嵌入式系統(tǒng)

前言

　　嵌入式系統(tǒng)足以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，以特定應(yīng)用為中心的專用計(jì)算機(jī)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(gè)角落，工業(yè)自動(dòng)化、服務(wù)設(shè)施、家用電器、電梯、空調(diào)、安全系統(tǒng)、自動(dòng)售貨機(jī)、消費(fèi)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(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)、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(jì)》的第2版。第1版出版后，受到了廣大嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)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(shí)和設(shè)計(jì)開發(fā)過程，是嵌入式系統(tǒng)初學(xué)人員的理想學(xué)習(xí)資料，也可以作為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)和開發(fā)也體現(xiàn)出了新的特點(diǎn)：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(jì)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(diǎn)進(jìn)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(fēng)格，在文中使用了大量的示例米幫助讀者理解相關(guān)知識(shí)。巧克力自動(dòng)售賣機(jī)、智能卡、移動(dòng)電話和數(shù)碼相機(jī)等典型示例貫穿了全書各個(gè)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(jì)開發(fā)的各個(gè)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(shí)時(shí)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(jì)與開發(fā)的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)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(jì)、開發(fā)到最終的測試和調(diào)試的全過程有一個(gè)清晰的理解?！　”緯蓢揽茖W(xué)技術(shù)大學(xué)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(zhǔn)確。原版英文書籍為了壓縮空間，很少進(jìn)行代碼的縮進(jìn)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(cuò)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(jìn)行了修訂，并且結(jié)合新技術(shù)給予了補(bǔ)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(shí)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(dòng)程序、進(jìn)程間通信以及程序建模與編程方面的相關(guān)知識(shí)。本書是嵌入式系統(tǒng)初學(xué)人員的理想學(xué)習(xí)資料，也可以作為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(xì)討論了兩種流行的新實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)——Windows CE和RTLinux    嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的新主題、系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)系統(tǒng)協(xié)議    全新的案例研究：數(shù)碼相機(jī)、機(jī)器人管弦樂隊(duì)以及移動(dòng)電話SMS創(chuàng)建和發(fā)送    貫穿全書的設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)組成和體系結(jié)構(gòu)以及嵌入式系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域有40年的研究和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。他已經(jīng)著作了10本教科書，涉及計(jì)算機(jī)、電子學(xué)及通信和信息技木等領(lǐng)域，如《嵌入式系統(tǒng)》、《計(jì)算機(jī)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(jì)和處理器   1.8 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程   1.9 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的形式化方法   1.10 設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)案例   1.11 嵌入式系統(tǒng)的分類   1.12 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)踐練習(xí) 第2章 8051和高級(jí)處理器體系結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器組織和現(xiàn)實(shí)中的接口   2.1 8051的體系結(jié)構(gòu)   2.2 現(xiàn)實(shí)世界中的接口   2.3 高級(jí)體系結(jié)構(gòu)介紹   2.4 處理器和存儲(chǔ)器組織   2.5 指令級(jí)并行   2.6 性能指標(biāo)   2.7 存儲(chǔ)器類型、存儲(chǔ)器映射和地址   2.8 處理器選擇   2.9 存儲(chǔ)器選擇   本章小結(jié)   關(guān)鍵詞及其定義   問題回顧   實(shí)踐練習(xí) 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(shí)器和計(jì)數(shù)設(shè)備   3.7 watchdog定時(shí)器   3.8 實(shí)時(shí)時(shí)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(jí)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(dòng)系統(tǒng)協(xié)議   本章小結(jié)   關(guān)鍵詞及其定義   問題回顧   實(shí)踐練習(xí) 第4章 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和中斷服務(wù)機(jī)制   4.1 不使用中斷服務(wù)機(jī)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(jī)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(jī)制的分類   4.8 直接存儲(chǔ)器訪問   4.9 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序編程   本章小結(jié)   關(guān)鍵詞及其定義   問題回顧   實(shí)踐練習(xí) 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(jí)語言C進(jìn)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(jìn)行嵌入式編程   本章小結(jié)   關(guān)鍵詞及其定義   問題回顧   實(shí)踐練習(xí) 第6章 程序建模的概念 第7章 進(jìn)程間通信與進(jìn)程、任務(wù)和線程的同步 第8章 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 365 第9章 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)編程-I：MicroC/OS-II和VxWorks 第10章 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)編程-II：Windows CE、OSEK和實(shí)時(shí)Linux函數(shù) 第11章 RTOS編程和程序建模設(shè)計(jì)示例與案例研究-1 第12章 RTOS編程和程序建模設(shè)計(jì)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(xué)習(xí)路線圖 附錄B 參考文獻(xiàn)

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(shí)激活，接通系統(tǒng)的復(fù)位或者測試低電壓（例如當(dāng)系統(tǒng)需要5V電壓，而實(shí)際電壓小于4.5V時(shí)）。這個(gè)電路的輸出端連接到處理器的復(fù)位管腳。這個(gè)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(jìn)行激活：（1）軟件指令，（2）watchdog定時(shí)器的時(shí)鐘輸出（或者68HCll和68HCl2系列中稱為COP的內(nèi)部信號(hào)），（3）時(shí)鐘監(jiān)視器測試出一個(gè)由于出錯(cuò)而導(dǎo)致的低于閾值的頻率。　　wachdog定時(shí)器是一個(gè)定時(shí)設(shè)備，會(huì)在預(yù)定義超時(shí)之后將系統(tǒng)復(fù)位。watchdog定時(shí)器在加電后的前幾個(gè)時(shí)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(shí)器進(jìn)行復(fù)位是最基本的，因?yàn)槿绻a(chǎn)生了錯(cuò)誤或者程序中斷之后，它會(huì)幫助恢復(fù)系統(tǒng)。重新啟動(dòng)后，系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。大多數(shù)的微控制器都有片上watchdog定時(shí)器。本章的　　3.7節(jié)將詳細(xì)講述wachdog定時(shí)器?！　】紤]一個(gè)控制溫度的系統(tǒng)。假設(shè)當(dāng)程序開始執(zhí)行時(shí)，傳感器輸入端工作正常。然而，在達(dá)到想要的溫度之前，傳感器電路產(chǎn)生了某種錯(cuò)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(gè)例子：一個(gè)控制機(jī)器人的系統(tǒng)。假設(shè)機(jī)器人胳膊中的接口發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生了錯(cuò)誤。在這種情況下，如果沒有watchdog定時(shí)器，機(jī)器人的胳膊會(huì)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。如果不停止，機(jī)器人會(huì)自己折斷自己的胳膊！

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