǒng)的硬、軟件協(xié)同設(shè)計  9.3  基于MIPS的Linux內(nèi)核裁剪與編譯    9.3.1  Linux內(nèi)核的裁剪與編譯    9.3.2  具體的裁剪與編譯過程  9.4  基于MIPS處理器的路由器功能設(shè)計    9.4.1  MIPS簡介    9.4.2  UP?MIPS5000開發(fā)板功能和特點    9.4.3  實驗平臺的搭建    9.4.4  Zebra的移植  9.5  小結(jié)  9.6  習題參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：（2）專用性強嵌入式系統(tǒng)的個性化很強，其中的軟件系統(tǒng)和硬件結(jié)合得非常緊密，一般要針對硬件進行系統(tǒng)的移植。即使是同一品牌、同一系列的產(chǎn)品也需要根據(jù)系統(tǒng)硬件的變化和增減不斷地進行修改。同時針對不同的任務(wù)，往往需要對系統(tǒng)進行較大的更改，程序的編譯下載要與系統(tǒng)相結(jié)合，這種修改與通用軟件的“升級”是完全不同的概念。（3）系統(tǒng)精簡嵌入式系統(tǒng)一般沒有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的明顯區(qū)分，不要求其功能設(shè)計及實現(xiàn)過于復(fù)雜，這樣既有利于控制系統(tǒng)成本，也有利于系統(tǒng)安全。4）高實時性O(shè)S  這是嵌入式軟件的基本要求，而且軟件要求固態(tài)存儲，以提高速度，軟件代碼要求高質(zhì)量、高可靠性和實時性。（5）嵌入式軟件開發(fā)走向標準化嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用程序可以沒有操作系統(tǒng)，直接在芯片上運行。為了合理地調(diào)度多任務(wù)，利用系統(tǒng)資源、系統(tǒng)函數(shù)以及與專家?guī)旌瘮?shù)的接口，用戶必須自行選配實時操作系統(tǒng)（Real—Fime Operating System，RTOS）開發(fā)平臺，這樣才能保證程序執(zhí)行的實時性、可靠性，并減少開發(fā)時間，保障軟件質(zhì)量。（6）嵌入式系統(tǒng)需要開發(fā)工具和環(huán)境由于本身不具備自主開發(fā)能力，即使設(shè)計完成以后，用戶通常也不能對其中的程序功能進行修改，而必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進行開發(fā)。這些工具和環(huán)境一般是基于通用計算機上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號示波器等。開發(fā)時往往有主機和目標機的概念，主機用于程序的開發(fā)，目標機作為最后的執(zhí)行機，開發(fā)時需要交替結(jié)合進行。

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