嵌入式系统体系原理与设计(第2版计算机系列教材)

本书基于多维融合知识 体系展开阐述，系统、全面 阐述了嵌入式计算机系统的 体系、原理与设计方法等内 容。全书共11章，首先介绍 嵌入式系统概念、内涵、组 成、演化及发展趋势，然后 分数字电路与嵌入式硬件、 嵌入式（系统）软件以及嵌 入式系统开发方法三大部分 展开论述。硬件部分阐述嵌 入式系统硬件设计相关的基 础数字电路、（异构）处理 器、存储器、最小系统外围 电路I/O接口扩展等硬件组 件的基本原理和设计方法； 软件部分阐述嵌入式软件的 体系结构与基础组件，嵌入 式（实时）操作系统的典型 模型、服务机制和应用方式 ，以及主流的嵌入式图形库 、文件系统、数据库等系统 软件组件；设计与开发部分 阐述嵌入式软件与系统的开 发机制以及典型的调试、测 试、仿真方法。 本书适合作为高等院校 计算机、软件、物联网、自 动化、电子信息等相关专业 或航空航天航海、智能交通 等相关专业的高年级本科生 、研究生教材，同时也可供 专业设计人员参考。

第1章 概述 1.1 背景延伸：现代信息与计算概念的缘起 1.1.1 麦克斯韦妖、信息与智慧 1.1.2 计算理论与技术的出现 1.1.3 现代计算机技术的诞生与演化 1.1.4 电子通信与网络技术发展 1.2 理解嵌入式系统 1.2.1 计算装置的可嵌入发展 1.2.2 嵌入式系统内涵的演化 1.2.3 相关术语辨析 1.3 嵌入式系统的组成与特点 1.3.1 组成结构 1.3.2 技术特点与发展趋势 1.4 知识体系 1.5 小结 习题 第2章 嵌入式硬件基础 2.1 器件和电路术语及基本元件 2.1.1 器件术语 2.1.2 电路术语 2.1.3 基本元件 2.2 嵌入式系统硬件组成 2.2.1 硬件基本架构模型 2.2.2 处理器子系统 2.2.3 存储子系统 2.2.4 时钟子系统 2.2.5 I/O子系统 2.3 嵌入式系统硬件典型形式 2.3.1 基于通用计算机扩展的嵌入式硬件 2.3.2 基于领域标准模块集成的嵌人式硬件 2.3.3 面向具体产品的专用嵌入式硬件 2.4 硬件设计基本方法 2.4.1 Protel EDA软件 2.4.2 电路设计基本流程 2.4.3 电磁兼容性问题 2.4.4 低功耗问题 2.4.5 嵌入式硬件设计示例 2.5 小结 习题 第3章 嵌入式处理器 3.1 处理器模型与逻辑体系 3.1.1 处理器基本组成模型 3.1.2 典型处理器架构 3.2 嵌入式处理器的类型及特点 3.2.1 嵌入式微控制器 3.2.2 嵌入式微处理器 3.2.3 数字信号处理器 3.2.4 可编程逻辑器件 3.2.5 片上系统 3.2.6 多核、众核处理器 3.3 典型嵌入式处理器体系 3.3.1 ARM架构 3.3.2 MIPS架构 3.3.3 PowerPC架构 3.4 性能评价指标 3.5 小结 习题 第4章 嵌入式存储技术 4.1 基本存储体系与模型 4.1.1 嵌入式系统存储体系 4.1.2 存储器结构模型 4.1.3 存储器基本操作流程 4.1.4 存储器指标 4.2 存储器分类及特性 4.2.1 只读存储器 4.2.2 随机存储器 4.2.3 混合存储器 4.3 存储器测试与验证 4.3.1 可读写存储器的测试 4.3.2 只读存储器测试 4.4 小结 习题 第5章 最小系统与外围电路设计 5.1 理解最小系统 5.2 电源电路 5.2.1 电源电路设计方法 5.2.2 延伸：电源管理与低功耗设计 5.3 复位电路 5.3.1 上电复位 5.3.2 手动复位 5.3.3 看门狗复位 5.3.4 软件复位 5.4 时钟电路 5.4.1 信号源：振荡电路原理 5.4.2 多时钟管理 5.4.3 延伸：时钟管理与低功耗设计 5.5 电路抖动与消抖 5.5.1 抖动现象与危害 5.5.2 硬件消抖 5.5.3 软件消抖 5.6 小结 习题 第6章 接口、总线与网络扩展 6.1 通用I/O与串行总线 6.1.1 GPIO 6.1.2 SPI 6.1.3 SDIO 6.1.4 I2S 6.1.5 I2C 6.1.6 UART与USART 6.2 典型工业总线、背板总线及网络 6.2.1 CAN总线 6.2.2 实时工业以太网 6.2.3 VPX总线 6.3 无线接口与网络 6.3.1 ZigBee 6.3.2 蓝牙 6.3.3 VVlFl 6.3.4 NFC 6.4 小结 习题 第7章 嵌入式软件结构与基础软件组件 7.1 计算系统的启动与运行过程 7.1.1 通用计算机启动过程分析 7.1.2 嵌入式系统启动过程分析 7.2 嵌入式软件结构 7.2.1 基于裸机的嵌入式软件结构 7.2.2 基于嵌入式操作系统的嵌入式软件结构 7.3 基础软件组件 7.3.1 ROM Monitor 7.3.2 BootLoader 7.3.3 BSP 7.3.4 虚拟机监控程序 7.3.5 容器、微服务与云原生 7.4 小结 习题 第8章 嵌入式操作系统及其服务机制 8.1 架构与模型 8.1.1 宏内核、微内核与超微内核 8.1.2 功能模型 8.2 服务机制 8.2.1 基本概念 8.2.2 关于实时 8.2.3 内核服务机制 8.3 典型嵌入式操作系统 8.3.1 RTX51 8.3.2 μC/OS 8.3.3 嵌入式Linux系列 8.3.4 VxWorks 8.3.5 SylixOS 8.3.6 鸿蒙操作系统 8.3.7 其他嵌入式操作系统 8.4 小结 习题 第9章 嵌入式软件组件 9.1 嵌入式图形库与图形组件 9.1.1 μC/GUI与emwin 9.1.2 Nano-X Window 9.1.3 MiniGUI 9.1.4 Qt 9.1.5 可编程图形界面屏 9.2 嵌入式文件系统 9.2.1 JFFS/JFFS2 9.2.2 YAFFS/YAFFS2 9.2.3 UBIFS 9.2.4 只读文件系统 9.2.5 RAM文件系统 9.3 嵌入式数据库 9.3.1 SQLite 9.3.2 Berkelev DB 9.3.3 eXtremeDB 9.4 嵌入式网络协议栈 9.5 小结 习题 第10章 嵌入式应用软件设计方法 10.1 嵌入式应用软件典型