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嵌入式系统技术(第二版)

“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材

作者:
张晓林
定价:
75.00元
ISBN:
978-7-04-047328-5
版面字数:
1000.000千字
开本:
16开
全书页数:
暂无
装帧形式:
平装
重点项目:
“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材
出版时间:
2017-08-01
读者对象:
高等教育
一级分类:
电气/电子信息/自动化类
二级分类:
电气/自动化专业课
三级分类:
嵌入式系统

本书是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材,是关于嵌入式系统设计、应用技术的最新教程,在普通高等教育“十一五”国家级规划教材《嵌入式系统技术》一版的基础上,根据教学基本要求修订而成的。全书分上、下两篇。上篇为理论和技术教材,首先概述了嵌入式系统的基本原理、开发流程,并介绍了各类软硬件设计方法;其次,对典型的32位微处理器体系结构ARM进行了详细介绍,并讨论了SoC设计以及移动处理器芯片;再次,介绍了嵌入式Linux操作系统和VxWorks实时操作系统。下篇为实验讲义,分为基本实验、综合实验和专题实验,内容涵盖Linux开发环境搭建,内核编译、Qt移植、MPlayer播放器移植、IntelEdisonIOT开发环境、基于Android操作系统的越界报警实验、基于Leon3的SoC一体化开发平台,VxWorks集成开发平台,充分结合了嵌入式系统开发实验教授实际的开发经验。本书概念清晰、图文并茂,将嵌入式系统的设计与软硬件实现、工程应用很好地结合在一起,具有系统性、先进性和实用性的特点。

本书知识覆盖面宽,适用范围广,可作为理工类大学相关专业本科生和研究生的教材,对于嵌入式系统设计领域的技术人员也具有很好的参考价值。

  • 前辅文
  • 上 篇
    • 第一章 概况
      • 1.1 嵌入式系统的基本概念
        • 1.1.1 嵌入式系统的概念和基本组成
        • 1.1.2 嵌入式系统发展新趋势和新技术
      • 1.2 嵌入式处理器
        • 1.2.1 冯·诺依曼结构与哈佛结构
        • 1.2.2 CISC与RISC
        • 1.2.3 流水线技术
        • 1.2.4 信息存储的字节顺序
        • 1.2.5 基于ARM架构的嵌入式处理器
        • 1.2.6 基于MIPS架构的嵌入式微处理器
        • 1.2.7 基于PowerPC架构的嵌入式微处理器
        • 1.2.8 数字信号处理器(DSP)
        • 1.2.9 嵌入式微控制单元(MCU)
        • 1.2.10 嵌入式SoC
        • 1.2.11 嵌入式处理器的发展趋势
      • 1.3 嵌入式系统中的操作系统(EOS)
        • 1.3.1 嵌入式Linux操作系统
        • 1.3.2 Windows CE操作系统
        • 1.3.3 VxWorks操作系统
        • 1.3.4 其他嵌入式操作系统
        • 1.3.5 嵌入式实时操作系统的发展前景
      • 1.4 嵌入式系统的性能评价
        • 1.4.1 度量项目
        • 1.4.2 评价方法
        • 1.4.3 嵌入式系统处理器评估的主要指标
      • 思考题
    • 第二章 系统设计与实现的方法
      • 2.1 嵌入式系统总体设计方案
        • 2.1.1 嵌入式系统开发流程及特点
        • 2.1.2 嵌入式硬件系统开发
        • 2.1.3 嵌入式软件系统开发
      • 2.2 嵌入式系统中的调试与测试技术
        • 2.2.1 嵌入式系统硬件的调试与测试技术
        • 2.2.2 嵌入式系统软件的调试与测试技术
      • 思考题
    • 第三章 ARM体系结构与编程方法
      • 3.1 ARM处理器概述
        • 3.1.1 ARM处理器特点
        • 3.1.2 ARM处理器的版本简介
        • 3.1.3 ARM处理器的应用选型
      • 3.2 ARM体系结构
        • 3.2.1 ARM处理器的工作模式和指令状态
        • 3.2.2 ARM寄存器
        • 3.2.3 ARM体系的异常中断
        • 3.2.4 ARM处理器的寻址方式
      • 3.3 ARM编程方法
        • 3.3.1 ARM指令概述
        • 3.3.2 ARM汇编程序设计
        • 3.3.3 ARM混合编程
      • 思考题
    • 第四章 X86体系结构
      • 4.1 X86的发展历程
      • 4.2 X86体系结构的特点
        • 4.2.1 X86的体系组成
        • 4.2.2 微处理器的类型和特点
        • 4.2.3 主板和芯片组的类型和特点
        • 4.2.4 存储器的类型和特点
        • 4.2.5 外部接口的类型和特点
      • 4.3 X86的指令体系
        • 4.3.1 X86代码段类型和存储地址
        • 4.3.2 指令的格式
      • 4.4 X86的发展趋势
      • 思考题
    • 第五章 Intel移动芯片技术
      • 5.1 Intel移动处理器架构
        • 5.1.1 Intel Haswell微架构
        • 5.1.2 Intel Atom微架构
        • 5.1.3 Silvermont微架构
      • 5.2 Atom Clover trail处理器
      • 5.3 Bay trail处理器
      • 5.4 14nm级Cherry trail处理器
      • 5.5 Quark处理器
        • 5.5.1 Galileo(伽利略)平台简介
        • 5.5.2 Edison(爱迪生)平台简介
      • 思考题
    • 第六章 嵌入式系统中的硬件设计技术
      • 6.1 嵌入式系统硬件设计概述
      • 6.2 嵌入式系统的数字技术基础
        • 6.2.1 组合逻辑电路基础
        • 6.2.2 时序逻辑电路
        • 6.2.3 总线电路及信号驱动
        • 6.2.4 电平转换电路
        • 6.2.5 可编程逻辑器件基础
      • 6.3 电路硬件设计基础
        • 6.3.1 电路设计
        • 6.3.2 PCB电路设计
      • 6.4 嵌入式系统电源设计技术
        • 6.4.1 电源接口技术
        • 6.4.2 电源管理技术
      • 6.5 嵌入式系统中的存储系统设计
      • 6.6 嵌入式系统中的总线技术
        • 6.6.1 UART与RS-232C
        • 6.6.2 USB总线及其体系结构
        • 6.6.3 PCI局部总线介绍
        • 6.6.4 VME总线
      • 6.7 EDA技术在嵌入式系统硬件设计中的应用
        • 6.7.1 EDA设计技术
        • 6.7.2 ESDA技术的基本特征
        • 6.7.3 EDA技术的基本设计方法
      • 6.8 电路可测性设计与抗干扰设计
        • 6.8.1 电路测试原理与可测性设计
        • 6.8.2 硬件抗干扰设计
      • 思考题
    • 第七章 嵌入式处理器与SoC设计技术
      • 7.1 SoC片上系统简介
        • 7.1.1 SoC的定义及特点
        • 7.1.2 SoC的结构特点
        • 7.1.3 SoC设计简介
        • 7.1.4 SoC一体化设计理念
        • 7.1.5 SoC的发展展望
      • 7.2 处理器的SoC设计
        • 7.2.1 主要设计语言
        • 7.2.2 Leon系列处理器的设计
        • 7.2.3 SPARC V8
      • 思考题
    • 第八章 嵌入式Linux操作系统
      • 8.1 Linux内核介绍
        • 8.1.1 操作系统和内核概述
        • 8.1.2 Linux内核特点
        • 8.1.3 Linux内核版本
      • 8.2 Linux进程
        • 8.2.1 Linux进程管理
        • 8.2.2 Linux进程调度
      • 8.3 Linux系统调用
        • 8.3.1 应用编程接口
        • 8.3.2 系统调用
      • 8.4 Linux中断机制
        • 8.4.1 Linux中断机制介绍
        • 8.4.2 中断处理上半部
        • 8.4.3 中断处理下半部
      • 8.5 Linux内核同步机制
        • 8.5.1 内核同步基础
        • 8.5.2 内核同步方法
      • 8.6 Linux内存管理
        • 8.6.1 页和区
        • 8.6.2 slab分配器
        • 8.6.3 栈上静态内存分配
      • 8.7 虚拟文件系统
        • 8.7.1 文件系统抽象层
        • 8.7.2 VFS对象及其数据结构
        • 8.7.3 Linux的文件系统
      • 思考题
    • 第九章 VxWorks实时操作系统
      • 9.1 VxWorks简介
      • 9.2 VxWorks和Wind内核
        • 9.2.1 VxWorks操作系统的基本结构
        • 9.2.2 VxWorks实时性
        • 9.2.3 Wind内核与任务机制
      • 9.3 VxWorks的板级支持包
        • 9.3.1 VxWorks的板级支持包BSP概述
        • 9.3.2 BSP的职责
      • 9.4 VxWorks启动过程介绍
      • 9.5 VxWorks集成开发环境
        • 9.5.1 Tornado嵌入式开发系统简介
        • 9.5.2 Workbench嵌入式开发系统简介
      • 9.6 VxWorks图形界面设计
        • 9.6.1 WindML2.0简要介绍
        • 9.6.2 Zinc介绍
      • 9.7 VxWorks网络通信
        • 9.7.1 BSD Socket
        • 9.7.2 网络通信程序设计
      • 思考题
    • 第十章 嵌入式GUI系统
      • 10.1 嵌入式GUI系统概述
        • 10.1.1 嵌入式GUI的基本特征
        • 10.1.2 嵌入式系统常用GUI
        • 10.1.3 嵌入式GUI的发展趋势
      • 10.2 嵌入式GUI实现
        • 10.2.1 嵌入式GUI总体设计
        • 10.2.2 MiniGUI体系结构分析
        • 10.2.3 Qtopia Core体系结构分析
        • 10.2.4 其他嵌入式GUI
      • 10.3 关于嵌入式GUI的其他问题
        • 10.3.1 多语言支持
        • 10.3.2 嵌入式高级图形窗口处理技术
        • 10.3.3 触摸屏操作
        • 思考题
  • 下 篇
    • 实验一 基础实验——Linux开发环境搭建
      • 1.1 嵌入式系统开发环境
      • 1.2 实验表单
      • 1.3 附加说明
      • 1.3.1 实验所需软件
      • 1.3.2 使用vi编辑器修改配置文件
    • 实验二 基础实验——Uboot编译与烧写
      • 2.1 Uboot简介
      • 2.2 实验表单
      • 2.3 附加说明
        • 2.3.1 Uboot目录结构
        • 2.3.2 Uboot配置与编译
    • 实验三 基础实验——内核原理与编译
      • 3.1 Linux内核裁剪与编译
        • 3.1.1 Linux内核简介
        • 3.1.2 Linux内核编译
      • 3.2 实验表单
      • 3.3 附加说明
        • 3.3.1 Linux内核配置
        • 3.3.2 Linux内核编译配置选项简介
        • 3.3.3 Linux内核编译
        • 3.3.4 Linux内核源码结构
    • 实验四 基础实验——文件系统编译
      • 4.1 文件系统
        • 4.1.1 Linux文件系统简介
        • 4.1.2 文件系统构建工具
      • 4.2 实验表单
      • 4.3 附加说明
    • 实验五 综合实验——Qt移植及GUI程序设计实验
      • 5.1 Qt简介
        • 5.1.1 关于Qt
        • 5.1.2 Qt的基本概念和编程方法
        • 5.1.3 Qt的一个中心特征——信号和槽(signal&slot)机制
        • 5.1.4 信号
        • 5.1.5 槽
      • 5.2 Qt Creator简介
        • 5.2.1 关于Qt Creator
        • 5.2.2 用Qt Creator创建图形用户界面
      • 5.3 实验表单
      • 5.4 附加说明
        • 5.4.1 移植的Qt库的安装及镜像制作
        • 5.4.2 编译Qt库并安装Qt Creator
        • 5.4.3 安装NFS文件系统
        • 5.4.4 虚拟机ping通开发板
    • 实验六 综合实验——MPlayer播放器的移植
      • 6.1 MPlayer简介
      • 6.2 实验表单
      • 6.3 附加说明
        • 6.3.1 ARM-Linux-gcc交叉编译环境的搭建
        • 6.3.2 配置和编译libmad库
        • 6.3.3 配置和编译MPlayer
        • 6.3.4 安装NFS文件系统
        • 6.3.5 计算机、虚拟机ping通开发板
    • 实验七 综合实验——基于QEMU的指令模拟器实验
      • 7.1 QEMU简介
      • 7.2 实验表单
      • 7.3 附加说明
        • 7.3.1 安装QEMU模拟器
        • 7.3.2 编译并在QEMU上运行Uboot
        • 7.3.3 编译并运行Linux
        • 7.3.4 在模拟目标机(Linux系统)中运行应用程序
    • 实验八 综合实验——基于Intel Edison IOT开发板的图像处理实验
      • 8.1 实验简介
        • 8.1.1 Intel Edison物联网/智能硬件开发板简介
        • 8.1.2 OpenCV开源计算机视觉库
        • 8.1.3 UVC video
        • 8.1.4 Python编程语言
        • 8.1.5 PuTTY终端软件
      • 8.2 实验表单
      • 8.3 附加说明
        • 8.3.1 WinSCP文件传输软件简介
        • 8.3.2 通过串口连接至Edison
        • 8.3.3 查看Intel Edison的IP地址并通过WiFi登录PuTTY和SCP服务器
        • 8.3.4 编译运行OpenCV示例程序——直方图均衡
        • 8.3.5 将处理后的图片通过邮件进行发送
        • 8.3.6 Intel Edison上安装OpenCV教程
    • 实验九 综合实验——基于Intel Edison IOT开发板的视频串流实验
      • 9.1 实验简介
        • 9.1.1 实验简介
        • 9.1.2 FFmpeg与FFserver简介
      • 9.2 实验表单
      • 9.3 附加说明
        • 9.3.1 安装FFmpeg
        • 9.3.2 编写FFserver配置文件
        • 9.3.3 启动服务器并启动串流
        • 9.3.4 通过Windows Media Player观看直播
    • 实验十 综合实验——基于Android的越界报警实验
      • 10.1 Android简介
      • 10.2 实验表单
      • 10.3 附加说明
        • 10.3.1 搭建Android开发环境
        • 10.3.2 移植OpenCV到Android
        • 10.3.3 设计主程序
        • 10.3.4 实现运动目标越界检测
    • 实验十一 综合实验——基于LEON3的SoC一体化平台设计
      • 11.1 实验简介
      • 11.2 实验表单
      • 11.3 附加说明
        • 11.3.1 搭建LEON3 SoC设计平台
        • 11.3.2 快速开发流程
        • 11.3.3 Cygwin的安装和配置说明
        • 11.3.4 GRTools的安装和配置说明
        • 11.3.5 GRLIB的安装和配置说明
        • 11.3.6 Quartus的安装说明
        • 11.3.7 应用举例——“跑马灯”程序
    • 实验十二 综合实验——VxWorks实时操作系统实验
      • 12.1 引言
      • 12.2 基础知识
        • 12.2.1 VxWorks操作系统主要功能结构及其开发环境
        • 12.2.2 WindML
        • 12.2.3 套接字socket
        • 12.2.4 串口通信
      • 12.3 建立VxWorks开发环境
        • 12.3.1 先期准备工作
        • 12.3.2 编译网卡驱动
        • 12.3.3 修改配置文件
        • 12.3.4 编译Bootrom和VxWorks映像
        • 12.3.5 创建引导软盘
        • 12.3.6 建立调试环境配置FTP服务器
        • 12.3.7 创建VxWorks系统
        • 12.3.8 配置Target Server
      • 12.4 Vxsim中WindML的调试
        • 12.4.1 配置并编译WindML
        • 12.4.2 建立一个bootable image工程
        • 12.4.3 配置Target Server
        • 12.4.4 vxsim launch
        • 12.4.5 运行测试程序
      • 12.5 VxWorks通信回环
        • 12.5.1 TCP服务端的建立
        • 12.5.2 串口通信的建立
        • 12.5.3 环境配置
        • 12.5.4 通信回环工程建立
      • 12.6 实验表单
    • 实验十三 专题实验——电子飞行仪表系统
      • 13.1 概述和系统方案论证
        • 13.1.1 题目概述
        • 13.1.2 性能指标
        • 13.1.3 方案论证
      • 13.2 电子综合显示和告警系统
        • 13.2.1 设计指标
        • 13.2.2 电子综合显示与告警系统的框架分析
        • 13.2.3 电子综合显示系统的图形设计
        • 13.2.4 告警系统的设计
      • 13.3 飞行数据采集系统软硬件设计
        • 13.3.1 数据采集系统技术指标的提出
        • 13.3.2 对飞行参数数据源的分析
        • 13.3.3 方案论证和比较
        • 13.3.4 采集系统的硬件设计
        • 13.3.5 采集系统的软件设计
      • 13.4 数据通信系统的设计与实现
        • 13.4.1 概述
        • 13.4.2 数据通信的方案设计
        • 13.4.3 数据通信的实现原理
        • 13.4.4 帧格式和数据的提取
      • 13.5 传感器和信号调理系统的实现
      • 13.6 EFIS系统的扩展功能——黑匣子
      • 13.7 EFIS系统测试和分析
        • 13.7.1 测试方案概述
        • 13.7.2 测试设备
        • 13.7.3 测试方案和结果分析
      • 13.8 总结
    • 实验十四 专题实验——智能家居综合系统
      • 14.1 系统需求分析
      • 14.2 系统开发平台
      • 14.3 系统架构设计
      • 14.4 系统级实现
      • 14.5 软件实现
        • 14.5.1 移植Qt/Embedded
        • 14.5.2 图形界面实现
        • 14.5.3 无线音乐点播
        • 14.5.4 中文化以及短信收发
      • 14.6 驱动程序实现
        • 14.6.1 嵌入式系统驱动程序概述
        • 14.6.2 驱动程序开发策略
        • 14.6.3 U盘驱动开发
        • 14.6.4 无线网卡驱动开发
        • 14.6.5 MMC卡驱动程序开发过程
        • 14.6.6 蓝牙传输卡开发过程
      • 14.7 外围硬件系统实现
        • 14.7.1 外围硬件方案论证以及设计目标
        • 14.7.2 外围硬件实现原理
        • 14.7.3 外围硬件系统软件实现
        • 14.7.4 功能总述
        • 14.7.5 程序运行热点分析
    • 实验十五 专题实验——光传感自适应投影系统
      • 15.1 系统概述
      • 15.2 系统开发平台
      • 15.3 系统架构设计
      • 15.4 系统详细设计
        • 15.4.1 投影定位方案设计
        • 15.4.2 定位编码方案
        • 15.4.3 通信方案
        • 15.4.4 图像变换方案
      • 15.5 外围硬件系统设计
        • 15.5.1 外围硬件方案论证以及设计目标
        • 15.5.2 外围硬件实现原理
        • 15.5.3 外围电路原理图
      • 15.6 功能实现
        • 15.6.1 屏幕实时转映
        • 15.6.2 动态追踪调节
        • 15.6.3 手持单点调节
        • 15.6.4 立体素模着色
        • 15.6.5 双投影立方体整体着色
        • 15.6.6 平面镜反射投影
        • 15.6.7 单投影平面镜素模整体着色
        • 15.6.8 墙壁立方投影
        • 15.6.9 屏幕拼接
      • 15.7 系统测试及优化
        • 15.7.1 系统测试方案
        • 15.7.2 系统功能测试及数据
        • 15.7.3 系统性能测试及数据
        • 15.7.4 硬件优化可能性
        • 15.7.5 结果分析
      • 15.8 系统创新总结
        • 15.8.1 新型的定位技术
        • 15.8.2 新的投影仪图像自动适应方案
        • 15.8.3 投影仪的新型应用
  • 附 录
    • 附录一 MX1ADS Linux系统使用手册
      • 1.1 前言
      • 1.2 MX1ADS使用须知
        • 1.2.1 软件资源
        • 1.2.2 硬件资源
        • 1.2.3 电缆连接
        • 1.2.4 Linux系统安装方法
        • 1.2.5 网络配置
        • 1.2.6 挂载NFS分区和RAMFS分区
        • 1.2.7 加载QTOPIA应用程序
        • 1.2.8 USB Client
        • 1.2.9 键盘
        • 1.2.10 立体声音频
        • 1.2.11 MMC卡
        • 1.2.12 电源管理
        • 1.2.13 CMOS传感器
        • 1.2.14 MMA模块
        • 1.2.15 PWM模块
        • 1.2.16 演示程序清单
        • 1.2.17 设备文件清单
      • 1.3 构建MX1ADS平台的Linux系统
        • 1.3.1 安装工具链
        • 1.3.2 由源代码建立MX1ADS启动加载程序
        • 1.3.3 由源代码编译Linux内核
        • 1.3.4 创建JFFS2文件系统镜像
    • 附录二 MX1ADS硬件使用手册
      • 2.1 概述
        • 2.1.1 总述
        • 2.1.2 功能部件
        • 2.1.3 系统与使用需求
        • 2.1.4 MX1ADS结构图
        • 2.1.5 LCD显示屏板结构图
        • 2.1.6 规格说明
      • 2.2 MX1ADS结构与操作
        • 2.2.1 板级开关
        • 2.2.2 MX1ADS使用方法
        • 2.2.3 板上接口的使用
        • 2.2.4 附加模块的接口和使用
      • 2.3 配套信息
        • 2.3.1 UART接口
        • 2.3.2 MultiICE接口
        • 2.3.3 以太网接口
        • 2.3.4 USB接口
        • 2.3.5 LCD显示屏接口
        • 2.3.6 SIM卡接口
        • 2.3.7 记忆棒接口
        • 2.3.8 SD/MMC接口
        • 2.3.9 蓝牙接口
        • 2.3.10 CSI图像传感器接口
    • 英文缩略语对照表
    • 参考文献
实验一 Linux开发环境搭建
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实验二 Uboot编译与烧写方法
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实验三 内核编译生成Linux镜像
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实验四 制作文件系统方法
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实验六 MPlayer移植方法
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实验八 基于Intel Edison 开发板的创意实验1
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实验九 基于Intel Edison开发板的创意实验2
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实验十二之一 windML的调试与运行测试
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实验十二之二 通信回实验操作视频
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