嵌入式系统设计原理及应用

第1章 绪论

1.1 什么叫嵌入式系统

1.2 嵌入式系统的特点

1.2.1 嵌入式系统的要求

1.2.2 嵌入式系统的核心

1.2.3 嵌入式系统设计所面临的问题

1.3 嵌入式系统的设计过程

1.3.1 需求分析与规格说明

1.3.2 体系结构设计

1.3.3 构件设计

1.3.4 系统集成

第2章 嵌入式微处理器体系结构

2.1 ARM9简介

2.1.1 ARM9的结构特点

2.1.2 ARM9指令集特点

2.1.3 ARM9的工作模式

2.2 ARM9的存储组织结构

2.2.1 大端存储和小端存储

2.2.2 I/O接口的访问方式

2.2.3 内部寄存器

2.3 ARM9的异常

2.3.1 类型及向量地址

2.3.2 优先级

2.3.3 进入异常和退出异常

2.4 ARM9汇编指令

2.4.1 寻址方式

2.4.2 寄存器装载及存储指令

2.4.3 算术和逻辑指令

2.4.4 比较指令

2.4.5 分支指令

2.4.6 软件中断指令

第3章 嵌入式系统的存储系统

3.1 存储器组织及接口方式

3.1.1 随机存储器组织

3.1.2 只读存储器组织

3.2 存储器接口设计

3.2.1 SRAM的接口设计

3.2.2 DRAM的接口设计

3.2.3 NAND Flash的接口设计

3.3 高速缓存机制

3.3.1 高速缓存机制原理

3.3.2 数据替换策略

3.3.3 数据一致性

3.3.4 高速缓存性能分析

3.4 虚拟存储机制

3.4.1 虚拟内存技术原理

3.4.2 一个具体实例

第4章 嵌入式系统的接口设计

4.1 接口控制方式

4.1.1 程序查询方式

4.1.2 中断方式

4.1.3 I/O接口的寻址

4.2 通用并行I/O接口

4.2.1 GPIO的一般性原理

4.2.2 一个具体的GPIO

4.2.3 GPIO设计实例

4.3 定时/计数器部件

4.3.1 定时/计数器的原理

4.3.2 一个具体的定时器

4.3.3 定时器的设计实例

4.3.4 看门狗电路

4.4 人机接口

4.4.1 键盘接口设计

4.4.2 LED显示器接口设计

4.4.3 LCD显示器接口设计

6.3.4 USB设备

6.3.5 实例——$3C2410的USB接口部件

6.4 嵌入式TCP／IP网络

6.4.1 嵌入式TCP／IP协议实现的特点

6.4.2 以太网及TCP／IP协议

6.4.3 嵌入式TCP／IP实现

6.5 基于网络设计的性能分析

6.5.1 通信分析

6.5.2 系统性能分析

6.5.3 网络分配和调度

第5章 嵌入式系统软件平台

5.1 嵌入式系统软件概述

5.1.1 嵌入式软件平台的发展

5.1.2 嵌入式软件开发特点

5.1.3 嵌入式Linux

5.2 嵌入式操作系统移植

5.2.1 启动引导程序的移植

5.2.2 Linux内核移植

5.3 文件系统移植

5.3.1 Linux文件系统结构及类型

5.3.2 Linux文件系统的原理

5.3.3 Linux文件系统的创建

5.4 设备驱动

5.4.1 设备管理机制

5.4.2 设备驱动原理

5.4.3 驱动程序开发实例

5.5 其他嵌入式操作系统

5.5.1 UC／OS-Ⅱ

5.5.2 VXWorks

第6章 嵌入式网络技术

6.1 分布式嵌入式系统结构

6.1.1 网络结构

6.1.2 通信方式

6.2 常规嵌入式系统网络

6.2.1 异步串行通信网络

6.2.2 I2C总线

6.2.3 CAN总线

6.3 USB网络

6.3.1 USB的概念及特点

6.3.2 USB总线体系结构

6.3.3 USB主机

第7章 嵌入式系统设计和分析

7.1 系统设计的形式化方法

7.1.1 统一建模语言

7.1.2 结构描述

7.1.3 行为描述

7.2 嵌入式系统设计范型

7.2.1 状态机设计范型

7.2.2 循环队列设计范型

7.3 编程模型

7.3.1 数据流图

7.3.2 控制／数据流图

7.4 程序执行时间的分析与优化

7.4.1 执行时间的描述

7.4.2 性能分析

7.4.3 优化执行速度

7.5 能量和功率的分析与优化

7.5.1 程序功耗分析

7.5.2 功耗优化

7.6 程序长度的分析与优化

7.6.1 数据的影响

7.6.2 代码的影响

第8章 系统设计实例

8.1 实例一：数字式时钟

8.1.1 系统需求

8.1.2 规格说明

8.1.3 系统体系结构

8.1.4 构件设计与测试

8.2 实例二：医用心电仪

8.2.1 系统需求

8.2.2 需求分析

8.2.3 静态结构模型

8.2.4 动态行为模型

8.2.5 物理模型

8.2.6 小结

8.3 实例三：嵌入式Web服务器

8.3.1 嵌入式Web服务器结构

8.3.2 嵌入式Web服务器的设计

8.3.3 基于嵌入式Web的应用结构

8.3.4 基于嵌入式Web的应用程序设计

8.3.5 小结

附录 AUML元素、关系、符号

参考文献

本书从嵌入式系统设计及平台构建角度，全面地介绍嵌入式系统的软硬件平台设计方法。书中以基于ARM9微处理器核的S3C2410芯片为背景，首先介绍嵌入式系统硬件平台设计技术即接口技术，然后介绍软件平台的构建方法以及网络接口的设计方法，最后从方法学角度介绍复杂嵌入式系统的设计方法。书中讲述具体的嵌入式微处理器的目的是使其原理概念具体化，从而避免抽象、深奥。本书从具体的案例中归纳出了具有普遍指导意义的嵌入式系统设计原理和方法，所讨论的原理及概念并不仅仅对S3C2410微处理器有用，而且适用于多种不同的微处理器。本书内容丰富，图文并茂，讲解深入浅出,适合作为计算机科学与技术、电子工程、通信工程等专业的高年级本科生或硕士研究生相关课程的教材。

《普通高等教育“十一五”国家级规划教材·高等院校信息技术规划教材：嵌入式系统设计原理及应用（第2版）》特色：
本书全面系统地介绍了嵌入式系统硬、软件平台构建原理及技术。
采用了自底向上的描述手段，先后介绍了硬件平台构建技术、软件平台构建技术、嵌入式网络技术，以及嵌入式系统的设计方法学。
采用了原理描述加设计实例的方法，以S3C2410嵌入式微处理器芯片为背景，这样做将使得原理概念具体化，而不至于抽象、深奥。
本书适合作为计算机科学与技术、电子工程、通信工程等专业的高年级本科生或低年级研究生嵌入式原理相关课程的教材。