嵌入式系統(tǒng)

前言

　　嵌入式系統(tǒng)足以計算機技術為基礎，以特定應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、服務設施、家用電器、電梯、空調、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)產品無處不在。嵌入式系統(tǒng)正在深刻改變人類生活。　　本書是著名教授RaJ Kamal所著的《嵌入式系統(tǒng)——體系結構、編程與設計》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)設計人員非常好的參考資料?！　‰S著嵌入式系統(tǒng)研究和應用的深入，嵌入式系統(tǒng)設計和開發(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)的應用更加廣泛；四是嵌入式系統(tǒng)硬件軟件的設計開發(fā)過程更為規(guī)范化。本書在第l版內容的基礎上，對這些新特點進行了針對性的介紹和調整。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)設計開發(fā)的各個環(huán)節(jié)。　　本書在第1版的基礎之上增加了關于無線技術和無線網(wǎng)絡方面的內容，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，對嵌入式軟硬件設計與開發(fā)的有關內容進行了調整。與第1版相比，在內容的講述上更加脈絡分明，使讀者對嵌入式系統(tǒng)從設計、開發(fā)到最終的測試和調試的全過程有一個清晰的理解。　　本書由國防科學技術大學賈建斌、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版在此基礎上進行了修訂，并且結合新技術給予了補充，采用軟硬件相結合的方式介紹嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。全書從基礎知識開始入手，逐步介紹嵌入式處理器體系結構、網(wǎng)絡設備、驅動程序、進程間通信以及程序建模與編程方面的相關知識。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)設計人員非常好的參考資枓。    自底向上的方法——結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)設計過程中的新主題、系統(tǒng)設計的形式化方法、無線通信設備、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    貫穿全書的設計過程和示例    面向實踐：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構以及嵌入式系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡等領域有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域，如《嵌入式系統(tǒng)》、《計算機體系結構》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 復雜系統(tǒng)設計和處理器   1.8 嵌入式系統(tǒng)的設計過程   1.9 系統(tǒng)設計的形式化方法   1.10 設計過程和設計案例   1.11 嵌入式系統(tǒng)的分類   1.12 嵌入式系統(tǒng)設計者需要具備的技能   本章小結   關鍵詞及其定義   問題回顧   實踐練習 第2章 8051和高級處理器體系結構、存儲器組織和現(xiàn)實中的接口   2.1 8051的體系結構   2.2 現(xiàn)實世界中的接口   2.3 高級體系結構介紹   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   關鍵詞及其定義   問題回顧   實踐練習 第3章 設備網(wǎng)絡的設備和通信總線   3.1 I/O的類型和示例   3.2 串行通信設備   3.3 并行設備端口   3.4 設備端口的復雜接口特性   3.5 無線設備   3.6 定時器和計數(shù)設備   3.7 watchdog定時器   3.8 實時時鐘   3.9 網(wǎng)絡中的嵌入式系統(tǒng)   3.10 串行總線通信協(xié)議   3.11 并行總線設備協(xié)議—— 使用ISA、PCI、PCI-X和高級總線的并行通信網(wǎng)絡   3.12 支持Internet的系統(tǒng)—— 網(wǎng)絡協(xié)議   3.13 無線和移動系統(tǒng)協(xié)議   本章小結   關鍵詞及其定義   問題回顧   實踐練習 第4章 設備驅動程序和中斷服務機制   4.1 不使用中斷服務機制的程序查詢式I/O忙/等待方法   4.2 ISR的概念   4.3 中斷源   4.4 中斷服務(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機制的分類   4.8 直接存儲器訪問   4.9 設備驅動程序編程   本章小結   關鍵詞及其定義   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)結構、修飾符、語句、循環(huán)和指針   5.5 面向對象編程   5.6 C++嵌入式編程   5.7 用Java進行嵌入式編程   本章小結   關鍵詞及其定義   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編程和程序建模設計示例與案例研究-1 第12章 RTOS編程和程序建模設計示例與案例研究-2 第13章 嵌入式軟件開發(fā)過程和工具 第14章 測試、模擬和調試技術與工具 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

　　通過外部復位電路可以激活復位電路：在加電時激活，接通系統(tǒng)的復位或者測試低電壓（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的內部信號），（3）時鐘監(jiān)視器測試出一個由于出錯而導致的低于閾值的頻率?！　achdog定時器是一個定時設備，會在預定義超時之后將系統(tǒng)復位。watchdog定時器在加電后的前幾個時鐘周期中被激活。其應用很廣泛。在許多嵌入式系統(tǒng)中，通過w~chdog定時器進行復位是最基本的，因為如果產生了錯誤或者程序中斷之后，它會幫助恢復系統(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，傳感器電路產生了某種錯誤。如果系統(tǒng)沒有被復位，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)。假設機器人胳膊中的接口發(fā)動機控制電路在運行時產生了錯誤。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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