嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師教程（全國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)與軟件專業(yè)技術(shù)資格水平考試指定用書(shū)）

第1章  嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)    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(shí)時(shí)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(chǔ)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(shí)序邏輯電路    35
1.3.3  總線電路及信號(hào)驅(qū)動(dòng)    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(yùn)算基礎(chǔ)    61
1.4.1  進(jìn)位計(jì)數(shù)制與轉(zhuǎn)換    61
1.4.2  計(jì)算機(jī)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(cuò)控制編碼    70
1.5  嵌入式系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)    77
1.5.1  度量項(xiàng)目    77
1.5.2  評(píng)價(jià)方法    79
1.5.3  評(píng)估嵌入式系統(tǒng)處理器的主
要指標(biāo)    81
第2章  嵌入式微處理器與接口知識(shí)    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(diǎn)    86
2.1.3  典型16位微處理器的結(jié)構(gòu)
和特點(diǎn)    94
2.1.4  典型32位微處理器的結(jié)構(gòu)
和特點(diǎn)    97
2.1.5  DSP處理器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)    112
2.1.6  多核處理器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)    118
2.2  嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)體系    124
2.2.1  存儲(chǔ)器系統(tǒng)概述    124
2.2.2  嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)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(chǔ)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(wú)線以太網(wǎng)基本原理與
結(jié)構(gòu)    213
2.5.5  藍(lán)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(jì)基礎(chǔ)    227
2.7.1  電路設(shè)計(jì)    227
2.7.2  PCB電路設(shè)計(jì)    229
2.7.3  電子設(shè)計(jì)    236
2.7.4  電子電路測(cè)試    241
第3章  嵌入式系統(tǒng)軟件及操作
系統(tǒng)知識(shí)    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(dòng)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(jiàn)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(jìn)程、線程和任務(wù)    262
3.3.3  任務(wù)的實(shí)現(xiàn)    270
3.3.4  任務(wù)的調(diào)度    277
3.3.5  實(shí)時(shí)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(chǔ)管理    301
3.4.1  存儲(chǔ)管理概述    301
3.4.2  實(shí)模式與保護(hù)模式    302
3.4.3  分區(qū)存儲(chǔ)管理    305
3.4.4  地址映射    311
3.4.5  頁(yè)式存儲(chǔ)管理    315
3.4.6  虛擬存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)    338
第4章  嵌入式軟件程序設(shè)計(jì)    343
4.1  嵌入式軟件開(kāi)發(fā)概述    343
4.1.1  嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程    343
4.1.2  嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的特點(diǎn)    343
4.1.3  嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的挑戰(zhàn)    345
4.2  嵌入式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言    346
4.2.1  程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言概述    346
4.2.2  匯編語(yǔ)言    351
4.2.3  面向過(guò)程的語(yǔ)言    355
4.2.4  面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)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(kāi)發(fā)環(huán)境    374
4.3.1  宿主機(jī)、目標(biāo)機(jī)    375
4.3.2  嵌入式軟件開(kāi)發(fā)工具    376
4.3.3  集成開(kāi)發(fā)環(huán)境    384
4.4  嵌入式軟件開(kāi)發(fā)    388
4.4.1  嵌入式平臺(tái)選型    388
4.4.2  軟件設(shè)計(jì)    390
4.4.3  嵌入式程序設(shè)計(jì)    396
4.4.4  編碼    399
4.4.5  測(cè)試    402
4.4.6  下載和運(yùn)行    410
4.5  嵌入式軟件移植    412
4.5.1  無(wú)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(kāi)發(fā)與維護(hù)知識(shí)    417
5.1  系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程及其項(xiàng)目管理    417
5.1.1  系統(tǒng)開(kāi)發(fā)生命周期各階段的
目標(biāo)和任務(wù)的劃分方法    417
5.1.2  系統(tǒng)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目管理基礎(chǔ)知識(shí)及
其常用管理工具使用方法    421
5.1.3  系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具與環(huán)境知識(shí)    425
5.2  系統(tǒng)分析基礎(chǔ)知識(shí)    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(shuō)明書(shū)的編寫
方法    443
5.3  系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)    447
5.3.1  傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法    447
5.3.2  實(shí)時(shí)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)    449
5.3.3  軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法    452
5.4  系統(tǒng)實(shí)施知識(shí)    461
5.4.1  系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)    461
5.4.2  系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)    472
5.4.3  系統(tǒng)測(cè)試    475
5.5  系統(tǒng)維護(hù)知識(shí)    480
5.5.1  系統(tǒng)運(yùn)行管理    480
5.5.2  系統(tǒng)維護(hù)知識(shí)    484
5.5.3  系統(tǒng)評(píng)價(jià)知識(shí)    487
第6章  嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)    490
6.1  嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)    490
6.2  嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)    496
6.2.4  嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)    498
6.2.5  系統(tǒng)集成和測(cè)試    503
6.3  設(shè)計(jì)示例：嵌入式數(shù)控系統(tǒng)    503
6.3.1  數(shù)控系統(tǒng)簡(jiǎn)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(jì)    506
6.3.4  硬件設(shè)計(jì)    509
6.3.5  軟件設(shè)計(jì)    521
6.3.6  系統(tǒng)集成與測(cè)試    527