《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材·計算機系列教材：嵌入式系統教程》是一本全面介紹嵌入式系統的教材，內容包括系統概述到硬件系統、軟件系統、操作系統以及嵌入式系統的實現，覆蓋面廣，系統深入，并重點介紹了嵌入式Linux。全書共分為12章，分別為嵌入式系統概述，嵌入式系統設計的系統工程方法，嵌入式處理器，嵌入式系統的I/O模塊，嵌入式系統的軟件，嵌入式網絡與協議棧，嵌入式操作系統，嵌入式Linux的開發(fā)環(huán)境，嵌入式Linux系統的組成和構建，嵌入式Linux系統內核原理和移植，嵌入式Linux系統的驅動程序，嵌入式系統的實現和調試。
《普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材·計算機系列教材：嵌入式系統教程》結構合理，內容系統、全面，可作為高等院校計算機專業(yè)、電類專業(yè)、自動化以及機電一體化專業(yè)本科生“嵌入式系統”、“嵌入式系統體系結構”、“嵌入式系統原理及應用”及“嵌入式系統設計”等課程的教材和參考書，也可供希望了解和掌握嵌入式系統的技術人員參考閱讀。
本書是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。適用于計算機專業(yè)及相關專業(yè)本科生或研究生，可作為嵌入式系統相關課程的教材和參考書。
隨著計算機技術的飛速發(fā)展，嵌入式技術已經是繼網絡技術之后，又一個得到廣泛應用的新的技術發(fā)展方向，已成為IT領域的基礎技術之一。嵌入式系統是計算機軟件與硬件的完美結合，近年來已廣泛地應用于軍事、家庭、工業(yè)、商業(yè)、辦公、醫(yī)療等社會各個方面。
本書系統地介紹了嵌入式系統，從系統概述到硬件系統、軟件系統、操作系統以及嵌入式系統的實現，并重點介紹了嵌入式Linux。本書詳細介紹了嵌入式系統各組成部分的功能與設計，由淺入深地對嵌入式系統的基本理論知識和技巧進行詳細分析和論述，幫助學生掌握嵌入式系統的基本概念，學會使用系統開發(fā)工具，學習系統開發(fā)方法和開發(fā)流程。本書不僅注意介紹技術和方法，而且注重對經典的結構和思想等的論述和分析。
本教材具有如下主要特點。
(1) 取材先進，體系完整，覆蓋面廣，深度與廣度相結合。
(2) 重點突出，可讀性好，語言簡練，通俗易懂。
(3) 結構合理，內容系統，主題安排邏輯性強。
(4) 表達明晰，突出強調示例。
全書共有12章。第1章為“嵌入式系統概述”,簡單介紹了嵌入式系統的概念以及嵌入式系統的發(fā)展，并介紹了嵌入式系統的應用。第2章從工程設計的角度，介紹了嵌入式系統的設計方法。第3章為“嵌入式處理器”，講述了嵌入式系統的硬件組成，介紹了嵌入式處理器的發(fā)展，并詳細講述了幾種典型的嵌入式處理器，特別是ARM系列的嵌入式處理器。第4章介紹了嵌入式系統的I/O模塊的基本結構，包括通信接口、通用并行接口、中斷接口等I/O接口的內部結構和基本操作，并以實例說明了接口的實現方式。第5章講述了嵌入式系統軟件的開發(fā)方式、嵌入式系統軟件的結構，介紹了嵌入式Linux中的常用軟件。第6章為“嵌入式網絡與協議�！保v述了嵌入式網絡及嵌入式系統的聯網，介紹了嵌入式Internet技術、藍牙技術。第7章為“嵌入式操作系統”，講述了嵌入式操作系統及實時系統的基本概念和功能，介紹了幾種常用的嵌入式操作系統，并介紹了一個嵌入式操作系統的實例——μC/OSⅡ操作系統。第8章和第9章分別講述了嵌入式Linux的開發(fā)環(huán)境和系統組成及構建。第8章介紹程序生成工具GCC工具鏈、工程管理工具Make和Makefile、GDB調試工具以及主機開發(fā)環(huán)境設置。第9章介紹嵌入式Linux系統的結構、嵌入式Linux的BootLoader、嵌入式Linux內核的構建、根文件系統等。第10章為“嵌入式Linux系統內核原理和移植”，講述了嵌入式Linux內核的工作原理，介紹了Linux內核的移植工作，并以基于S3C2410 嵌入式系統的Linux 2.6的移植為例，介紹了嵌入式Linux操作系統移植的基本步驟。第11章為“嵌入式Linux系統的驅動程序”，講述了Linux系統的內核編寫及驅動程序的編寫基礎，介紹了嵌入式Linux中的幾種驅動程序。第12章為“嵌入式系統的實現和調試”，講述嵌入式系統的軟件測試流程，介紹了嵌入式系統的調試和嵌入式系統的集成開發(fā)環(huán)境，并分析了嵌入式系統設計中的功耗、電磁兼容性等問題。
本書借鑒了國內外經典的相關教材，吸取了它們各自的優(yōu)點，并將其內容有機地結合在一起。本書按層次和模塊化結構組織教學內容，授課老師可以根據需要及課時的多少，對內容進行靈活的取舍。教學課時可以安排為48~64學時。
本書由同濟大學的張晨曦教授、清華大學的韓超、國防科技大學的沈立、同濟大學的李江峰以及清華大學的陳渝編寫。張晨曦教授對全書進行了統稿。
本書直接或間接地引用了許多專家和學者的文獻或著作，在此向他們表示衷心的感謝。
由于作者水平有限，書中難免有疏漏和不妥之處，敬請讀者批評指正。請把相關的信息發(fā)送到xzhang2000@sohu.com。
歡迎訪問張晨曦教授的微博和個人網站： weibo.com/FotoSky,www.FotoSky.com
編者
2012年2月于上海
第1章 嵌入式系統概述
1.1 嵌入式系統的概念
1.2 嵌入式系統的發(fā)展
1.2.1 嵌入式系統的產生
1.2.2 嵌入式系統的發(fā)展歷史
1.2.3 嵌入式系統的發(fā)展趨勢
1.3 嵌入式系統的特點
1.4 嵌入式系統的組成
1.4.1 嵌入式系統的硬件
1.4.2 嵌入式系統的軟件
1.5 嵌入式系統的分類
1.6 嵌入式系統的應用
習題
第2章 嵌入式系統設計的系統工程方法
2.1 嵌入式系統設計模型和設計步驟
2.2 系統需求分析
2.2.1 需求描述階段
2.2.2 規(guī)格說明階段
2.3 系統設計
2.3.1 體系結構設計
2.3.2 硬件平臺的選擇
2.3.3 軟件平臺的選擇
2.3.4 硬件和軟件的劃分
2.3.5 嵌入式系統設計方法
2.4 系統集成與調試
2.4.1 系統集成
2.4.2 系統調試
2.5 系統測試
2.5.1 嵌入式系統的測試方法
2.5.2 嵌入式系統的測試工具
2.5.3 嵌入式系統的測試策略
2.6 系統維護
習題
第3章 嵌入式處理器
3.1 嵌入式系統的硬件組成
3.1.1 處理器
3.1.2 存儲器
3.1.3 附屬電路與I/O模塊
3.1.4 調試接口
3.2 嵌入式處理器
3.2.1 嵌入式微處理器
3.2.2 嵌入式微控制器
3.2.3 數字信號處理器
3.2.4 如何選擇嵌入式處理器
3.2.5 嵌入式處理器的發(fā)展
3.3 SoC嵌入式處理器
3.4 典型的嵌入式處理器
3.4.1 ARM系列
3.4.2 PowerPC系列
3.4.3 MC68HC12系列
3.4.4 ColdFire系列
3.4.5 x86系列
3.4.6 Intel 8051系列微控制器
3.4.7 Microchip系列微控制器
3.4.8 TI公司TMS320系列DSP
3.5 ARM體系結構
3.5.1 ARM處理器的運行模式
3.5.2 ARM微處理器的工作狀態(tài)
3.5.3 ARM吏持的數據類型
3.5.4 ARM微處理器的寄存器組織
3.5.5 ARM微處理器的異常處理機制
3.5.6 ARM處理器的應用選型
習題
第4章 嵌入式系統的I/O模塊
4.1 110接口的基本結構
……
第5章 嵌入式系統的軟件
第6章 嵌入式網絡與協議
第7章 嵌入式操作系統
第8章 嵌入式Linux的開發(fā)環(huán)境
第9章 嵌入式Linux系統的組成和構建
第10章 嵌入式Linux系統內核原理和移植
第11章 嵌入式Linux系統的驅動程序
第12章 嵌入式系統的實現和調試
習題
網絡表現出的優(yōu)先級倒置現象，主要存在以下兩種情況。
�。�1）報文的優(yōu)先級不同。當一個低優(yōu)先級的報文在網絡上傳輸時，網絡的使用權就被分配給這個低優(yōu)先級的報文，并允許它阻塞任何高優(yōu)先級的報文，直到把它傳輸完為止。因為每個報文的長度都是有限的，所以這種優(yōu)先級倒置現象不會導致死鎖，但是可能會延遲關鍵性的通信。對此，唯一能做的就是分析網絡的行為來確定優(yōu)先級倒置是否可能導致一些報文延遲時間過長。
�。�2）報文的優(yōu)先級相同。例如，采用循環(huán)仲裁的網絡中，所有的通信具有相同的優(yōu)先級。但是，每個設備中運行的進程的優(yōu)先級不同，從整個網絡方面來考慮，認為網絡的用戶具有不同的優(yōu)先級。在某一時刻，低優(yōu)先級用戶的發(fā)送操作會阻礙高優(yōu)先級用戶的發(fā)送，這種現象也屬于優(yōu)先級倒置問題。
6.3.2系統性能分析
由于網絡的復雜性，使得對嵌入式網絡系統的性能分析非常困難。對復雜的基于網絡應用的嵌入式系統進行精確的性能分析，要使用CAD工具。有些算法可以有效地確定進程開始和完成時間的上界和下界，
如果沒有計算機輔助工具來幫助分析性能，那么手工設計必須滿足硬實時要求的嵌入式系統時要非常小心。系統在力圖達到硬實時的時間確定性要求時，應該確保關鍵性的任務是活動的，這一點非常重要。例如，設計一個嵌入式硬實時系統，包括通信部分、數據處理部分、人機界面部分，為了保證系統的時間確定性，通常用戶界面的活動和其他非基本任務都可以臨時關掉。
……
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