嵌入式系統(tǒng)

前言

　　嵌入式系統(tǒng)足以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，以特定應(yīng)用為中心的專用計算機系統(tǒng)。目前嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲透到人們生活中的每個角落，工業(yè)自動化、服務(wù)設(shè)施、家用電器、電梯、空調(diào)、安全系統(tǒng)、自動售貨機、消費電子等。從小朋友的玩具到人類探索火星的探測車，從人們使用的銀行卡、信用卡到移動電話、數(shù)碼相機、汽車，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品無處不在。嵌入式系統(tǒng)正在深刻改變?nèi)祟惿??！　”緯侵淌赗aJ Kamal所著的《嵌入式系統(tǒng)——體系結(jié)構(gòu)、編程與設(shè)計》的第2版。第1版出版后，受到了廣大嵌入式系統(tǒng)學習和設(shè)計人員的廣泛歡迎，它以深入淺出的講解和詳盡的示例全方位地介紹了嵌入式系統(tǒng)的基本知識和設(shè)計開發(fā)過程，是嵌入式系統(tǒng)初學人員的理想學習資料，也可以作為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員非常好的參考資料?！　‰S著嵌入式系統(tǒng)研究和應(yīng)用的深入，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)也體現(xiàn)出了新的特點：一是系統(tǒng)中更多地使用了專用處理器、DSP和SOC等多種處理單元；二是無線通信模塊成為嵌入式產(chǎn)品的重要部分，甚至是必不可少的部分：三是嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用更加廣泛；四是嵌入式系統(tǒng)硬件軟件的設(shè)計開發(fā)過程更為規(guī)范化。本書在第l版內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對這些新特點進行了針對性的介紹和調(diào)整。本書延續(xù)了第1版的講述風格，在文中使用了大量的示例米幫助讀者理解相關(guān)知識。巧克力自動售賣機、智能卡、移動電話和數(shù)碼相機等典型示例貫穿了全書各個章節(jié)，使讀者可以從全局的角度理解和考慮嵌入式系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的各個環(huán)節(jié)?！　”緯诘?版的基礎(chǔ)之上增加了關(guān)于無線技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)方面的內(nèi)容，還增加了對Windows CE、OSEK和RTLinux等實時操作系統(tǒng)的介紹。另外根據(jù)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的發(fā)展變化，對嵌入式軟硬件設(shè)計與開發(fā)的有關(guān)內(nèi)容進行了調(diào)整。與第1版相比，在內(nèi)容的講述上更加脈絡(luò)分明，使讀者對嵌入式系統(tǒng)從設(shè)計、開發(fā)到最終的測試和調(diào)試的全過程有一個清晰的理解。　　本書由國防科學技術(shù)大學賈建斌、李化翻譯完成，譯者在翻譯過程中查閱了大量資料，力求準確。原版英文書籍為了壓縮空間，很少進行代碼的縮進和換行，給讀者閱讀代碼和偽代碼增加了困難，翻譯過程中，我們調(diào)整了某些代碼的格式，以增加可讀性。由于洋者水平有限，可能存在疏漏和錯誤之處，懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書第1版獲得了讀者的一致好評和熱銷，第2版在此基礎(chǔ)上進行了修訂，并且結(jié)合新技術(shù)給予了補充，采用軟硬件相結(jié)合的方式介紹嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。全書從基礎(chǔ)知識開始入手，逐步介紹嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、驅(qū)動程序、進程間通信以及程序建模與編程方面的相關(guān)知識。本書是嵌入式系統(tǒng)初學人員的理想學習資料，也可以作為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員非常好的參考資枓。    自底向上的方法——結(jié)合案例研究討論了硬件和軟件問題    詳細討論了兩種流行的新實時操作系統(tǒng)(RTOS)——Windows CE和RTLinux    嵌入式系統(tǒng)設(shè)計過程中的新主題、系統(tǒng)設(shè)計的形式化方法、無線通信設(shè)備、支持Internet的系統(tǒng)、無線和移動系統(tǒng)協(xié)議    全新的案例研究：數(shù)碼相機、機器人管弦樂隊以及移動電話SMS創(chuàng)建和發(fā)送    貫穿全書的設(shè)計過程和示例    面向?qū)嵺`：兩章專門介紹案例研究。

作者簡介

Raj Kamal在無線電子、微處理器、微控制器、計算機組成和體系結(jié)構(gòu)以及嵌入式系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域有40年的研究和教學經(jīng)驗。他已經(jīng)著作了10本教科書，涉及計算機、電子學及通信和信息技木等領(lǐng)域，如《嵌入式系統(tǒng)》、《計算機體系結(jié)構(gòu)》等書，并在印度、美國、新加坡、韓國及

書籍目錄

第1章 嵌入式系統(tǒng)簡介   1.1 嵌入式系統(tǒng)   1.2 嵌入系統(tǒng)中的處理器   1.3 系統(tǒng)中的嵌入式硬件單元和設(shè)備   1.4 嵌入式系統(tǒng)中的軟件   1.5 示例嵌入式系統(tǒng)   1.6 嵌入式片上系統(tǒng)(SoC)和VLSI電路   1.7 復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計和處理器   1.8 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計過程   1.9 系統(tǒng)設(shè)計的形式化方法   1.10 設(shè)計過程和設(shè)計案例   1.11 嵌入式系統(tǒng)的分類   1.12 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計者需要具備的技能   本章小結(jié)   關(guān)鍵詞及其定義   問題回顧   實踐練習 第2章 8051和高級處理器體系結(jié)構(gòu)、存儲器組織和現(xiàn)實中的接口   2.1 8051的體系結(jié)構(gòu)   2.2 現(xiàn)實世界中的接口   2.3 高級體系結(jié)構(gòu)介紹   2.4 處理器和存儲器組織   2.5 指令級并行   2.6 性能指標   2.7 存儲器類型、存儲器映射和地址   2.8 處理器選擇   2.9 存儲器選擇   本章小結(jié)   關(guān)鍵詞及其定義   問題回顧   實踐練習 第3章 設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備和通信總線   3.1 I/O的類型和示例   3.2 串行通信設(shè)備   3.3 并行設(shè)備端口   3.4 設(shè)備端口的復(fù)雜接口特性   3.5 無線設(shè)備   3.6 定時器和計數(shù)設(shè)備   3.7 watchdog定時器   3.8 實時時鐘   3.9 網(wǎng)絡(luò)中的嵌入式系統(tǒng)   3.10 串行總線通信協(xié)議   3.11 并行總線設(shè)備協(xié)議—— 使用ISA、PCI、PCI-X和高級總線的并行通信網(wǎng)絡(luò)   3.12 支持Internet的系統(tǒng)—— 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議   3.13 無線和移動系統(tǒng)協(xié)議   本章小結(jié)   關(guān)鍵詞及其定義   問題回顧   實踐練習 第4章 設(shè)備驅(qū)動程序和中斷服務(wù)機制   4.1 不使用中斷服務(wù)機制的程序查詢式I/O忙/等待方法   4.2 ISR的概念   4.3 中斷源   4.4 中斷服務(wù)(處理)機制   4.5 多中斷   4.6 上下文和上下文切換周期、中斷延遲和最終期限   4.7 從上下文保存的角度對處理器中斷服務(wù)機制的分類   4.8 直接存儲器訪問   4.9 設(shè)備驅(qū)動程序編程   本章小結(jié)   關(guān)鍵詞及其定義   問題回顧   實踐練習 第5章 編程概念及C、C++和Java 的嵌入式編程   5.1 用匯編語言(ALP)和高級語言C進行軟件編程   5.2 C程序中的元素：頭文件、源文件以及預(yù)處理指令   5.3 程序元素：宏與函數(shù)   5.4 程序元素：數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、修飾符、語句、循環(huán)和指針   5.5 面向?qū)ο缶幊?  5.6 C++嵌入式編程   5.7 用Java進行嵌入式編程   本章小結(jié)   關(guān)鍵詞及其定義   問題回顧   實踐練習 第6章 程序建模的概念 第7章 進程間通信與進程、任務(wù)和線程的同步 第8章 實時操作系統(tǒng) 365 第9章 實時操作系統(tǒng)編程-I：MicroC/OS-II和VxWorks 第10章 實時操作系統(tǒng)編程-II：Windows CE、OSEK和實時Linux函數(shù) 第11章 RTOS編程和程序建模設(shè)計示例與案例研究-1 第12章 RTOS編程和程序建模設(shè)計示例與案例研究-2 第13章 嵌入式軟件開發(fā)過程和工具 第14章 測試、模擬和調(diào)試技術(shù)與工具 附錄A 不同讀者的學習路線圖 附錄B 參考文獻

章節(jié)摘錄

　　通過外部復(fù)位電路可以激活復(fù)位電路：在加電時激活，接通系統(tǒng)的復(fù)位或者測試低電壓（例如當系統(tǒng)需要5V電壓，而實際電壓小于4.5V時）。這個電路的輸出端連接到處理器的復(fù)位管腳。這個電路可以是簡單的RC電路、外部IC電路或者是定制的Ic。例如，MAX6314和摩托羅拉的MC 34064?！　〈送膺€可以通過下列方式進行激活：（1）軟件指令，（2）watchdog定時器的時鐘輸出（或者68HCll和68HCl2系列中稱為COP的內(nèi)部信號），（3）時鐘監(jiān)視器測試出一個由于出錯而導(dǎo)致的低于閾值的頻率?！　achdog定時器是一個定時設(shè)備，會在預(yù)定義超時之后將系統(tǒng)復(fù)位。watchdog定時器在加電后的前幾個時鐘周期中被激活。其應(yīng)用很廣泛。在許多嵌入式系統(tǒng)中，通過w~chdog定時器進行復(fù)位是最基本的，因為如果產(chǎn)生了錯誤或者程序中斷之后，它會幫助恢復(fù)系統(tǒng)。重新啟動后，系統(tǒng)可以正常運行。大多數(shù)的微控制器都有片上watchdog定時器。本章的　　3.7節(jié)將詳細講述wachdog定時器?！　】紤]一個控制溫度的系統(tǒng)。假設(shè)當程序開始執(zhí)行時，傳感器輸入端工作正常。然而，在達到想要的溫度之前，傳感器電路產(chǎn)生了某種錯誤。如果系統(tǒng)沒有被復(fù)位，控制器將繼續(xù)傳送電流，而不停止?？紤]另外一個例子：一個控制機器人的系統(tǒng)。假設(shè)機器人胳膊中的接口發(fā)動機控制電路在運行時產(chǎn)生了錯誤。在這種情況下，如果沒有watchdog定時器，機器人的胳膊會繼續(xù)運動。如果不停止，機器人會自己折斷自己的胳膊！

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