专业嵌入式软件开发 全面走向高质高效编程PDF电子书下载

硬件篇 2

第1章 处理器的基本概念 2

1.1区分微处理器与微控制器 2

1.2寄存器 2

1.3处理器是如何启动的 4

1.4输入与输出 4

1.5指令与数据 5

1.6中断 6

1.7字节序 8

1.8边界对齐 10

1.9程序断点和数据断点 15

1.10内存管理单元 16

1.11缓存 17

1.12小结 18

第2章开发活动中的硬件问题 19

2.1两个案例 19

2.2案例的背后——信号完整性 19

2.3应对方法 21

2.4小结 21

工具篇 24

第3章make，开发环境全能管家 24

3.1从最简单的Makefile中了解规则 24

3.2创建基本的编译环境 29

3.2.1将规则运用于程序编译 30

3.2.2让Makefile更专业 34

3.3提高编译环境的实用性 48

3.3.1让编译环境更加有序 48

3.3.2提升依赖关系管理 51

3.4打造更专业的编译环境 67

3.4.1规划项目目录结构 68

3.4.2增进复用性 72

3.4.3支持头文件目录的指定 75

3.4.4实现库链接 77

3.4.5增强可使用性 82

3.4.6管理对库的依赖关系 84

3.4.7改善编译效率 87

3.4.8恰当地书写注释 89

3.5理解make的解析行为 90

3.6 Makefile的调试 91

3.7 make的常用选项 92

3.8活用make 92

3.9小结 94

第4章gcc，C语言编译器 96

4.1什么是交叉编译器 96

4.2 gcc幕后工作揭示 97

4.3实用的gcc选项 99

4.3.1解决宏错误的好帮手 99

4.3.2辅助编写汇编程序的好方法 100

4.3.3获取系统头文件路径 101

4.3.4产生映射文件 102

4.3.5通过选项定义宏 102

4.3.6生成依赖关系 103

4.3.7指定链接库 104

第5章binutils工具集，软件开发利器 107

5.1 addr2line，指令地址翻译器 108

5.2 ar，静态库生成器 111

5.3 nm，符号显示器 113

5.4 objdump，信息查看器 115

5.5 objcopy，段剪辑器 119

5.6 ranlib，库索引生成器 120

5.7 size，段大小观察器 121

5.8 strings，字符串窥视器 122

5.9 strip，程序文件瘦身器 124

第6章Id，链接器 125

6.1重定位的概念 125

6.2链接脚本 126

6.2.1段 128

6.2.2符号 129

6.2.3存储区域 130

6.2.4常用命令 131

6.3常用选项 137

6.3.1指定程序的入口点 137

6.3.2生成可重定位的中间文件 137

6.3.3指定链接脚本 138

练习与思考 138

第7章gdb，程序调试助手 139

7.1启动和退出gdb 139

7.2获取帮助 140

7.3调试程序 142

7.3.1断点设置 142

7.3.2控制程序运行 144

7.3.3检查程序 147

7.3.4提高调试效率 151

7.4查看符号表 152

7.5控制gdb的行为 153

编程语言篇 156

第8章掌握必要的汇编知识 156

8.1 as的语法 156

8.1.1宏 157

8.1.2汇编命令 157

8.1.3符号和标签 157

8.1.4汇编指令 158

8.2嵌入汇编的语法 158

第9章深入理解程序的结构 161

9.1段 161

9.1.1指令段 161

9.1.2数据段 162

9.2栈 166

9.3堆 168

9.4小结 169

第10章ABI/EABI规范，缔造程序兼容合约 170

10.1定义基本数据类型 171

10.2规范字节对齐处理 171

10.3分配寄存器的功能 173

10.4规定栈帧结构 174

10.4.1栈帧的含义和作用 175

10.4.2函数参数的传递方法 182

10.4.3函数返回值的返回方法 184

10.5小结 187

练习与思考 187

第11章 混淆指针与数组所导致的问题 188

11.1问题示例 188

11.2问题分析 189

11.2.1数组的内存模型 189

11.2.2指针的内存模型 190

11.3问题成因 191

11.4预防措施 193

11.5小结 194

第12章volatile，让我保持原样 195

设计篇 200

第13章设计，软件质量之本 200

13.1软件设计是什么 200

13.2软件质量的概念 201

13.3阻碍改善设计的常见观念 203

13.3.1测试是替罪羊或救命稻草 203

13.3.2资源永远不足 204

13.3.3不改变就可以规避风险 204

13.4如何提高设计能力 205

13.5设计模式、设计原则和设计思想 206

13.6放之四海皆适用的设计原则 207

13.6.1以人为本 207

13.6.2追求简单性 210

13.6.3让模块善始善终 211

13.6.4重视收集统计信息 212

13.6.5借助命名传达设计意图 213

13.6.6消除“审美告警” 215

13.6.7通过机制解决问题 215

13.6.8防止他人犯错 218

13.6.9考虑可查错性 220

13.7小结 221

第14章 模块管理，保障系统有序运行 222

14.1管理参照系 222

14.2设计思路 224

14.3程序实现 226

14.3.1引入模块标识 226

14.3.2实现层与级的表达 226

14.3.3系统状态和回调函数原型定义 228

14.3.4模块注册 228

14.3.5系统启动 230

14.3.6系统关闭 232

14.4 module示例程序 233

14.5模块管理的一些思考 235

14.6小结 235

练习与思考 235

第15章错误管理，不可或缺的用户需求 236

15.1表达错误的通用方法 236

15.1.1错误码格式 237

15.1.2定义方法 238

15.1.3使用示例 239

15.1.4提高可使用性 240

15.1.5定义和使用错误码的准则 246

15.2优化错误日志的输出 246

15.2.1传统方法 246

15.2.2更有效的方法 249

15.3平台和框架层的错误处理 251

15.4小结 251

第16章 目录结构管理，使项目进展更顺利 252

16.1规划目录结构的意义 252

16.1.1书架功能 252

16.1.2意识引导 252

16.1.3加速新手上手 253

16.2出色目录结构的特点 253

16.3一个示例 253

16.4小结 254

第17章 平台与框架开发，高质量软件打造之路 255

17.1区分系统库、平台和框架 255

17.1.1系统库 255

17.1.2平台 256

17.1.3框架 256

17.2本质和优点 257

17.3确立架构模型 258

17.4小结 259

第18章 可开发性设计，一种高效且经济的开发模式 260

18.1可开发性问题一瞥 260

18.2可开发性设计的内涵 261

18.3引入设备抽象层 261

18.4更复杂的设备抽象层 263

18.5图形界面的可开发性设计 264

18.5.1增强设备抽象层 264

18.5.2提供可视化编辑环境 264

18.6其他可开发性设计 264

18.7小结 265

操作系统篇 268

第19章引导加载器，系统启航者 268

19.1功能 268

19.2文件存储布局 269

19.3程序加载原理 270

19.4优点 274

19.5小结 274

练习与思考 275

第20章 任务，软件基本调度单元 276

20.1任务情景 278

20.1.1情景内容 278

20.1.2情景保存 279

20.1.3情景恢复 281

20.1.4情景切换 282

20.2任务调度 286

20.2.1调度算法 286

20.2.2调度器 290

20.3任务的生命周期 293

20.4任务控制 295

20.4.1任务创建 297

20.4.2任务启动 306

20.4.3任务删除 307

20.4.4任务挂起 309

20.4.5任务恢复 310

20.4.6任务睡眠 311

20.5竞争问题与中断控制 313

20.5.1竞争问题的产生 314

20.5.2通过中断控制解决竞争问题 315

20.5.3中断控制的嵌套问题 316

20.6任务与中断状态 317

20.7任务栈溢出检测 318

20.8滴答与空闲任务 320

20.9多任务环境控制 323

20.10任务模块管理 324

20.11taskv 1示例程序 326

20.12任务钩子函数 330

20.13任务变量 334

20.13.1 taskv2示例程序 334

20.13.2原理 336

20.13.3实现 337

20.14其他概念与思考 340

20.14.1抢占式任务与实时系统的关系 340

20.14.2影响任务切换效率的因素 341

20.14.3避免直接删除任务 341

20.14.4小心多任务设计被滥用 342

20.15小结 343

练习与思考 343

第21章 任务同步与通信，实现协同工作 345

21.1信号量 345

21.1.1应用场合 345

21.1.2程序实现 347

21.1.3 semaphore示例程序 358

21.2互斥锁 360

21.2.1应用场合 361

21.2.2程序实现 361

21.2.3 mutex示例程序 365

21.2.4优先级反转与继承 367

21.2.5递归锁 375

21.3事件 379

21.3.1应用场合 379

21.3.2程序实现 379

21.3.3 event示例程序 384

21.4消息队列 386

21.4.1应用场合 386

21.4.2程序实现 387

21.4.3实现消息队列 390

21.4.4 queue示例程序 396

21.4.5使用指南 398

21.5死锁及预防 399

21.6小结 399

练习与思考 400

第22章内存管理，协调动态内存的使用 401

22.1堆管理 401

22.1.1 heapvl示例程序 401

22.1.2程序实现 406

22.1.3设计改进 416

22.1.4支持内存泄漏检测 421

22.1.5实现内存溢出检测 431

22.1.6内存碎片问题 431

22.2内存池管理 432

22.2.1 mpool示例程序 432

22.2.2程序实现 436

22.2.3缓冲区泄漏检测 444

22.3小结 444

练习与思考 444

第23章 设备管理，方便与外设交互 445

23.1字符设备管理 445

23.2中断管理 447

23.2.1中断向量表 447

23.2.2中断控制 448

23.2.3中断状态管理 450

23.2.4设备与中断 451

23.2.5模块管理 451

23.3实现设备管理 452

23.3.1安装驱动程序 454

23.3.2注册设备 455

23.3.3打开设备 456

23.3.4关闭设备 458

23.3.5设备读写与控制 458

23.4设备驱动程序实现 459

23.4.1“滴答”设备 460

23.4.2控制台设备 462

23.4.3终止程序运行设备 464

23.5驱动安装与设备注册 466

23.6小结 468

练习与思考 468

第24章定时器，程序闹钟 469

24.1软件定时器分类 469

24.2设计思路 469

24.3中断回调定时器 470

24.3.1程序实现 470

24.3.2 tinmerv l示例程序 481

24.4定时误差 484

24.5提高遍历效率 484

24.6改善实时性 489

24.6.1实时性分析 490

24.6.2改进实时性 491

24.7任务回调定时器 494

24.7.1程序实现 494

24.7.2 timerv3示例程序 497

24.8小结 498

练习与思考 48

第25章CIearRTOS“实时”操作系统 499

25.1设计原则 499

25.2源程序目录管理 499

25.3让Makefile体现概念 502

25.4实现集中配置 503

25.5改进与移植 504

质量保证篇 508

第26章 质量保证导言 508

26.1软件开发的特点 508

26.1.1脑力密集型工作 508

26.1.2实现不具唯一性 508

26.1.3隐性成本高 509

26.1.4忽视的细节很容易被放大 509

26.1.5质量难以评估 509

26.2保证质量的关键要素 509

26.2.1完备的需求分析 510

26.2.2高质量的设计 510

26.2.3编程好习惯 510

26.2.4充分的验证 510

26.2.5必要的流程 511

26.2.6合适的工具 512

26.2.7言简意赅的文档 512

26.3质量保证需要系统性的方法论 512

26.3.1方法论＝流程＋工具 513

26.3.2构建有效方法论的核心手段 516

26.4走出质量困境的指导性思想 518

26.4.1从管理者的角度 518

26.4.2从工程师的角度 519

26.4.3从组织的角度 519

26.5小结 520

第27章编程好习惯，质量保证的基本条件 521

27.1终生受用的编程好习惯 521

27.1.1判断失败而非成功 521

27.1.2采用sizeof减少内存操作失误 522

27.1.3屏蔽编程语言特性 524

27.1.4恰当使用goto语句 527

27.1.5合理运用数组 529

27.1.6以逆序方式释放资源 530

27.1.7在模块对外接口中防范错误 531

27.1.8避免出现魔数 532

27.1.9利用编程语言特性提高效率 533

27.1.10复用代码提高维护性 534

27.1.11借助隐式初始化简化程序逻辑 536

27.1.12青睐小粒度锁 538

27.1.13精确包含头文件 539

27.1.14让模块的对外头文件保持简洁 541

27.1.15只暴露必要的变量和函数 542

27.1.16清除编译器报告的所有警告 542

27.2小结 543

第28章单元测试，被忽视的质量保证方法 544

28.1警惕单元测试无用论 544

28.2一个简单但不完善的单元测试例子 545

28.3构建单元测试框架 548

28.4无缝整合单元测试 555

28.4.1维护规则 557

28.42目录规划 557

28.4.3更改Makefile 559

28.4.4检查整合效果 566

28.5几个实施问题 569

28.6桩函数和打桩 570

28.7错误注入，一种可测试性设计 571

28.8平台开发与单元测试 576

28.9被测行为的确定性 576

28.10测试用例的有效性 577

28.11小结 578

第29章代码覆盖，单元测试效果的衡量指标 579

29.1了解代码覆盖工具 580

29.2无缝整合代码覆盖 584

29.2.1更改Makefile 584

29.2.2检查整合效果 586

29.3三个代码覆盖程度指标 587

29.4小结 588

第30章 静态分析，防止将失误带给用户 589

30.1认识静态分析工具 589

30.2无缝整合静态分析 596

30.2.1更改Makefile 596

30.2.2检查整合效果 601

30.3小结 602

第31章动态分析，使程序更健壮 603

31.1结识动态分析工具 604

31.2无缝整合动态分析 607

31.2.1更改Makefile 607

31.2.2检查整合效果 609

313小结 609

第32章 性能分析，让优化程序有的放矢 610

32.1初探性能分析工具 610

32.2无缝整合性能分析 612

32.2.1更改Makefile 613

32.2.2检查整合效果 614

32.3小结 615

第33章qBench，一个开发高质软件的工作台 616

参考资料 618