嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用

前言

嵌入式系統(tǒng)是近年來(lái)新興的且發(fā)展很快的學(xué)科，它的應(yīng)用越來(lái)越受到廣大技術(shù)人員的重視。但高校嵌入式系統(tǒng)方面的教學(xué)還不平衡，不夠系統(tǒng)。盡管有的學(xué)校開設(shè)嵌入式相關(guān)課程的教學(xué)較早，但總的來(lái)說仍不很成熟，原因是多方面的，有教師的原因，也有缺乏適合高校教學(xué)要求的教材的原因。雖然目前市面上嵌入式系統(tǒng)方面的書已經(jīng)很多，也不乏經(jīng)典之作，但重視工程開發(fā)，輕視講清原理的做法非常普遍，這對(duì)于工程設(shè)計(jì)人員是有益的，但作為高校教材使用就不太適宜了。鑒于此，在吸收國(guó)內(nèi)外有關(guān)嵌入式系統(tǒng)大量相關(guān)資料，并結(jié)合作者科研任務(wù)及多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行一段時(shí)間摸索之后，從典型專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的角度，組織編寫了《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用》這本書。第1版已于2006年：9月正式出版，已經(jīng)印刷和修訂多次，第1版教材于2009。年被評(píng)為江蘇省精品教材。經(jīng)過幾年的使用，也發(fā)現(xiàn)了許多問題和不足，另外嵌入式技術(shù)的發(fā)展也要求教材不斷更新，因此有必要從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行合理調(diào)整，補(bǔ)充相關(guān)內(nèi)容，使教材更加適應(yīng)教學(xué)要求，這也是第2版追求的目標(biāo)。第2版在結(jié)構(gòu)上有較大調(diào)整，第1章的內(nèi)容更加全面，一除了在第1版嵌入式基本知識(shí)的基礎(chǔ)上詳細(xì)介紹相關(guān)概念以外，還概要性地介紹了嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、嵌入式軟件設(shè)計(jì)技術(shù)及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與調(diào)試工具，試圖使讀者一開始就能對(duì)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)大概的了解，對(duì)于后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)可以有的放矢。對(duì)第2章嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu)，增加了CISC和RISC以及馮·諾依曼結(jié)構(gòu)與哈佛結(jié)構(gòu)的介紹，補(bǔ)充了嵌入式處理器的3級(jí)到8級(jí)指令流水線的介紹，并以ARM7、ARM9、ARM10、ARM11、Codex-A、CorteX-M、Codex-R典型內(nèi)核為主線，介紹典型嵌入式處理器的內(nèi)核結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。第3章改為嵌入式存儲(chǔ)器指令系統(tǒng)，該章補(bǔ)充了Thumb-2指令系統(tǒng)及常用ARM處理器支持的偽指令。第4章改為嵌入式存儲(chǔ)器程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，這一章補(bǔ)充了常用的嵌入式C語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)，第5章改為典型.嵌入式處理器，這一章在綜述常用嵌入式處理器典型廠家、典型芯片后，以ARM內(nèi)核為主線，從ARM7、ARM9、XScale到Codex-M3詳細(xì)介紹流行的典型嵌入式處理器，并給出其他不同廠家不同系列的嵌入式處理器性能表，以便設(shè)計(jì)開發(fā)及應(yīng)用時(shí)查詢使用。

內(nèi)容概要

本書從嵌入式系統(tǒng)的概念、發(fā)展過程、處理器分類及組成等基礎(chǔ)知識(shí)講起，逐步深入到嵌入式硬件體系結(jié)構(gòu)內(nèi)部，然后從指令系統(tǒng)到嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，從典型的基于不同ARM核的嵌入式處理器到嵌入式應(yīng)用開發(fā)，再?gòu)那度胧讲僮飨到y(tǒng)及其移植到Boot
Loader，最后到嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例，系統(tǒng)地介紹了嵌入式系統(tǒng)原理及其應(yīng)用，有利于高校嵌入式系統(tǒng)相關(guān)課程的教學(xué)。
全書結(jié)構(gòu)合理、系統(tǒng)、全面、實(shí)用，每章后面都有一定量的習(xí)題。可作為高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)、電類專業(yè)、自動(dòng)化以及機(jī)電一體化專業(yè)本科生“嵌入式系統(tǒng)”、“嵌入式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)”、“嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用”及“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)”等課程的教材和參考書，也可作為要了解和掌握嵌入式系統(tǒng)的技術(shù)人員的工具書。

書籍目錄

第1章  嵌入式系統(tǒng)概論
  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)的特點(diǎn)
    1．1．3  嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展
    1．1．4  嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用
    1．1．5  嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法
  1．2  嵌入式處理器
    1．2．1  嵌入式處理器種類
    1．2．2  ARM嵌入式處理器簡(jiǎn)介
  1．3  入式系統(tǒng)的組成
    1．3．1  嵌入式系統(tǒng)的硬件
    1．3．2  嵌入式系統(tǒng)的軟件
  1．4  嵌入式操作系統(tǒng)
    1．4．1  嵌入式操作系統(tǒng)及其特點(diǎn)
    1．4．2  典型嵌入式操作系統(tǒng)
  1．5  嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
    1．5．1  嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述
    1．5．2  嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟
    1．5．3  嵌入式系統(tǒng)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
    1．5．4  嵌入式系統(tǒng)的硬軟件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)
  1．6  嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
    1．6．1  嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過程
    1．6．2  嵌入式操作系統(tǒng)的選擇
    1．6．3  嵌入式軟件開發(fā)工具鏈的構(gòu)建
  1．7  嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與調(diào)試工具
    1．7．1  嵌入式系統(tǒng)硬件開發(fā)與調(diào)試工具
    1．7．2  嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)工具
  習(xí)題
第2章  嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu)
第3章  嵌入式處理器指令系統(tǒng)
第4章  嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
第5章  典型嵌入式處理器
第6章  基于S3C44B0X的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)
第7章  嵌入式操作系統(tǒng)及其移植
第8章  嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例
附錄：關(guān)鍵詞索引
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 嵌入式系統(tǒng)概論1.1 嵌入式系統(tǒng)概述1.1.1 嵌入式系統(tǒng)的概念通常，計(jì)算機(jī)連同一些常規(guī)的外設(shè)是作為獨(dú)立的系統(tǒng)而存在的，并非為某一方面的專門應(yīng)用而存在。如一臺(tái)PC就是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)存在的目的就是為人們提供一臺(tái)可編程、會(huì)計(jì)算、能處理數(shù)據(jù)的機(jī)器。人們可以用它作為科學(xué)計(jì)算的工具，也可以用它作為企業(yè)管理的工具。這樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。但是有些系統(tǒng)卻不是這樣的。如微波治療儀、胃鏡、POS機(jī)、飛機(jī)的黑匣子、汽車的導(dǎo)航儀，包括手機(jī)、商務(wù)通等也各是一個(gè)系統(tǒng)，這里面都有計(jì)算機(jī)，但是這種計(jì)算機(jī)是作為某個(gè)專用系統(tǒng)中的一個(gè)部件而存在的。像這樣嵌入到專用系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)，稱之為嵌入式計(jì)算機(jī)。所謂將計(jì)算機(jī)嵌入到系統(tǒng)中，一般并不是指直接把一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)原封不動(dòng)地安裝到目標(biāo)系統(tǒng)中，也不只是簡(jiǎn)單地把原有的機(jī)殼拆掉并安裝到機(jī)殼中，而是指為目標(biāo)系統(tǒng)量身定制的計(jì)算機(jī)，再把它有機(jī)地植入，融入目標(biāo)系統(tǒng)。1.嵌入式系統(tǒng)的定義嵌入式系統(tǒng)（Embedded System）是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。有以下幾種定義：（1）IEEE（國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）的定義“Devices used to control，monitor or assist the operation of equipment，machinerlyorplants.”即為控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機(jī)器或者工廠運(yùn)作的裝置。它通常執(zhí)行特定功能；以微處理器與周邊構(gòu)成核心；嚴(yán)格的時(shí)序與穩(wěn)定度要求；全自動(dòng)操作循環(huán)。（2）國(guó)內(nèi)公認(rèn)的較全面的定義以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。（3）簡(jiǎn)單定義嵌入到對(duì)象體系中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。上述定義比較全面準(zhǔn)確，并廣泛被業(yè)界接受的是第二種，比較簡(jiǎn)捷的是第三種定義，而第一種定義則側(cè)重控制領(lǐng)域的嵌入式設(shè)備。2.嵌入式系統(tǒng)的三個(gè)要素嵌入性、專用性和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的三個(gè)基本要素。嵌入式系統(tǒng)是把計(jì)算機(jī)直接嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中，它融合了計(jì)算機(jī)軟／硬件技術(shù)、通信技術(shù)和微電子技術(shù)，是集成電路發(fā)展過程中的一個(gè)標(biāo)志性的成果。

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