嵌入式軟件基礎(chǔ)

前言

自2004年起，在中國(guó)科學(xué)院研究生院計(jì)算與通信工程學(xué)院開設(shè)了“嵌入式軟件導(dǎo)論”課程。該課程的教學(xué)目的是向?qū)W生介紹有關(guān)嵌入式軟件的概念與技術(shù)，內(nèi)容涉及嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式軟件的開發(fā)環(huán)境、嵌入式系統(tǒng)的接口與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、嵌入式窗口系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)的Java平臺(tái)等方面。隨著嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，有關(guān)嵌入式系統(tǒng)的圖書已有很多，大致可分為以下幾類：(1)從硬件和軟件相結(jié)合的角度介紹如何設(shè)計(jì)和開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的圖書。這類圖書的內(nèi)容涵蓋范圍如圖a虛線框部分所示，它涉及硬件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件3個(gè)層面（通?；乇軐?duì)支撐軟件的介紹）。目前這類圖書較多。(2)介紹嵌入式系統(tǒng)硬件的圖書。這類圖書的內(nèi)容涵蓋范圍如圖b虛線框部分所示，它又分為一般和特殊兩個(gè)子類。一般類以介紹嵌入式系統(tǒng)硬件的一般原理和技術(shù)為主。特殊類以介紹某種特定的嵌入式處理器為主，如8051系列處理器、ARM系列處理器、MIPS系列處理器。這類圖書也較多。(3)介紹嵌入式操作系統(tǒng)的圖書。這類圖書的內(nèi)容涵蓋范圍如圖c虛線框部分所示，它也分為一般和特殊兩個(gè)子類。一般類以介紹嵌入式操作系統(tǒng)的一般原理和技術(shù)為主。特殊類以介紹某種特定的嵌入式操作系統(tǒng)為主。如嵌入式Linux、WindowsCE、VxWorks等。(4)介紹如何設(shè)計(jì)和開發(fā)用于某特定領(lǐng)域（如智能手機(jī)、信息家電、汽車電子）嵌入式系統(tǒng)的圖書。這類圖書所包括的內(nèi)容涵蓋范圍如圖d虛線框部分所示，此類和第(1)類之間有一定的關(guān)系。某種意義上，第(1)類解決的是一般問(wèn)題，而這一類解決的是具體問(wèn)題。但是這一類往往會(huì)對(duì)相關(guān)的支撐軟件做一定的介紹，而忽略或壓縮對(duì)硬件的介紹。這類圖書目前并不多。還有一些嵌入式系統(tǒng)方面的圖書很難歸納到上述幾類當(dāng)中。例如，有介紹嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的圖書、介紹怎樣使用某種語(yǔ)言開發(fā)嵌入式軟件的圖書、介紹嵌入式系統(tǒng)常識(shí)的圖書等。相比之下，其數(shù)量也很少。從上面介紹的情況可以看出，目前還沒有一本圖書適合作為“嵌入式軟件導(dǎo)論”這門課程的教材。在教學(xué)的過(guò)程中筆者雖然選擇了幾本圖書做教學(xué)參考書，但課程教學(xué)大綱與教學(xué)參考書的內(nèi)容實(shí)際上有比較大的差別。這種狀況在一定程度上影響了“嵌入式軟件導(dǎo)論”這一課程的教學(xué)質(zhì)量。所以從幾年前起筆者就一直打算編寫一本嵌入式軟件方面的圖書，一方面可以作為“嵌入式軟件導(dǎo)論”這門課程的教材，另一方面也可供工程技術(shù)人員閱讀參考。

內(nèi)容概要

　　《嵌入式軟件基礎(chǔ)》是“嵌入式軟件導(dǎo)論”課程建設(shè)的教學(xué)成果，全書從嵌入式軟件概述、嵌入式操作系統(tǒng)、軟件開發(fā)環(huán)境、接口與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、窗口系統(tǒng)、Java平臺(tái)等幾個(gè)不同的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域?qū)η度胧杰浖M(jìn)行了綜合性介紹，討論了這些基礎(chǔ)性嵌入式軟件與運(yùn)行在通用計(jì)算機(jī)上的同類軟件在組織結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)技術(shù)、使用方法等方面的主要區(qū)別?！　　肚度胧杰浖A(chǔ)》可作為計(jì)算機(jī)學(xué)科、電子信息及電氣學(xué)科等相關(guān)專業(yè)嵌入式課程的教材，也可供對(duì)嵌入式系統(tǒng)、嵌入式軟件感興趣的技術(shù)人員閱讀。

書籍目錄

第1章 嵌入式軟件概述1.1 嵌入式系統(tǒng)的概念與特點(diǎn)1.1.1 什么是嵌入式系統(tǒng)1.1.2 嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)1.1.3 計(jì)算機(jī)技術(shù)的兩大分支1.1.4 嵌入式系統(tǒng)的類型1.1.5 嵌入式系統(tǒng)的處理器1.2 嵌入式軟件的概念與特點(diǎn)1.3 嵌入式軟件的組成1.4 嵌入式軟件的發(fā)展歷程1.5 嵌入式軟件的應(yīng)用領(lǐng)域思考題1第2章 嵌入式操作系統(tǒng)2.1 嵌入式操作系統(tǒng)概述2.1.1 為什么要使用嵌入式操作系統(tǒng)2.1.2 嵌入式操作系統(tǒng)與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)2.1.3 嵌入式操作系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)2.1.4 嵌入式操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2.1.5 嵌入式操作系統(tǒng)的組成2.1.6 嵌入式操作系統(tǒng)的類型2.2 嵌入式操作系統(tǒng)的功能2.2.1 任務(wù)管理2.2.2 任務(wù)通信2.2.3 內(nèi)存管理2.2.4 文件管理2.2.5 中斷管理2.2.6 輸入/輸出管理2.2.7 時(shí)間管理2.2.8 電源管理2.2.9 看門狗2.3 多內(nèi)核嵌入式操作系統(tǒng)和虛擬機(jī)2.3.1 為什么要引入多內(nèi)核嵌入式操作系統(tǒng)和虛擬機(jī)2.3.2 一體化結(jié)構(gòu)多內(nèi)核嵌入式操作系統(tǒng)原理與組成2.3.3 虛擬機(jī)的原理與組成2.4 主要的嵌入式操作系統(tǒng)2.4.1 一些有典型特色的嵌入式操作系統(tǒng)2.4.2 VxWorks2.4.3 嵌入式Linux思考題2第3章 嵌入式軟件的開發(fā)環(huán)境3.1 嵌入式軟件的開發(fā)過(guò)程3.2 嵌入式軟件的建立及其工具3.2.1 源代碼編寫階段3.2.2 編譯階段3.2.3 鏈接階段3.2.4 定址階段3.3 嵌入式軟件的下載及其工具3.4 嵌入式軟件的調(diào)試及其工具3.4.1 直接測(cè)試法3.4.2 駐留程序法3.4.3 插樁法3.4.4 ROM仿真器法3.4.5 在線仿真器法3.4.6 在線調(diào)試器法3.4.7 模擬器法3.4.8 嵌入式軟件調(diào)試方法使用策略3.5 幾種典型的嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境3.5.1 Tornado3.5.2 HopenSDK3.5.3 C33編程工具包3.5.4 BrewSDK思考題3第4章 嵌入式系統(tǒng)的接口與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)4.1 嵌入式系統(tǒng)的接口技術(shù)4.1.1 RS2324.1.2 RS4224.1.3 RS4854.1.4 并行接口4.1.5 PCI4.1.6 CompactPCI4.1.7 ISA4.1.8 PC104/PC104Plus4.1.9 IrDA4.1.10 USB4.1.11 Ethernet/FastEthernet4.1.12 PCMCIA4.1.13 I2C4.1.14 IEEE13944.1.15 接口技術(shù)的比較4.2 家庭信息網(wǎng)4.2.1 什么是家庭信息網(wǎng)4.2.2 家庭信息網(wǎng)的結(jié)構(gòu)4.2.3 家庭信息網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議4.2.4 家庭信息設(shè)備4.2.5 家庭網(wǎng)關(guān)與家庭信息網(wǎng)控制中心4.2.6 幾種主要的家庭信息網(wǎng)系統(tǒng)4.3 現(xiàn)場(chǎng)總線4.3.1 現(xiàn)場(chǎng)總線與企業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)4.3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)4.3.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)狀4.3.4 現(xiàn)場(chǎng)總線的主要技術(shù)4.3.5 現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)4.3.6 幾種主要的現(xiàn)場(chǎng)總線4.4 無(wú)線網(wǎng)4.4.1 ZigBee4.4.2 UWB4.4.3 藍(lán)牙4.4.4 IEEE802.1 14.4.5 HomeRF4.4.6 IEEE802.1 64.4.7 IEEE802.2 04.5 Internet技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)上的應(yīng)用4.5.1 嵌入式系統(tǒng)接入Internet的方法4.5.2 嵌入式系統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議4.5.3 移動(dòng)Internet思考題4第5章 嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)5.1 嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的概念與分類5.1.1 什么是嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)5.1.2 嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的分類5.2 嵌入式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)5.2.1 什么是嵌入式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)5.2.2 嵌入式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用5.2.3 嵌入式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境5.2.4 幾種典型的嵌入式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)5.3 嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)5.3.1 什么是嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)5.3.2 嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用5.3.3 嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境5.3.4 嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的主要功能5.3.5 幾種典型的嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)5.4 移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)5.4.1 什么是移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)5.4.2 移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用5.4.3 移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成5.4.4 移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的特點(diǎn)5.4.5 移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)5.4.6 移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用程序接口標(biāo)準(zhǔn)5.4.7 幾種主要的移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)思考題5第6章 嵌入式窗口系統(tǒng)6.1 嵌入式系統(tǒng)對(duì)窗口系統(tǒng)的影響6.2 嵌入式窗口系統(tǒng)的特點(diǎn)6.3 嵌入式窗口系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與基本功能6.4 幾種主要的嵌入式窗口系統(tǒng)6.4.1 MiniGUI6.4.2 Microwindows6.4.3 XFree866.4.4 TinyX6.4.5 OpenGUI6.4.6 PicoGUI6.4.7 HopenGUI6.4.8 Qt/Embedded6.4.9 FLTK思考題6第7章 嵌入式系統(tǒng)的Java平臺(tái)7.1 Java的家族與成員7.1.1 企業(yè)版J2EE7.1.2 標(biāo)準(zhǔn)版J2SE7.1.3 微型版J2ME7.1.4 智能卡版JavaCard7.2 J2ME的組成7.2.1 配置7.2.2 Java虛擬機(jī)7.2.3 套件7.3 CLDC與MIDP概述7.3.1 CLDC與MIDP的目標(biāo)和適用對(duì)象7.3.2 CLDC與MIDP的硬件和軟件需求7.3.3 基于CLDC和MIDP的軟件組織結(jié)構(gòu)7.3.4 CLDC與MIDP的內(nèi)容7.4 MIDlet程序開發(fā)基礎(chǔ)7.4.1 MIDlet程序的結(jié)構(gòu)7.4.2 MIDlet程序的開發(fā)步驟7.4.3 MIDlet程序的存檔文件和描述文件7.4.4 MIDlet程序的狀態(tài)7.4.5 MIDlet管理器7.5 圖形用戶界面7.5.1 MIDP的用戶界面類7.5.2 顯示器和屏幕的管理7.5.3 高層用戶界面類7.5.4 低層用戶界面類7.5.5 事件與事件的處理7.6 網(wǎng)絡(luò)通信7.6.1 通用連接框架7.6.2 支持HTTP協(xié)議的功能7.7 記錄存儲(chǔ)系統(tǒng)7.7.1 記錄存儲(chǔ)系統(tǒng)的概念7.7.2 記錄存儲(chǔ)的基本操作7.7.3 記錄的基本操作7.7.4 記錄存儲(chǔ)的事件及其處理7.7.5 記錄存儲(chǔ)的索引鏈表思考題7

章節(jié)摘錄

插圖：（5）中斷處理時(shí)間中斷處理時(shí)間即執(zhí)行用戶中斷服務(wù)程序所花費(fèi)的時(shí)間。這一時(shí)間的長(zhǎng)短與用戶中斷服務(wù)程序所要完成的工作量有關(guān)。中斷服務(wù)程序所要完成的工作量取決于具體的情況，無(wú)法加以限制。所以中斷處理時(shí)間這一指標(biāo)與嵌人式操作系統(tǒng)的其他時(shí)間性能指標(biāo)有一定的區(qū)別。中斷服務(wù)程序所要完成的工作量雖然不能隨意減少，但縮短中斷處理時(shí)間對(duì)于實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)卻是非常有意義的。因?yàn)闊o(wú)論是否打開中斷，中斷服務(wù)程序的運(yùn)行過(guò)程都不能被優(yōu)先級(jí)較低的中斷請(qǐng)求所中斷，這會(huì)導(dǎo)致某些低優(yōu)先級(jí)中斷的中斷延遲時(shí)間延長(zhǎng)，降低了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。在中斷處理的工作量是一個(gè)恒定值的前提下，縮短中斷處理時(shí)間的方法是，將工作在中斷服務(wù)程序和中斷服務(wù)任務(wù)之間進(jìn)行合理分配。一般情況下，處理中斷時(shí)所要做的工作包括確定產(chǎn)生中斷請(qǐng)求的設(shè)備、從產(chǎn)生中斷請(qǐng)求的設(shè)備處取得數(shù)據(jù)、根據(jù)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行中斷處理等。確定產(chǎn)生中斷請(qǐng)求的設(shè)備、從產(chǎn)生中斷請(qǐng)求的設(shè)備處取得數(shù)據(jù)一般是由中斷服務(wù)程序來(lái)完成，但進(jìn)行中斷處理則既可以由中斷服務(wù)程序來(lái)完成也可以由中斷服務(wù)任務(wù)來(lái)完成。如果將全部或部分進(jìn)行中斷處理的工作交給中斷服務(wù)任務(wù)來(lái)完成，那么中斷處理時(shí)間顯然就可以縮短。將進(jìn)行中斷處理的工作交給中斷服務(wù)任務(wù)來(lái)完成雖然可以縮短中斷處理時(shí)間，但并不總能達(dá)到提高系統(tǒng)性能的目的，有時(shí)還得不償失。原因如下，在將進(jìn)行中斷處理的工作交給中斷服務(wù)任務(wù)來(lái)完成時(shí)，中斷服務(wù)程序所做的工作變成了以下幾項(xiàng)：確定產(chǎn)生中斷請(qǐng)求的設(shè)備、從產(chǎn)生中斷請(qǐng)求的設(shè)備取得數(shù)據(jù)、通知實(shí)際進(jìn)行中斷處理的中斷服務(wù)任務(wù)。通知實(shí)際進(jìn)行中斷處理的中斷服務(wù)任務(wù)可以采用信號(hào)、信號(hào)量、消息、事件等同步機(jī)制。這種通知工作需要一定的時(shí)間。如果處理中斷需要花費(fèi)的時(shí)間很短，這樣做就很不值得。而且將進(jìn)行中斷處理的工作交給中斷服務(wù)任務(wù)后，實(shí)際開始中斷處理的時(shí)間要延遲到中斷服務(wù)任務(wù)被調(diào)度程序選中之后。所以，即使中斷服務(wù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)非常高，也會(huì)有一定的調(diào)度延遲。但是在直接由中斷服務(wù)程序進(jìn)行中斷處理的情況下，這個(gè)調(diào)度延遲是不存在的。這就是為什么在將進(jìn)行中斷處理的工作交給中斷服務(wù)任務(wù)來(lái)完成時(shí)，并不總是能提高系統(tǒng)性能的原因。

編輯推薦

《嵌入式軟件基礎(chǔ)》：本套教材在國(guó)家規(guī)劃教材的基礎(chǔ)上，進(jìn)行全面更新，以適應(yīng)高校課程與教學(xué)改革的需要，并特別注意教材的可讀性和可用性，為任課教師提供各種教學(xué)服務(wù)（包括教學(xué)電子課件、教學(xué)指導(dǎo)材料、習(xí)題解答和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等）。

圖書封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    嵌入式軟件基礎(chǔ) PDF格式下載

---