嵌入式系統(tǒng)設(shè)計師教程（全國計算機技術(shù)與軟件專業(yè)技術(shù)資格水平考試指定用書）

第1章  嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識    1
1.1  嵌入式系統(tǒng)的定義和組成    1
1.1.1  嵌入式系統(tǒng)的定義    1
1.1.2  嵌入式系統(tǒng)發(fā)展概述    2
1.1.3  嵌入式系統(tǒng)的組成    5
1.1.4  實時系統(tǒng)    12
1.2  嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)    17
1.2.1  馮·諾依曼與哈佛結(jié)構(gòu)    17
1.2.2  CISC與RISC    18
1.2.3  流水線技術(shù)    23
1.2.4  信息存儲的字節(jié)順序    25
1.3  嵌入式系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)    28
1.3.1  組合邏輯電路基礎(chǔ)    28
1.3.2  時序邏輯電路    35
1.3.3  總線電路及信號驅(qū)動    39
1.3.4  電平轉(zhuǎn)換電路    47
1.3.5  可編程邏輯器件基礎(chǔ)    51
1.4  嵌入式系統(tǒng)中信息表示與運算基礎(chǔ)    61
1.4.1  進位計數(shù)制與轉(zhuǎn)換    61
1.4.2  計算機中數(shù)的表示    62
1.4.3  非數(shù)值數(shù)據(jù)編碼    65
1.4.4  差錯控制編碼    70
1.5  嵌入式系統(tǒng)的性能評價    77
1.5.1  度量項目    77
1.5.2  評價方法    79
1.5.3  評估嵌入式系統(tǒng)處理器的主
要指標    81
第2章  嵌入式微處理器與接口知識    83
2.1  嵌入式微處理器的結(jié)構(gòu)和類型    83
2.1.1  嵌入式微處理器的分類    83
2.1.2  典型8位微處理器的結(jié)構(gòu)
和特點    86
2.1.3  典型16位微處理器的結(jié)構(gòu)
和特點    94
2.1.4  典型32位微處理器的結(jié)構(gòu)
和特點    97
2.1.5  DSP處理器的結(jié)構(gòu)和特點    112
2.1.6  多核處理器的結(jié)構(gòu)和特點    118
2.2  嵌入式系統(tǒng)的存儲體系    124
2.2.1  存儲器系統(tǒng)概述    124
2.2.2  嵌入式系統(tǒng)存儲設(shè)備分類    132
2.2.3  ROM的種類與選型    135
2.2.4  Flash Memory的種類與
選型    137
2.2.5  RAM的種類與選型    141
2.2.6  外部存儲器的種類與選型    145
2.3  嵌入式系統(tǒng)輸入輸出設(shè)備    151
2.3.1  嵌入式系統(tǒng)常用輸入/輸出
設(shè)備概述    151
2.3.2  GPIO原理與結(jié)構(gòu)    153
2.3.3  A/D接口基本原理與結(jié)構(gòu)    154
2.3.4  D/A接口基本原理與結(jié)構(gòu)    159
2.3.5  鍵盤接口基本原理與結(jié)構(gòu)    161
2.3.6  顯示接口基本原理與結(jié)構(gòu)    164
2.3.7  觸摸屏接口基本原理與
結(jié)構(gòu)    173
2.3.8  音頻接口基本原理與結(jié)構(gòu)    177
2.4  嵌入式系統(tǒng)總線接口    179
2.4.1  串行接口基本原理與結(jié)構(gòu)    179
2.4.2  并行接口基本原理與結(jié)構(gòu)    185
2.4.3  PCI接口基本原理與結(jié)構(gòu)    187
2.4.4  USB接口基本原理與結(jié)構(gòu)    189
2.4.5  SPI接口基本原理與結(jié)構(gòu)    193
2.4.6  IIC接口基本原理與結(jié)構(gòu)    195
2.4.7  PCMCIA接口基本原理與
結(jié)構(gòu)    198
2.5  嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口    199
2.5.1  以太網(wǎng)接口基本原理與
結(jié)構(gòu)    199
2.5.2  CAN總線接口的基本原理
與結(jié)構(gòu)    204
2.5.3  xDSL接口基本原理與結(jié)構(gòu)    209
2.5.4  無線以太網(wǎng)基本原理與
結(jié)構(gòu)    213
2.5.5  藍牙接口基本原理與結(jié)構(gòu)    215
2.5.6  1394接口基本原理與結(jié)構(gòu)    219
2.6  嵌入式系統(tǒng)電源    222
2.6.1  電源接口技術(shù)    222
2.6.2  電源管理技術(shù)    223
2.7  電子電路設(shè)計基礎(chǔ)    227
2.7.1  電路設(shè)計    227
2.7.2  PCB電路設(shè)計    229
2.7.3  電子設(shè)計    236
2.7.4  電子電路測試    241
第3章  嵌入式系統(tǒng)軟件及操作
系統(tǒng)知識    246
3.1  嵌入式軟件基礎(chǔ)    246
3.1.1  嵌入式軟件概述    246
3.1.2  嵌入式軟件分類    247
3.1.3  嵌入式軟件的體系結(jié)構(gòu)    247
3.1.4  設(shè)備驅(qū)動層    251
3.1.5  嵌入式中間件    253
3.2  嵌入式操作系統(tǒng)概述    254
3.2.1  嵌入式操作系統(tǒng)的概念    254
3.2.2  嵌入式操作系統(tǒng)的分類    255
3.2.3  常見的嵌入式操作系統(tǒng)    258
3.3  任務(wù)管理    261
3.3.1  多道程序技術(shù)    261
3.3.2  進程、線程和任務(wù)    262
3.3.3  任務(wù)的實現(xiàn)    270
3.3.4  任務(wù)的調(diào)度    277
3.3.5  實時系統(tǒng)調(diào)度    286
3.3.6  任務(wù)間的同步與互斥    290
3.3.7  任務(wù)間通信    299
3.4  存儲管理    301
3.4.1  存儲管理概述    301
3.4.2  實模式與保護模式    302
3.4.3  分區(qū)存儲管理    305
3.4.4  地址映射    311
3.4.5  頁式存儲管理    315
3.4.6  虛擬存儲管理    321
3.5  設(shè)備管理    328
3.5.1  設(shè)備管理基礎(chǔ)    328
3.5.2  I/O控制方式    329
3.5.3  I/O軟件    332
3.6  文件系統(tǒng)    335
3.6.1  嵌入式文件系統(tǒng)概述    335
3.6.2  文件和目錄    336
3.6.3  文件系統(tǒng)的實現(xiàn)    338
第4章  嵌入式軟件程序設(shè)計    343
4.1  嵌入式軟件開發(fā)概述    343
4.1.1  嵌入式應(yīng)用開發(fā)過程    343
4.1.2  嵌入式軟件開發(fā)的特點    343
4.1.3  嵌入式軟件開發(fā)的挑戰(zhàn)    345
4.2  嵌入式程序設(shè)計語言    346
4.2.1  程序設(shè)計語言概述    346
4.2.2  匯編語言    351
4.2.3  面向過程的語言    355
4.2.4  面向?qū)ο蟮恼Z言    362
4.2.5  匯編、編譯與解釋程序的
基本原理    367
4.3  嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境    374
4.3.1  宿主機、目標機    375
4.3.2  嵌入式軟件開發(fā)工具    376
4.3.3  集成開發(fā)環(huán)境    384
4.4  嵌入式軟件開發(fā)    388
4.4.1  嵌入式平臺選型    388
4.4.2  軟件設(shè)計    390
4.4.3  嵌入式程序設(shè)計    396
4.4.4  編碼    399
4.4.5  測試    402
4.4.6  下載和運行    410
4.5  嵌入式軟件移植    412
4.5.1  無操作系統(tǒng)的軟件移植    412
4.5.2  有操作系統(tǒng)的軟件移植    413
4.5.3  應(yīng)用軟件的移植    415
第5章  嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與維護知識    417
5.1  系統(tǒng)開發(fā)過程及其項目管理    417
5.1.1  系統(tǒng)開發(fā)生命周期各階段的
目標和任務(wù)的劃分方法    417
5.1.2  系統(tǒng)開發(fā)項目管理基礎(chǔ)知識及
其常用管理工具使用方法    421
5.1.3  系統(tǒng)開發(fā)工具與環(huán)境知識    425
5.2  系統(tǒng)分析基礎(chǔ)知識    435
5.2.1  系統(tǒng)分析的目的和任務(wù)    435
5.2.2  用戶需求    436
5.2.3  系統(tǒng)需求    438
5.2.4  系統(tǒng)規(guī)格說明書的編寫
方法    443
5.3  系統(tǒng)設(shè)計知識    447
5.3.1  傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計方法    447
5.3.2  實時系統(tǒng)分析與設(shè)計    449
5.3.3  軟硬件協(xié)同設(shè)計方法    452
5.4  系統(tǒng)實施知識    461
5.4.1  系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計    461
5.4.2  系統(tǒng)詳細設(shè)計    472
5.4.3  系統(tǒng)測試    475
5.5  系統(tǒng)維護知識    480
5.5.1  系統(tǒng)運行管理    480
5.5.2  系統(tǒng)維護知識    484
5.5.3  系統(tǒng)評價知識    487
第6章  嵌入式系統(tǒng)設(shè)計    490
6.1  嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的特點    490
6.2  嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計流程    492
6.2.1  產(chǎn)品定義    494
6.2.2  嵌入式系統(tǒng)的軟硬件劃分    495
6.2.3  嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計    496
6.2.4  嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計    498
6.2.5  系統(tǒng)集成和測試    503
6.3  設(shè)計示例：嵌入式數(shù)控系統(tǒng)    503
6.3.1  數(shù)控系統(tǒng)簡介    505
6.3.2  需求分析    505
6.3.3  系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計    506
6.3.4  硬件設(shè)計    509
6.3.5  軟件設(shè)計    521
6.3.6  系統(tǒng)集成與測試    527