嵌入式系统设计与实践PDF电子书下载

第1章　嵌入式系统的基本概念与架构 1

1.1　嵌入式系统的基本概念 1

1.2　嵌入式系统的发展历史 4

1.3　嵌入式系统的组成 9

1.4　嵌入式系统的典型应用要求 13

1.5　嵌入式系统的平台化设计方法 16

1.6　嵌入式系统的发展趋势 17

1.6.1　分布式嵌入式系统 19

1.6.2　具有网络能力的嵌入式系统 20

1.6.3　具有因特网能力的嵌入式系统 21

1.7　嵌入式系统在国防领域的应用 22

1.8　小结 23

第2章　嵌入式系统的设计流程 24

2.1　设计流程概述 24

2.2　需求分析 29

2.3　规格定义与描述 31

2.3.1　规格书描述语言的特性 32

2.3.2 StateCharts 39

2.3.3　统一建模语言UML 46

2.3.4　规范与描述语言SDL 55

2.3.5　需求确认 58

2.3.6　总结 59

2.4　系统架构设计 60

2.5　软硬件协同设计 61

2.6　硬件与软件组件设计 64

2.7　系统集成 64

2.8　质量保证 65

2.8.1　质量标准 65

2.8.2　设计复审 66

2.9　小结 67

第3章　嵌入式系统的硬件系统 68

3.1　嵌入式系统的硬件系统概述 69

3.2　嵌入式处理器的基本概念 69

3.3　嵌入式处理器的发展历史 71

3.3.1　8位微处理器 73

3.3.2　16位微处理器 73

3.3.3　32位以上微处理器 74

3.4　嵌入式处理器的组成与分类 75

3.4.1　嵌入式微处理器 77

3.4.2　微控制器 77

3.4.3　数字信号处理器 78

3.4.4　片上系统 78

3.5　典型的嵌入式微处理器 79

3.5.1　ARM RISC处理器 79

3.5.2　其他RISC处理器 96

3.6 广泛应用的DSP处理器 105

3.6.1　概述 105

3.6.2　DSP发展历程 108

3.6.3　DSP结构特点 110

3.6.4　DSP和通用处理器的区别 112

3.6.5　DSP应用领域 114

3.6.6　典型DSP产品 115

3.6.7　DSP的发展趋势 134

3.7　小结 137

第4章　嵌入式系统的外部设备 138

4.1　人机交互接口 138

4.1.1　触摸屏 139

4.1.2　键盘接口 145

4.1.3　显示器接口 150

4.1.4　语音输入／输出装置 155

4.2　嵌入式存储设备 157

4.2.1　易失性存储器 157

4.2.2　非易失性存储器 159

4.2.3　存储器的应用选择 167

4.3　输入／输出接口 169

4.3.1　串行接口 170

4.3.2　并行接口 173

4.3.3　IEEE 1394 174

4.3.4　USB总线 181

4.3.5　I2C总线 185

4.4　无线传输接口 188

4.4.1　红外通信接口（IrDA协议） 188

4.4.2　Wi-Fi 194

4.4.3　蓝牙 197

4.5　系统总线 201

4.5.1　PCI总线 202

4.5.2　现场总线 207

4.6　扩充设备 214

4.6.1　CF扩充卡 215

4.6.2　MMC卡 216

4.6.3　SD卡 219

4.7　数模／模数转换器（ADC/DAC） 220

4.7.1　模数转换器（ADC） 220

4.7.2　数模转换器（DAC） 221

4.8　电源管理 223

4.8.1　电源电路分类 224

4.8.2 电源电路特性 227

4.9　小结 228

第5章　嵌入式操作系统 229

5.1　嵌入式软件 229

5.1.1　驱动层 230

5.1.2　操作系统层 231

5.1.3 中间件层 231

5.1.4　应用层 232

5.1.5　嵌入式系统软件运行流程 233

5.2　嵌入式操作系统概述 234

5.2.1　嵌入式操作系统的发展 235

5.2.2　嵌入式操作系统的特征 236

5.3　嵌入式操作系统的体系结构 238

5.3.1　体系结构分类 239

5.3.2　嵌入式内核 244

5.3.3　嵌入式TCP/IP协议 254

5.3.4　嵌入式文件系统 262

5.4　嵌入式实时操作系统 269

5.4.1　嵌入式实时系统 269

5.4.2　嵌入式实时操作系统的标准 278

5.4.3　实时调度算法 279

5.5　主流嵌入式操作系统 284

5.5.1　Windows CE操作系统 285

5.5.2　VxWorks操作系统 289

5.5.3　嵌入式Linux 292

5.5.4　μC/OS-Ⅱ 297

5.5.5　其他嵌入式操作系统 300

5.6　小结 304

第6章　嵌入式系统的设备驱动程序 305

6.1　设备驱动程序的基本概念 305

6.2　Linux设备驱动程序 309

6.2.1　设备类型 309

6.2.2　设备号 310

6.2.3　设备文件接口 311

6.2.4　设备访问方式 316

6.2.5　程序结构 322

6.2.6　模块化设计 326

6.2.7　程序编译 327

6.2.8　字符设备的驱动程序 330

6.2.9　块设备的驱动程序 337

6.2.10　网络设备的驱动程序 343

6.3　小结 352

第7章　嵌入式图形用户界面与中间件 353

7.1　嵌入式图形用户界面概述 353

7.1.1　嵌入式图形用户界面的发展 354

7.1.2　图形用户界面架构 355

7.1.3　嵌入式系统中的图形解决方案 356

7.2　嵌入式图形用户界面的关键技术 357

7.3　典型的嵌入式图形用户界面 359

7.3.1　X Window 360

7.3.2　MiniGUI 362

7.3.3　MicroWindows 370

7.3.4　其他嵌入式图形用户界面 375

7.3.5　几种嵌入式图形用户界面的比较 377

7.4　嵌入式图形用户界面的移植 378

7.4.1　MicroWindows的移植和中文化处理 378

7.4.2　MiniGUI的移植 379

7.5　嵌入式中间件 381

7.5.1　嵌入式中间件概述 381

7.5.2　嵌入式CORBA 383

7.5.3　嵌入式Java 386

7.6　小结 390

第8章　嵌入式系统开发、仿真与调试 391

8.1　系统开发流程 391

8.1.1　交叉开发环境 391

8.1.2　开发流程 393

8.2　嵌入式软件生成 395

8.2.1　编译器 396

8.2.2　汇编器 400

8.2.3　链接器 400

8.3　嵌入式软件仿真 403

8.3.1　软件仿真技术 405

8.3.2　软件仿真平台 406

8.4　嵌入式硬件仿真 409

8.4.1　硬件仿真工具 410

8.4.2　SoPC技术 411

8.5　系统移植 416

8.5.1　硬件抽象层的定义与任务 417

8.5.2　硬件抽象层的设计 418

8.6　嵌入式系统调试 422

8.6.1　交叉调试器 422

8.6.2　在线仿真器ICE 426

8.6.3　片上调试技术OCD 431

8.7　系统引导和内核启动 437

8.7.1　引导程序的概述 438

8.7.2　引导程序的任务流程 440

8.8　小结 444

第9章　软硬件协同设计 445

9.1　软硬件协同设计概述 445

9.1.1　传统设计方法的局限性 445

9.1.2　软硬件协同设计的定义 447

9.1.3　软硬件协同设计的特点 447

9.1.4　软硬件协同设计方法 448

9.1.5　软硬件协同设计的技术 451

9.2　系统描述 455

9.3　软硬件功能划分 457

9.3.1　软硬件功能划分的步骤 457

9.3.2　功能划分中的问题 458

9.3.3　软硬件功能划分算法 460

9.4　软硬件协同综合 464

9.5　软硬件协同验证 465

9.5.1　软硬件协同验证方法 466

9.5.2　基于模拟仿真的验证 467

9.6　系统评估和系统特性 468

9.6.1　系统评估模型 468

9.6.2　系统评估的质量度量 470

9.6.3　系统特性 473

9.7　软硬件协同设计的支持工具 474

9.8　小结 475

第10章　低功耗技术与可靠性技术 476

10.1　低功耗设计技术 476

10.1.1　功耗产生的原因 476

10.1.2　低功耗设计技术 477

10.1.3　处理器选择 481

10.1.4　接口电路驱动电路 482

10.1.5　动态电源管理（DPM） 483

10.1.6　电源供给电路设计 486

10.1.7　存储器类型对嵌入式系统功耗的影响 487

10.2　可靠性设计技术 488

10.2.1　电磁干扰问题 488

10.2.2　可靠性设计原则 489

10.2.3　容错设计 491

10.2.4　抗干扰设计 498

10.3　小结 509

参考文献 510