嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【章名目錄】
第　1章 概論　1
第　一部分 設(shè)計(jì)一個(gè)輪詢系統(tǒng)
第　2章 輪詢系統(tǒng)　17
第二部分　設(shè)計(jì)一個(gè)前后臺(tái)系統(tǒng)
第3章　前后臺(tái)系統(tǒng)　41
第三部分　設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核
第4章　多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)　57
第四部分　設(shè)計(jì)一個(gè)具備基本飛行功能的四軸飛行器
第5章　四軸飛行器飛行基本原理　131
第6章　基于aCoral的四軸飛行器總體設(shè)計(jì)　154
第7章　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)　161
第8章　軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)　170
第五部分　設(shè)計(jì)一個(gè)避障尋徑四軸飛行器
第9章　避障尋徑四軸飛行器軟件
第　10章 雙目立體視覺　258
第　11章 雙目立體視覺子系統(tǒng)移植與優(yōu)化　282
第　12章 避障與路徑規(guī)劃　301
第　13章 三維地圖重建　316
參考文獻(xiàn)　324

【詳細(xì)目錄】
第　1章 概論　1
1．0　綜述　2
1．1　嵌入式系統(tǒng)開發(fā)模式　3
1．1．1　產(chǎn)品定義與需求分析　5
1．1．2　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)　5
1．1．3　軟硬件設(shè)計(jì)　5
1．1．4　軟硬件集成　5
1．1．5　系統(tǒng)測(cè)試　5
1．2　嵌入式系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)　5
1．2．1　輪詢系統(tǒng)　6
1．2．2　前后臺(tái)系統(tǒng)　6
1．2．3　多任務(wù)系統(tǒng)　6
1．3　多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)aCoral　8
1．4　四軸飛行器簡(jiǎn)介　9
1．4．1　無人機(jī)　10
1．4．2　四軸飛行器　10
1．4．3　立體視覺　11
1．4．4　同步定位與地圖構(gòu)建　12
1．4．5　路徑規(guī)劃　13
1．5　從多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)到四軸飛行器設(shè)計(jì)　13
1．6　本書結(jié)構(gòu)　14
1．7　本章小結(jié)　15
習(xí)題1　15
第　一部分 設(shè)計(jì)一個(gè)輪詢系統(tǒng)
第　2章 輪詢系統(tǒng)　17
2．0　綜述　18
2．1　輪詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)　18
2．1．1　程序框架　18
2．1．2　調(diào)度　18
2．1．3　典型系統(tǒng)　20
2．2　搭建開發(fā)環(huán)境　20
2．3　啟動(dòng)Mini2440　23
2．3．1　為什么需要啟動(dòng)　23
2．3．2　啟動(dòng)流程　24
2．4　輪詢的實(shí)現(xiàn)　38
2．5　本章小結(jié)　39
習(xí)題2　39
第二部分　設(shè)計(jì)一個(gè)前后臺(tái)系統(tǒng)
第3章　前后臺(tái)系統(tǒng)　41
3．0　綜述　42
3．1　前后臺(tái)系統(tǒng)簡(jiǎn)介　42
3．1．1　應(yīng)用場(chǎng)景　42
3．1．2　運(yùn)行方式　43
3．1．3　性能評(píng)估指標(biāo)　43
3．1．4　前后臺(tái)交互　44
3．1．5　典型系統(tǒng)　44
3．2　中斷和中斷服務(wù)　45
3．2．1　中斷　45
3．2．2　中斷服務(wù)　46
3．3　Arm的中斷機(jī)制　46
3．4　一個(gè)簡(jiǎn)單的S3C2440A中斷服務(wù)　46
3．4．1　中斷返回　47
3．4．2　中斷注冊(cè)　48
3．4．3　狀態(tài)保存和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)　50
3．5　前后臺(tái)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)　51
3．5．1　啟動(dòng)Mini2440　51
3．5．2　后臺(tái)主循環(huán)　51
3．5．3　前臺(tái)中斷處理　53
3．6　本章小結(jié)　55
習(xí)題3　55
第三部分　設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)內(nèi)核
第4章　多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)　57
4．0　綜述　58
4．1　aCoral線程　59
4．1．1　描述線程　60
4．1．2　線程優(yōu)先級(jí)　67
4．2　調(diào)度策略　70
4．2．1　線程調(diào)度分層結(jié)構(gòu)　70
4．2．2　調(diào)度策略分類　71
4．2．3　描述調(diào)度策略　71
4．2．4　查找調(diào)度策略　73
4．2．5　注冊(cè)調(diào)度策略　73
4．3　基本調(diào)度機(jī)制　76
4．3．1　創(chuàng)建線程　76
4．3．2　調(diào)度線程　89
4．3．3　線程退出　100
4．3．4　其他基本機(jī)制　103
4．4　事件處理機(jī)制　110
4．4．1　中斷　110
4．4．2　時(shí)鐘管理　125
4．5　本章小結(jié)　128
習(xí)題4　128
第四部分　設(shè)計(jì)一個(gè)具備基本飛行功能的四軸飛行器
第5章　四軸飛行器飛行基本原理　131
5．0　綜述　132
5．1　四軸飛行器機(jī)體結(jié)構(gòu)　132
5．2　四軸飛行器飛行模式　132
5．2．1　懸停、上升、下降　133
5．2．2　俯仰　133
5．2．3　滾轉(zhuǎn)　134
5．2．4　偏航　134
5．2．5　四軸飛行器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)　135
5．3　飛行控制　136
5．3．1　遙控器發(fā)送控制命令　137
5．3．2　姿態(tài)傳感器確定位姿　137
5．3．3　飛行的反饋控制　138
5．4　用數(shù)學(xué)描述飛行器位姿與運(yùn)動(dòng)　139
5．4．1　剛體在三維空間中的運(yùn)動(dòng)　139
5．4．2　向量的旋轉(zhuǎn)　139
5．4．3　用變換矩陣描述三維剛體旋轉(zhuǎn)與位移　140
5．4．4　用旋轉(zhuǎn)向量描述旋轉(zhuǎn)與平移　142
5．4．5　用歐拉角描述旋轉(zhuǎn)　143
5．4．6　用四元數(shù)描述旋轉(zhuǎn)　144
5．4．7　四元數(shù)與歐拉角的相互轉(zhuǎn)換　146
5．5　姿態(tài)解算　148
5．6　穩(wěn)定性控制　150
5．7　本章小結(jié)　153
習(xí)題5　153
第6章　基于aCoral的四軸飛行器總體設(shè)計(jì)　154
6．0　綜述　155
6．1　選定四軸飛行器機(jī)體　155
6．1．1　核心板　155
6．1．2　支臂　156
6．2　選定嵌入式硬件方案　156
6．3　選定嵌入式操作系統(tǒng)　157
6．4　確定軟件總體結(jié)構(gòu)　158
6．5　本章小結(jié)　159
習(xí)題6　160
第7章　硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)　161
7．0　綜述　162
7．1　理解STM32 Nucleo嵌入式評(píng)估板　162
7．2　擴(kuò)展評(píng)估板　164
7．3　設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)接板　165
7．3．1　確定輸入輸出設(shè)備數(shù)據(jù)　165
7．3．2　確定評(píng)估板與擴(kuò)展板連接方案　165
7．3．3　生成元件庫(kù)　166
7．3．4　繪制轉(zhuǎn)接板原理圖　166
7．3．5　設(shè)計(jì)與制作轉(zhuǎn)接板PCB圖　166
7．3．6　測(cè)試轉(zhuǎn)接板　168
7．4　設(shè)計(jì)一體化控制主板　169
7．5　本章小結(jié)　169
習(xí)題7　169
第8章　軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)　170
8．0　綜述　171
8．1　移植aCoral　171
8．1．1　硬件抽象層移植　172
8．1．2　項(xiàng)目移植　187
8．2　用DARTS設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)　191
8．2．1　DARTS　192
8．2．2　系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖　195
8．2．3　任務(wù)劃分　197
8．2．4　定義任務(wù)間接口　201
8．2．5　任務(wù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)　202
8．2．6　驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)　224
8．2．7　優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)　231
8．3　本章小結(jié)　246
習(xí)題8　246
第五部分　設(shè)計(jì)一個(gè)避障尋徑四軸飛行器
第9章　避障尋徑四軸飛行器軟件
總體設(shè)計(jì)　248
9．0　綜述　249
9．1　選定開發(fā)平臺(tái)　249
9．1．1　經(jīng)緯M100　250
9．1．2　異構(gòu)多核嵌入式平臺(tái)　250
9．1．3　雙目視覺傳感器　252
9．1．4　平臺(tái)物理結(jié)構(gòu)　252
9．2　軟件總體設(shè)計(jì)　253
9．3　本章小結(jié)　257
習(xí)題9　257
第　10章 雙目立體視覺　258
10．0　綜述　259
10．1　雙目立體視覺基本原理　259
10．2　標(biāo)定雙目立體相機(jī)　262
10．2．1　內(nèi)參　262
10．2．2　外參　263
10．2．3　參數(shù)標(biāo)定　264
10．3　評(píng)估雙目立體視覺算法　268
10．4　實(shí)現(xiàn)基于ELAS的雙目立體視覺算法　271
10．4．1　立體匹配模型　271
10．4．2　ELAS立體匹配模型的總體流程　273
10．4．3　使用描述符　274
10．4．4　提取支撐點(diǎn)　276
10．4．5　計(jì)算像素點(diǎn)視差　277
10．5　通過視差圖生成點(diǎn)云圖　279
10．6　本章小結(jié)　280
習(xí)題10　280
第　11章 雙目立體視覺子系統(tǒng)移植與優(yōu)化　282
11．0　綜述　283
11．1　ELAS算法性能評(píng)估　283
11．2　在TK1嵌入式平臺(tái)上移植與優(yōu)化ELAS算法　283
11．2．1　描述符的移植與優(yōu)化　284
11．2．2　支撐點(diǎn)及視差計(jì)算的移植與優(yōu)化　287
11．2．3　像素點(diǎn)視差計(jì)算的移植與優(yōu)化　289
11．2．4　零復(fù)制與GPU共享內(nèi)存　293
11．2．5　視差到點(diǎn)云圖轉(zhuǎn)換的優(yōu)化　296
11．3　雙目立體視覺子系統(tǒng)功能與性能測(cè)試　296
11．4　本章小結(jié)　300
習(xí)題11　300
第　12章 避障與路徑規(guī)劃　301
12．0　綜述　302
12．1　從點(diǎn)云圖中提取障礙物　302
12．2　動(dòng)態(tài)窗口法　304
12．2．1　基本原理　304
12．2．2　飛行器運(yùn)動(dòng)模型　305
12．2．3　生成候選軌跡　306
12．2．4　評(píng)價(jià)候選軌跡　308
12．3　超聲波測(cè)距避障　310
12．4　功能與性能測(cè)試　310
12．4．1　障礙物提取測(cè)試　310
12．4．2　路徑規(guī)劃測(cè)試　311
12．4．3　整體避障與路徑規(guī)劃測(cè)試　313
12．5　本章小結(jié)　314
習(xí)題12　315
第　13章 三維地圖重建　316
13．0　綜述　317
13．1　SLAM在本系統(tǒng)的應(yīng)用　317
13．2　LIBVISO框架　319
13．3　特征匹配與運(yùn)動(dòng)估計(jì)　320
13．4　立體匹配與三維重建　321
13．5　SLAM系統(tǒng)功能測(cè)試　322
13．6　本章小結(jié)　323
習(xí)題13　323
參考文獻(xiàn)　324