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目录 1

第1章 嵌入式系统介绍 1

1-1 嵌入式系统的概述 2

1-1-1 嵌入式系统的发展历史 3

1-1-2 嵌入式系统的组成 5

1-1-3 嵌入式系统的应用趋势 6

1-2 嵌入式运算 8

1-2-1 使用嵌入式系统的因素 9

1-2-2 嵌入式系统的设计考虑 10

1-2-3 嵌入式系统的设计挑战 11

1-2-4 嵌入式系统设计能力 12

1-3 分布式嵌入式系统 13

1-3-1 具有网络能力的嵌入式系统 15

1-3-2 因特网能力的嵌入式系统 16

1-4 信息家电 16

1-4-1 信息家电的兴起 16

1-4-2 信息家电的产品 18

1-4-3 信息家电的功能 19

学习评测 20

1-5 总结 20

第2章 嵌入式系统的未来战场——数字家庭 23

2-1 无所不在运算 24

2-1-1 材料与制造科技 25

2-1-2 智能型软件设计 26

2-1-3 传感器技术 27

2-1-4 网络合作能力 28

2-2 蓝色家电 29

2-2-1 信息蓝色家电 29

2-2-2 娱乐蓝色家电 32

2-2-3 通信蓝色家电 34

2-2-4 家庭自动化产品 36

2-3 数字家庭的标准 37

2-3-1 标准统合的需求 38

2-3-2 数字家庭产品的技术 38

2-3-3 数字家庭的远景 42

2-4 总结 43

学习评测 43

第3章 嵌入式系统的系统设计 45

3-1-1 设计过程 46

3-1 设计方法论 46

3-1-2 设计流程的方法 48

3-2 需求分析 51

3-3 规格 52

3-4 系统分析与架构设计 56

3-4-1 方块图 56

3-4-2 CRC卡片 57

3-5 设计硬件与软件组件 58

3-7-1 质量保证技术 59

3-7 质量保证 59

3-6 系统集成 59

3-7-2 确认规范 60

3-7-3 设计复审 62

3-7-4 衡量驱动质量保证 63

3-8 总结 64

学习评测 64

第4章 嵌入式系统微处理器 67

4-1 嵌入式系统微处理器的发展 68

4-1-1 8位微处理器 69

4-1-2 16位微处理器 70

4-2 微处理器的基本架构 71

4-1-3 32位以上的微处理器 71

4-3 协同微处理器 72

4-4 精简指令集架构微处理器 72

4-4-1 CISC与RISC架构的比较 73

4-4-2 ARM RISC架构微处理器 73

4-4-3 ARM架构程序模型 75

4-5 数字信号处理器 78

4-5-1 数字信号处理器简介 79

4-5-3 德州仪器公司TMS320 DSP微处理器 80

4-5-2 DSP微处理器的应用 80

4-6 超长指令集微处理器 82

4-7 SoC嵌入式系统微处理器 83

4-7-1 SoC微处理器简介 83

4-7-2 SoC微处理器的设计开发 84

4-7-3 快速的SoC微处理器设计与制造 85

4-8 高级集成型微处理器 86

4-8-1 RISC结合DSP的SoC微处理器 86

4-8-2 Intel PCA个人数字化嵌入式系统 87

4-9 总结 89

学习评测 90

第5章 硬件周边设备 91

5-1 输入／输出设备 92

5-1-1 输入设备 93

5-1-2 输出设备 95

5-2 输出与输入传输接口 96

5-2-1 链表协议 96

5-2-2 并列协议 101

5-2-3 无线协议 101

5-3 内存 103

5-3-1 只读存储器 104

5-3-2 掩模只读存储器 104

5-3-3 一次可编程只读存储器 105

5-3-4 可擦除式可编程只读存储器 106

5-3-5 电子消除式可编程只读存储器 108

5-3-6 随机存取内存 109

5-4 便携式嵌入式系统电源系统 110

5-4-1 便携式嵌入式系统电源的要求 111

5-4-2 智能型电池系统 111

5-5 扩充设备 112

5-5-1 PCMCIA扩充设备 113

5-5-2 CF扩充设备 113

5-5-3 SD扩充设备 114

5-5-4 MS扩充设备 114

5-6 总结 115

学习评测 115

第6章 软硬件接口 117

6-1 微处理器的软硬件接口 118

6-1-1 微处理器的组织与架构 118

6-1-2 微处理器指令集架构 121

6-1-3 微处理器的数据流路径／控制单元 124

6-2 总线架构 129

6-2-1 总线类与协议 129

6-2-2 总线存取方式 131

6-3 直接内存访问 132

6-3-1 直接内存访问原理 132

6-3-2 直接内存访问设计 133

6-4 高速缓存单元 134

6-4-1 高速缓存的原理 134

6-4-2 增加高速缓存的命中率 136

6-5 内存管理单元 138

6-6 寄存器与周边 141

6-6-1 寄存器组件 141

6-6-2 驱动程序与寄存器 144

6-6-3 中断与异常 145

6-7 软硬件接口范例 147

6-7-1 AMBA接口介绍 147

6-7-2 AMBA接口范例 153

6-8 总结 156

学习评测 157

第7章 嵌入式操作系统 159

7-1 嵌入式操作系统概论 160

7-2 进程与线程 164

7-2-1 进程、线程与工作 164

7-2-2 线程的状态 169

7-3 调度 173

7-4 实时系统调度算法 177

7-4-1 实时系统定义 177

7-4-2 固定式优先级调度法——比率单调调度法 178

7-4-3 动态优先级调度法 180

7-5 上下文切换 181

7-6 内部进程通信 185

7-7 内存管理 188

7-7-1 管理内存 188

7-7-2 内存分配 191

7-7-3 虚拟内存 192

7-7-4 内存回收 194

7-8 嵌入式操作系统范例 195

7-8-1 WinCE.Net 196

7-8-2 Symbian OS 198

7-8-3 VxWorks 201

7-8-4 Nucleus 203

7-9 总结 206

学习评测 206

第8章 系统开发、仿真与调试 209

8-1 系统开发流程 210

8-1-1 编译器 211

8-1-2 汇编器 215

8-1-3 链接器 217

8-2 开机程序 222

8-3 硬件抽象层 225

8-3-1 硬件抽象层的定义与任务 225

8-3-2 硬件抽象层的设计 226

8-4 系统仿真 227

8-4-1 软件仿真 227

8-4-2 硬件仿真 230

8-5 系统调试 231

8-5-1 软件调试环境 233

8-5-2 硬件调试环境 234

8-6 总结 236

学习评测 237

第9章 性能评测、程序最佳化与测试 239

9-1 性能评测 240

9-1-1 性能测量 240

9-1-2 分析程序执行时间 241

9-1-3 追踪程序执行 244

9-2 程序最佳化 246

9-2-1 循环最佳化 246

9-2-2 高速缓存最佳化 248

9-2-3 省电最佳化 250

9-2-4 程序空间最佳化 251

9-3 程序测试 252

9-3-1 明箱测试 253

9-3-2 黑箱测试 256

9-3-3 性能测试 257

9-4 总结 257

学习评测 258

第10章 VLSI设计与系统单芯片 261

10-1-1 芯片生产技术概要 262

10-1 芯片生产技术与CMOS VLSI设计 262

10-1-2 CMOS VLSI设计 263

10-2 常见芯片应用种类与设计方法介绍 266

10-2-1 模拟电路、数字电路与混合信号电路分类 266

10-2-2 VLSI设计方法介绍 267

10-2-3 VLSI设计流程 271

10-3 系统单芯片技术 273

10-3-1 系统单芯片开发流程 274

10-3-2 SoC系统架构设计 277

10-4 平台式设计流程及分类 278

10-5 总结 282

学习评测 283

第11章 可编程逻辑系统 285

11-1 IC制造流程与分类 286

11-2 可编程逻辑设备 287

11-3 复杂可编程逻辑设备 289

11-3-1 CPLD基本原理 289

11-3-2 CPLD的硬件架构 291

11-4 现场可编程门数组 294

11-4-1 FPGA的基本原理 294

11-4-2 FPGA的硬件架构 296

11-5 CPLD/FPGA电路开发流程 300

11-5-1 CPLD/FPGA开发环境 300

11-5-2 设计输入 302

11-5-3 项目编辑 304

11-5-4 设备规划 304

11-6 CPLD/FPGA的选择 305

11-7 总结 306

学习评测 306

第12章 软硬件协同设计与验证 309

12-1 软硬件协同设计的现况 310

12-1-1 软硬件协同设计的概念 311

12-1-2 软硬件协同设计流程 312

12-2 系统规范描述语言 314

12-3 系统模型的建立 315

12-3-1 系统模型的用途 315

12-3-2 常见系统模型语言介绍 316

12-4 软硬件分割 322

12-4-1 系统软硬件分割的考虑 322

12-4-2 通过计算机辅助工具进行软硬件分割 324

12-5 软硬件自动组合技术 325

12-6 软硬件协同模拟 326

12-6-1 软件程序的模拟环境 327

12-6-2 硬件电路的模拟环境 327

12-6-3 软硬件协同模拟 328

12-7 现有软硬件协同设计环境介绍 328

12-7-1 VisualSpec介绍 328

12-7-2 System Studio介绍 330

12-8 总结 333

学习评测 333

第13章 系统开发平台实例 335

13-1 如何选择开发平台 336

13-2 ARM Integrator介绍 337

13-2-1 Integrator主机板介绍 337

13-2-2 Integrator核心模块介绍 339

13-2-3 Integrator逻辑模块介绍 341

13-3 ARM Integrator开发环境介绍 342

13-3-1 ARM Development Suite 342

13-3-3 Multi-ICE 344

13-4 ARM Integrator应用开发实例 344

13-3-2 ARM Firmware Suite 344

13-4-1 逻辑模块硬件部分的编译 345

13-4-2 核心模块软件部分的编译与CodeWarrior介绍 347

13-5 Altera Excalibur SOPC开发平台介绍 350

13-5-1 NIOS可程序化CPU 351

13-5-2 ARM 922T介绍 351

13-5-3 Excalibur开发工具包 352

13-6 Altera Excalibur应用开发实例 354

13-6-1 Altera SOPC Builder介绍 354

13-6-2 SOPC Builder操作环境 354

13-6-3 SOPC应用系统的开发 360

13-7 总结 364

学习评测 364

第14章 嵌入式Linux开发环境 367

14-1 Linux系统的发展 368

14-1-1 桌上型Linux系统与嵌入式Linux系统 369

14-1-2 具有MMU与non-MMU系统 370

14-1-3 嵌入式Linux的产品 371

14-2 嵌入式Linux的发展环境 372

14-2-2 开机流程 373

14-2-1 跨平台编译环境 373

14-2-3 设置核心 374

14-2-4 外围设备驱动程序 375

14-2-5 文件系统 377

14-2-6 窗口系统 379

14-3 实时Linux系统 381

14-3-1 核心修改 382

14-3-2 应用程序修正 384

14-4 应用实例 384

14-4-1 Familiar项目 385

14-5 总结 387

14-4-2 PocketLinux项目 387

学习评测 388

第15章 嵌入式Java技术 389

15-1 Java的概念 390

15-1-1 Java平台结构 390

15-1-2 Java世界简介 392

15-1-3 Java Card简介 396

15-1-4 Java Chip简介 397

15-2-1 Java虚拟机与配置 399

15-2 Java 2微型版 399

15-2-2 CLDC技术与框架 400

15-2-3 CDC技术 409

15-3 总结 410

学习评测 411

附录A Verilog程序语法基本介绍 413

A-1 Verilog介绍 414

A-2 Verilog模块 414

A-3 Verilog Logic、Data Type、Number、Operator 416

A-5 Verilog structural style modeling 418

A-4 Verilog Hierachy 418

A-6 Verilog data flow style modeling 420

A-7 Verilog behavior style modeling 420

A-8 1 bit Full Adder Design Example 425

A-9 AHB接口相关的电路 427

附录B ARM指令集介绍 433

B-1 Processor Mode与Register File 434

B-2 Instruction Format 438

B-3 Arithmetic Instructions 440

B-5 Shift Instructions 441

B-4 Logic Instructions 441

B-6 Compare Instructions 442

B-7 Branch Instructions 443

B-8 Move Instructions 444

B-9 Single Load/Store Instructions 444

B-10 Block Data Transfer Instructions 446

B-11 Coprocessor Instructions 448

B-12 Others 449

附录C UML简介 451

附录D 参考数据 461

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