嵌入式系统(硬件软件及软硬件协同原书第2版)/计算机科学丛书

这是一本系统讲解嵌入式系统架构的书。讲述了板级和FPGA级两种典型架构。全书分为三个部分，第壹部分主要介绍了嵌入式系统。第二部分介绍嵌入式系统的硬件开发。第三部分介绍嵌入式系统的软件开发。第四部分介绍软硬件协同开发。

塔米·诺尔加德（Tammy Noergaard），特别有资格撰写全方位介绍嵌入式系统的书籍。她从业以来，在产品开发、系统设计和整合、运营、销售、市场营销以及培训方面都获得了丰富的经验。她拥有使用多种硬件平台、操作系统、中间件以及编程语言的设计经验。Tammy曾经是索尼公司开发和测试用于模拟电视机嵌入式软件的首席软件工程师，并且曾负责管理和培训新的嵌入式工程师和程序员。她在日本以及加利福尼亚州帮助开发的电视机曾在《消费者报道》杂志上被评为第一名。她已经在国际上从事咨询顾问工作多年，服务的公司包括Esmertec和WindRiver等，并曾在加州大学伯克利分校、斯坦福大学担任工程课程的客座讲师，曾应丹麦奥尔胡斯大学的邀请，为专业人士和学生做技术讲座。Tammy多年来多次在嵌入式互联网会议以及圣何塞的Java用户小组做专业报告。最近，她以其专业经验在丹麦帮助其他团队成员和组织成功建立一流的嵌入式系统。

出版者的话 第1版推荐序 致谢 关于作者 第一部分　嵌入式系统简介 第1章　嵌入式系统设计的系统化方法 2 1.1　什么是嵌入式系统 2 1.2　嵌入式系统的体系结构简介 3 1.3　嵌入式系统模型 5 1.4　为什么使用整体化、体系结构化的系统工程方法？黄金法则是什么 6 1.5　小结 11 习题 11 尾注 13 第2章　了解设计标准 14 2.1　编程语言概述及其标准示例 20 2.1.1　影响嵌入式系统体系结构的编程语言示例：脚本语言、Java和.NET 22 2.1.2　垃圾回收机制 25 2.1.3　处理Java字节码 27 2.2　标准与网络 30 2.2.1　互连设备间的距离 30 2.2.2　物理介质 31 2.2.3　网络架构 33 2.2.4　OSI模型 33 2.3　基于多种标准的设备示例：数字电视（DTV） 43 2.4　小结 55 习题 56 尾注 57 第二部分　嵌入式硬件 第3章　嵌入式硬件的组件和嵌入式系统板 60 3.1　学习硬件的第一节课：学习读懂原理图 60 3.2　嵌入式系统板和冯·诺依曼模型 63 3.3　给硬件供电 65 3.4　基础硬件材料：导体、绝缘体和半导体 67 3.5　电路板上和芯片中常见的无源元件：电阻器、电容器和电感器 70 3.5.1　电阻器 70 3.5.2　电容器 73 3.5.3　电感器 74 3.6　半导体以及处理器和存储器的有源构建模块 75 3.6.1　二极管 75 3.6.2　晶体管 76 3.6.3　从基本的门电路构建出更复杂的电路 80 3.6.4　时序逻辑和时钟 81 3.7　全部整合到一起：集成电路 83 3.8　小结 85 习题 85 尾注 89 第4章　嵌入式处理器 90 4.1　ISA体系结构模型 92 4.1.1　功能 92 4.1.2　ISA模型 97 4.2　处理器内部设计 102 4.2.1　中央处理单元 104 4.2.2　片上存储器 115 4.2.3　处理器I/O 124 4.2.4　处理器总线 141 4.3　处理器性能 142 4.4　阅读处理器的数据手册 144 4.5　小结 153 习题 153 尾注 155 第5章　板载存储器 156 5.1　ROM 159 5.2　RAM 162 5.3　辅助存储器 168 5.4　外部存储器的存储管理 171 5.5　板载存储器及其性能 172 5.6　小结 173 习题 173 尾注 174 第6章　板载 I/O 175 6.1　数据管理：串行I/O与并行I/O 177 6.1.1　串行I/O 177 6.1.2　并行I/O 184 6.2　互连I/O组件 191 6.2.1　互连I/O设备和嵌入式系统板 191 6.2.2　互连I/O控制器和主CPU 193 6.3　I/O与性能 193 6.4　小结 194 习题 194 尾注 197 第7章　板载总线 198 7.1　总线仲裁和时序 199 7.2　将总线与其他板载组件集成 206 7.3　总线性能 207 7.4　小结 207 习题 208 尾注 209 第三部分　嵌入式软件介绍 第8章　设备驱动程序 213 8.1　示例1：中断处理的设备驱动程序 216 8.1.1　中断优先级 218 8.1.2　上下文切换 221 8.1.3　中断设备驱动程序伪代码示例 222 8.1.4　中断处理及其性能 228 8.2　示例2：存储器设备驱动程序 229 8.3　示例3：板载总线设备驱动程序 246 8.4　板载I/O驱动程序示例 251 8.4.1　示例4：初始化以太网驱动程序 251 8.4.2　示例5：初始化RS-232驱动程序 264 8.5　小结 268 习题 268 尾注 270 第9章　嵌入式操作系统 271 9.1　什么是进程 274 9.2　多任务和进程管理 276 9.2.1　进程实现 276 9.2.2　进程调度 285 9.2.3　任务间通信和同步 294 9.3　内存管理 299 9.3.1　用户存储空间 300 9.3.2　内核存储空间 308 9.4　I/O和文件系统管理 309 9.5　操作系统标准示例：POSIX 310 9.6　操作系统性能指南 312 9.7　选择正确的嵌入式操作系统以及BSP 312 9.8　小结 313 习题 314 尾注 316 第10章　中间件和应用软件 317 10.1　什么是中间件 317 10.2　什么是应用程序 319 10.3　中间件示例 319 10.4　应用层软件示例 345 10.4.1　FTP客户端应用软件示例 346 10.4.2　SMTP和电子邮件示例 348 10.4.3HTTP客户端和服务器示例 352 10.4.4　对应用整合的简要说明 354 10.5　小结 358 习题 358 尾注 360 第四部分　系统整合：设计与开发 第11章　定义系统：创建体系结构和设计文档化 362 11.1　创建嵌入式系统体系结构 363 11.1.1　阶段1：打好坚实的技术基础 364 11.1.2　阶段2：了解嵌入式系统的体系结构业务周期 364 11.1.3　阶段3：详细描述体系结构的模式和参考模型 372 11.1.4　阶段4：创建体系结构的框架 378 11.1.5　阶段5：体系结构的文档化 380 11.1.6　阶段6：对体系结构进行分析和评估 381 11.2　小结 382 习题 383 尾注 384 第12章　嵌入式系统设计的最后阶段：实现和测试 385 12.1　设计的实现 385 12.1.1　主要的软件实用工具：在编辑器或IDE中编写代码 386 12.1.2　CAD和硬件 387 12.1.3　翻译工具：预处理器、解释器、编译器和链接器 388 12.1.4　调试工具 390 12.1.5　系统启动 396 12.2　对设计的质量保证和测试 403 12.3　结论：维护与嵌入式系统及其他 406 习题 406 尾注 407 附录A　项目和练习 408 附录B　原理图符号 423