嵌入式系统体系、原理与设计

图书标准信息

• 作者 张凯龙
• 出版社 清华大学出版社
• 出版时间 2017-05
• 版次 1
• ISBN 9787302467212
• 定价 59.50元
• 装帧 其他
• 开本 32开
• 纸张 胶版纸
• 页数 512页
• 字数 802千字

【内容简介】

在梳理不断演化和丰富的嵌入式系统理论、方法、技术及应用脉络的基础上，本书致力于构建“自架构、原理到设计，由宏观特性到微观原理，硬件与软件、理论与实践相融合”的多维知识体系。开篇首先以经典的嵌入式系统概念、内涵以及必要的基础知识作为铺垫进行导入，进而从嵌入式硬件、嵌入式软件以及设计与验证方法三个方面展开论述。其中，硬件部分深入地阐述了嵌入式处理器、存储器等子系统以及*小系统外围电路和I/O接口扩展等硬件组件的体系结构、工作原理、设计方法与示例。软件部分重点阐述了嵌入式软件系统的组成结构与基础组件，嵌入式(实时)操作系统共性的功能模型、服务机制、设计方法和典型系统示例，以及嵌入式图形库、文件系统、数据库等典型的嵌入式软件组件。设计与验证方法部分则分析和阐述了嵌入式软件与系统的开发机制以及常见调试、测试、仿真方法的技术原理。全书写作采用了整体体系贯穿与局部深度剖析相结合、共性机理归纳与设计示例分析相呼应的思路，力求系统、生动又深入浅出地阐述嵌入式系统技术涉及的体系结构、技术原理与设计机制，并在突出技术性、新颖性的同时又注重内容的易读性和实用性。本书适合供高等院校计算机科学与技术、物联网、自动化、电子信息及电气工程等相关专业的高年级本科生、研究生学习，尤其适合作为“嵌入式(计算机)系统”类课程的授课教材或参考教材，同时也适合作为专业设计人员的技术参考用书。

【作者简介】

张凯龙，工学博士，法国Mines Paristech博士后，西北工业大学计算机学院副教授，第二届中国嵌入式系统十大杰出青年（2011）。现为IEEE、ACM、ACIS会员，中国计算机学会高级会员、嵌入式系统专委会委员、系统软件专委会委员。主要研究方向为网络化嵌入式计算领域的多形态自适应嵌入式实时计算、智能化嵌入式系统与服务软件、多机器人协同调度与协作、嵌入式系统仿真验证技术，主要承担嵌入式系统方向的专业课程教学及人才培养工作。作为课程负责人，自2005年起在西北工业大学计算机学院开设并主讲本科生“嵌入式系统”，2008年起在软件与微电子学院开设本科生“嵌入式计算机系统”课程，并负责“嵌入式系统”课程的教学方案与大纲制定，教学实验室建设等工作；自2014年起在计算机学院面向硕士生开设高级嵌入式系统课程“实时智能系统”。从事嵌入式系统系列课程教学过程中，注意探索教学模式和教学方法，以第一作者发表嵌入式系统课程教学研究论文1篇；参加建设的“操作系统”课程获*精品课程、“嵌入式人才培养模式”获陕西省优秀教学成果一等奖1项。指导研究生、本科生参加全国物联网大赛、中国开源软件大赛、微软全球ImagineCUP大学生挑战赛、西安市大学生软件设计大赛等多项，获作品创新奖、金奖、优秀论文奖、团体季军奖等多项。在国际学术会议、国内核心学术期刊等发表学术论文50余篇，三大索引26篇次，获得国家发明专利5项、国家计算机软件著作权11项。近年来，主持国家自然基金课题2项，陕西省重大科技创新计划、航空院所合作课题等5项；2011年起与法国勃艮第大学LE2I实验室、巴黎第十二大学LISSI实验室、巴黎高科Mines机器人研究中心CAOR等建立学术合作关系，并联合承担中法合作交流项目1项。

【目录】

目录

 

第1章概述/1

1.1计算技术延伸/1

1.1.1从开尔文设想到现代计算技术出现/1

1.1.2计算机技术的发展/2

1.1.3通信与网络技术发展/4

1.2理解嵌入式(计算)系统/6

1.2.1计算装置的“可嵌入”发展过程/6

1.2.2嵌入式(计算)系统的内涵/8

1.2.3相关术语辨析/10

1.3嵌入式系统的组成与特点/12

1.3.1体系结构与组成/12

1.3.2应用及技术特点/13

1.4发展趋势/16

1.5知识体系小结/18

习题/19

 

第2章嵌入式硬件基础/20

2.1硬件基础/20

2.1.1器件术语/20

2.1.2电路术语与符号/23

2.1.3基本元件与逻辑/25

2.2嵌入式系统硬件组成/30

2.2.1硬件基本架构模型/30

2.2.2核心逻辑与子系统/32

2.3典型嵌入式系统硬件形式/38

2.3.1基于通用计算机扩展的嵌入式硬件/38

2.3.2基于领域标准模块集成的嵌入式硬件/39

2.3.3针对具体应用设计的嵌入式硬件/41

2.4硬件设计基本方法/42

2.4.1Protel EDA软件/42

2.4.2电路设计基本流程/45

2.4.3电磁兼容性问题/47

2.4.4低功耗问题/512.4.5嵌入式硬件设计示例/52

2.5小结/60

习题/61

 

第3章嵌入式处理器/62

3.1处理器模型与逻辑体系/62

3.1.1处理器基本组成模型/62

3.1.2处理器的基本逻辑体系/65

3.2嵌入式处理器类型及特点/70

3.2.1嵌入式微控制器/70

3.2.2嵌入式微处理器/72

3.2.3数字信号处理器/73

3.2.4可编程逻辑器件/77

3.2.5片上系统/84

3.2.6多核、众核处理器/88

3.3典型嵌入式处理器体系/95

3.3.1ARM架构/95

3.3.2MIPS架构/110

3.3.3PowerPC架构/115

3.4性能评价指标/124

3.5小结/126

习题/126

 

第4章嵌入式存储技术/127

4.1基本存储体系与模型/127

4.1.1嵌入式系统存储体系/127

4.1.2存储器结构模型/128

4.1.3存储器基本操作流程/129

4.1.4存储器技术指标/130

4.2存储器分类及特性/131

4.2.1随机访问存储器/132

4.2.2只读存储器/145

4.2.3混合存储器/150

4.3存储器测试与验证/165

4.3.1可读写存储器的测试/166

4.3.2只读存储器测试/167

4.4小结/169

习题/169

 

第5章最小系统外围电路设计/170

5.1电源电路/170

5.1.1电源电路设计方法/170

5.1.2延伸: 电源管理与低功耗设计/174

5.2复位电路/179

5.2.1上电复位/179

5.2.2手动复位/184

5.2.3看门狗复位/186

5.2.4软件复位/187

5.3时钟电路/191

5.3.1信号源: 振荡电路原理/191

5.3.2多时钟管理/196

5.3.3延伸: 时钟管理与低功耗设计/201

5.4电路抖动与消抖/202

5.4.1抖动现象与危害/202

5.4.2优化硬件消除抖动/203

5.4.3软件消抖方式/205

5.5小结/208

习题/208

 

第6章接口、总线与网络扩展/209

6.1通用I/O与串行总线/209

6.1.1GPIO/209

6.1.2SPI/213

6.1.3SDIO/222

6.1.4I2S/IIS/226

6.1.5I2C/IIC/232

6.1.6UART与USART/237

6.2典型工业总线、背板总线及网络/249

6.2.1CAN总线/249

6.2.2实时工业以太网/259

6.2.3VPX总线/264

6.3无线接口与网络/274

6.3.1ZigBee/274

6.3.2蓝牙/280

6.3.3WiFi/292

6.3.4NFC/295

6.4小结/300

习题/300

 

第7章嵌入式软件结构与基础软件/302

7.1计算系统的启动与运行过程/302

7.1.1通用计算机的引导和启动过程/302

7.1.2嵌入式系统的引导与启动过程/303

7.2嵌入式软件体系与结构/305

7.2.1基于裸机的嵌入式软件/306

7.2.2基于嵌入式操作系统的软件结构/307

7.3基础软件组件/308

7.3.1ROM Monitor/308

7.3.2Boot Loader/313

7.3.3BSP/320

7.3.4虚拟机监控程序/332

7.4小结/339

习题/339

 

第8章嵌入式操作系统及其服务机制/341

8.1架构与模型/341

8.1.1微内核、超微内核架构/341

8.1.2功能模型/343

8.2服务机制与特性/346

8.2.1基本概念/346

8.2.2关于实时/357

8.2.3内核服务机制/362

8.3典型嵌入式操作系统/379

8.3.1RTX51/379

8.3.2μC/OS/380

8.3.3嵌入式Linux系列/382

8.3.4VxWorks/387

8.3.5Windows嵌入式操作系统/389

8.3.6其他嵌入式操作系统/396

8.4小结/401

习题/402

 

第9章嵌入式软件组件/403

9.1嵌入式图形库与图形组件/403

9.1.1μC/GUI与emWin/403

9.1.2NanoX Window/405

9.1.3MiniGUI/407

9.1.4QT/413

9.1.5可编程图形界面硬件模块/418

9.2嵌入式文件系统/419

9.2.1JFFS/JFFS2/420

9.2.2Yaffs/Yaffs2/422

9.2.3UBIFS/425

9.2.4只读文件系统/428

9.2.5RAM文件系统/430

9.3嵌入式数据库/432

9.3.1SQLite/432

9.3.2Berkeley DB/434

9.3.3eXtremeDB/435

9.4嵌入式网络协议栈/437

9.5小结/438

习题/438

 

第10章嵌入式应用软件设计方法/439

10.1嵌入式软件典型结构/439

10.1.1轮转结构/439

10.1.2前后台软件结构/442

10.1.3函数队列调度结构/444

10.1.4基于嵌入式操作系统的软件结构/445

10.2中断与数据共享问题/447

10.2.1中断服务程序设计/447

10.2.2消除数据共享问题/451

10.3嵌入式软件设计机制/458

10.3.1可重入代码设计/458

10.3.2软件看门狗方法/462

10.3.3避免频繁地创建、取消任务/465

10.3.4基于状态机方法设计软件逻辑/466

10.3.5FPGA IP核开发流程/466

10.3.6生成可执行的嵌入式软件/469

10.4软件工程方法/477

10.4.1模型驱动的开发方法: 从V模型到

Y模型/477

10.4.2软硬件协同设计/479

10.4.3制定编码规范/480

10.5小结/482

习题/482

 

第11章调试、测试与仿真方法/483

11.1嵌入式软件调试/483

11.1.1基于宿主机的调试/484

11.1.2ROM Monitor软件调试/486

11.1.3ROM仿真器/487

11.1.4ICE在线仿真器/488

11.1.5JTAG调试/490

11.2嵌入式软件测试/492

11.2.1基本测试方法与指标/493

11.2.2测试工具的使用/498

11.3系统仿真验证技术/502

11.3.1计算机仿真方法及其原理/503

11.3.2可视化技术/505

11.4小结/507

习题/507

 

参考文献/508

 

后记/513附路遥先生《个人小结(草稿)》/515