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第一章 嵌入式系统概述 1

1.1 嵌入式系统的基础知识 1

1.1.1 嵌入式系统的发展概述 2

1.1.2 嵌入式系统的定义 3

1.1.3 嵌入式系统的特点 5

1.1.4 嵌入式系统的组成 7

1.1.5 嵌入式系统的应用领域 11

1.1.6 嵌入式测量仪器 12

1.2 嵌入式处理器体系结构 14

1.2.1 冯·诺依曼和哈佛结构 14

1.2.2 CISC与RISC 16

1.2.3 流水线技术 19

1.2.4 信息存储的字节顺序 22

1.3 嵌入式系统的实时性 24

1.3.1 嵌入式系统实时性概述 25

1.3.2 嵌入式系统实时性特点 26

1.3.3 实时嵌入式系统分类 28

1.3.4 嵌入式系统实时调度 29

1.3.5 嵌入式系统的实时性设计 30

1.4 嵌入式系统设计与性能评价的方法 32

1.4.1 嵌入式系统的开发与管理 32

1.4.2 嵌入式系统的设计方法 41

1.4.3 性能评价的度量项目 49

1.4.4 嵌入式系统性能的评价方法 51

1.4.5 评估嵌入式处理器的指标 52

1.5 本章小结 53

参考文献 54

思考题 54

第二章 嵌入式处理器 56

2.1 嵌入式处理器概述 56

2.1.1 嵌入式处理器的分类 56

2.1.2 嵌入式处理器的特点与选型方法 58

2.2 MCS-51系列单片机 59

2.2.1 MCS-51单片机的总体结构 59

2.2.2 MCS-51单片机的硬件结构 60

2.2.3 MCS-51单片机的引脚功能 64

2.2.4 MCS-51单片机的外部结构 66

2.2.5 MCS-51单片机的中央处理器 67

2.2.6 MCS-51单片机的存储器配置 70

2.2.7 MCS-51单片机的时钟电路与时序 74

2.2.8 MCS-51单片机的工作方式 77

2.3 MSP430系列单片机 81

2.3.1 MSP430系列单片机概述 81

2.3.2 MSP430系列单片机的结构 84

2.3.3 MSP430系列单片机的指令系统 90

2.3.4 MSP430系列单片机的片内外围模块 96

2.4 PowerPC处理器系列 103

2.4.1 PowerPC处理器系列及特点 103

2.4.2 PowerPC处理器内核的概述 107

2.4.3 PowerPC处理器内核的系统结构 109

2.5 ARM处理器系列 114

2.5.1 ARM处理器的结构介绍 114

2.5.2 ARM处理器系列概述 116

2.5.3 ARM处理器的编程模型 120

2.5.4 ARM处理器的指令系统 122

2.6 TMS320 DSP处理器系列 126

2.6.1 TMS320系列定点DSP处理器 126

2.6.2 TMS320系列浮点DSP处理器 136

2.6.3 TMS320C80多DSP处理器 144

2.7 TLR36480多核处理器 146

2.7.1 TLR36480概述 148

2.7.2 TLR36480的操作方式 153

2.7.3 TLR36480的时钟 157

2.7.4 TLR36480的封装 158

2.8 Nios嵌入式软核处理器 160

2.8.1 SOPC技术简介 160

2.8.2 Nios嵌入式软核体系结构 163

2.8.3 Nios Ⅱ嵌入式软核及开发 173

2.9 本章小结 182

参考文献 183

思考题 184

第三章 嵌入式系统软件与操作系统 186

3.1 嵌入式软件概述 186

3.1.1 嵌入式软件分类 187

3.1.2 嵌入式软件架构 187

3.1.3 设备驱动软件 190

3.1.4 嵌入式中间件 192

3.2 嵌入式操作系统概述 192

3.2.1 嵌入式操作系统概念 192

3.2.2 嵌入式操作系统分类 193

3.2.3 嵌入式Linux操作系统 196

3.2.4 Window CE操作系统 200

3.2.5 μC/OS-Ⅱ操作系统 203

3.2.6 VxWorks操作系统 204

3.2.7 Symbian操作系统 206

3.2.8 Android操作系统 208

3.3 任务管理 212

3.3.1 多道程序技术 212

3.3.2 进程、线程和任务 213

3.3.3 任务的实现 217

3.3.4 任务的调度 223

3.3.5 实时系统调度 230

3.3.6 任务间同步与互斥 234

3.3.7 任务间通信 237

3.4 存储管理 239

3.4.1 存储管理概述 239

3.4.2 存储模式 240

3.4.3 分区存储管理 241

3.4.4 地址映射 246

3.4.5 页式存储管理 249

3.4.6 虚拟存储管理 254

3.5 设备管理 260

3.5.1 设备管理概述 260

3.5.2 I/O控制方式 261

3.5.3 I/O软件 264

3.6 文件管理 266

3.6.1 文件管理概述 266

3.6.2 文件与目录 267

3.6.3 文件系统的实现 269

3.7 本章小结 272

参考文献 272

思考题 273

第四章 嵌入式系统硬件设计 274

4.1 嵌入式系统的存储器设计 274

4.1.1 嵌入式系统存储器概述 274

4.1.2 ROM器件种类与特征 276

4.1.3 RAM器件种类与特征 278

4.1.4 Flash器件种类与特征 283

4.1.5 外部存储器种类与特征 285

4.1.6 存储器件选型 290

4.2 嵌入式系统的输入输出设备 291

4.2.1 常用输入输出设备概述 291

4.2.2 嵌入式系统的A/D器件 293

4.2.3 嵌入式系统的D/A器件 297

4.2.4 嵌入式系统的显示器件 300

4.2.5 红外通信器件 305

4.2.6 蓝牙接口器件 308

4.2.7 1394接口器件 312

4.2.8 键盘及其接口设计 317

4.2.9 触摸屏及其选型 318

4.3 嵌入式系统的通信接口设计 321

4.3.1 串行接口 321

4.3.2 GPIO接口 325

4.3.3 USB接口 328

4.3.4 PCI总线接口 331

4.3.5 PCI-Express接口 335

4.3.6 I2C接口 338

4.3.7 SPI接口 341

4.3.8 以太网络接口 343

4.4 嵌入式系统的电源与时钟设计 349

4.4.1 常见电源器件分类与特点 349

4.4.2 电源接口技术 351

4.4.3 电源管理技术 352

4.4.4 时钟器件及电路设计 356

4.5 电子电路设计与测试 362

4.5.1 硬件电路设计步骤 362

4.5.2 电路板（PCB）设计 363

4.5.3 电子设计自动化简介 368

4.5.4 电子电路的测试 371

4.6 电磁兼容性设计 375

4.6.1 电磁兼容性概述 375

4.6.2 电路板的电磁兼容性设计 380

4.6.3 电磁干扰隔离与抑制技术 387

4.6.4 电磁兼容的一些措施 393

4.7 本章小结 397

参考文献 397

思考题 398

第五章 嵌入式软件设计 400

5.1 嵌入式软件开发概述 400

5.1.1 嵌入式应用系统开发过程 400

5.1.2 嵌入式应用软件开发的特点 402

5.1.3 嵌入式软件开发的挑战 403

5.2 嵌入式程序设计语言 404

5.2.1 嵌入式程序设计语言概述 404

5.2.2 汇编语言 408

5.2.3 面向过程语言 411

5.2.4 面向对象语言 417

5.2.5 汇编、编译程序的基本原理 424

5.3 嵌入式软件开发环境 429

5.3.1 宿主机和目标机 429

5.3.2 嵌入式软件开发工具 431

5.3.3 集成开发环境 444

5.4 嵌入式软件开发方法 448

5.4.1 嵌入式平台选择 448

5.4.2 软件设计 450

5.4.3 编码 455

5.4.4 软件测试 456

5.4.5 软件下载和运行 464

5.5 嵌入式软件移植 465

5.5.1 无操作系统的软件移植 466

5.5.2 带操作系统的软件移植 467

5.5.3 嵌入式应用软件移植 468

5.6 嵌入式系统中并行处理软件的设计 470

5.6.1 并行处理技术概述 470

5.6.2 并行算法的设计 472

5.6.3 并行处理软件 477

5.6.4 并行程序的设计方法 481

5.7 本章小结 488

参考文献 488

思考题 489

第六章 嵌入式应用系统开发实例 490

6.1 MSP430嵌入式系统开发实例 490

6.1.1 MSP430嵌入式系统硬件架构 491

6.1.2 MSP430嵌入式系统软件架构 493

6.1.3 MSP430嵌入式系统单元电路设计 497

6.1.4 MSP430嵌入式系统接口程序设计 503

6.1.5 MSP430嵌入式系统调试 509

6.2 Nios Ⅱ嵌入式软核SOPC设计实例 512

6.2.1 SOPC硬件设计开发流程 512

6.2.2 SOPC硬件开发环境 514

6.2.3 简单Nios Ⅱ嵌入式软核处理器系统硬件框架 515

6.2.4 Quanus Ⅱ软件及其工程创建 520

6.2.5 软核处理器系统模块创建 523

6.2.6 集成Nios Ⅱ系统模块到Quanus Ⅱ工程 540

6.2.7 Nios Ⅱ软核处理器系统编译调试 544

6.3 TLR36480多核处理板开发实例 552

6.3.1 多核处理板硬件架构 553

6.3.2 多核处理板软件架构 555

6.3.3 多核处理板单元电路设计 566

6.3.4 多核处理板程序设计 574

6.3.5 多核处理板调试 584

6.4 本章小结 590

参考文献 590

思考题 591

附录 嵌入式系统资料常见网址 593

1．嵌入式系统硬件资料网上查询方法 593

2．单片机应用资料网上查询方法 594