了得網計算機/網絡_嵌入式繫統原理及應用實例

內容簡介

根據嵌入式繫統的特點，對嵌入式繫統的基礎知識、工作原理與典型的應用設計等方面進行了介紹。作者根據長期的嵌入式繫統開發經驗，從嵌入式繫統研發人員的角度，分析嵌入式繫統設計需要掌握的理論知識、設計方法及步驟，介紹了嵌入式繫統的基本組成，從底層到應用層各個典型模塊的設計，將理論知識和實際對像充分結合起來，形成了一個完整的嵌入式繫統。其主要內容包括：嵌入式繫統軟硬件基礎知識、嵌入式繫統開發基礎、ARMCortexM３內核體繫結構、基於STM３２F１０３VET６的典型的外設模塊硬件/驅動程序設計、嵌入式操作繫統基礎、μC/OSII操作繫統的應用及移植等部分。

《嵌入式繫統原理及應用實例》既可以作為高等院校計算機、電子類、自動化及控制類大學本科高年級學生的教材，也可以作為非計算機類碩士研究生與嵌入式繫統設計工程技術人員的重要參考書。

第1章嵌入式繫統概論
1．1嵌入式繫統簡介
1．1．1嵌入式繫統的歷史
1．1．2嵌入式繫統的定義
1．1．3嵌入式繫統的特點
1．2嵌入式繫統的分類
1．2．1嵌入式繫統的實時性分類
1．2．2嵌入式繫統的應用領域分類
1．3嵌入式繫統的發展現狀和發展趨勢
1．3．1嵌入式繫統的發展現狀
1．3．2嵌入式繫統的發展趨勢
習題1
第2章嵌入式繫統的基礎知識
2．1嵌入式繫統的基本結構第1章嵌入式繫統概論

1．1嵌入式繫統簡介

1．1．1嵌入式繫統的歷史

1．1．2嵌入式繫統的定義

1．1．3嵌入式繫統的特點

1．2嵌入式繫統的分類

1．2．1嵌入式繫統的實時性分類

1．2．2嵌入式繫統的應用領域分類

1．3嵌入式繫統的發展現狀和發展趨勢

1．3．1嵌入式繫統的發展現狀

1．3．2嵌入式繫統的發展趨勢

習題1

第2章嵌入式繫統的基礎知識

2．1嵌入式繫統的基本結構

2．1．1硬件層

2．1．2中間層

2．1．3軟件層

2．1．4應用層

2．2嵌入式繫統硬件基礎

2．2．1嵌入式微處理器基本知識

2．2．2存儲器繫統

2．2．3輸入/輸出接口

2．3嵌入式繫統軟件基礎

2．3．1嵌入式軟件分類及特點

2．3．2嵌入式軟件體繫結構

2．4嵌入式繫統中斷與繫統啟動

2．4．1中斷基礎知識

2．4．2BootLoader基礎

習題2

第3章嵌入式繫統開發基礎

3．1嵌入式繫統硬件平臺

3．1．1嵌入式處理器分類

3．1．2常見的嵌入式處理器

3．2嵌入式軟件平臺

3．2．1常用嵌入式操作繫統

3．2．2嵌入式文件繫統

3．2．3嵌入式圖形用戶接口

3．3嵌入式繫統開發技術

3．3．1嵌入式繫統的設計流程

3．3．2嵌入式繫統的硬件/軟件協同設計技術

3．3．3嵌入式繫統的可重構設計技術

3．3．4嵌入式中間件技術

3．4嵌入式繫統開發與調試基礎

3．4．1嵌入式代碼生成流程

3．4．2嵌入式軟件代碼結構分析

3．4．3嵌入式軟件調試方法

習題3

第4章ARM Cortex M3處理器體繫結構

4．1ARM 處理器的發展歷程

4．2Cortex M3處理器體繫結構

4．2．1Cortex M3體繫結構簡介

4．2．2Cortex M3異常管理

4．2．3Cortex M3復位異常

習題4

第5章嵌入式繫統常用外設驅動編程實例

5．1STM32F103VET6簡介

5．1．1STM32F103VET6概述

5．1．2引腳概述

5．2GPIO應用實例---LED模塊設計

5．2．1GPIO簡介

5．2．2GPIO寄存器描述

5．2．3基於GPIO的LED燈控制

5．3STM32外部中斷及鍵盤應用實例

5．3．1STM32外部中斷簡介

5．3．2嵌入式鍵盤工作原理

5．3．3基於中斷的鍵盤應用實例

5．4STM32UART串口應用實例

5．4．1異步串行通信概述

5．4．2STM32UART串口簡介

5．4．3STM32UART應用實例

5．5DMA 及A/D轉換器應用實例

5．5．1DMA 工作原理

5．5．2STM32的DMA 控制器

5．5．3A/D轉換器原理

5．5．4STM32A/D轉換器介紹

5．5．5STM32A/D轉換器應用實例

5．6LCD應用實例

5．6．1LCD工作原理

5．6．2TFT型LCD顯示屏及接口簡介

5．6．3TFT型LCD應用實例

5．7SPI總線及觸摸屏應用實例

5．7．1觸摸屏原理及有關技術

5．7．2觸摸屏驅動芯片ADS7843簡介

5．7．3SPI總線工作原理

5．7．4STM32SPI簡介

5．7．5觸摸屏應用實例

習題5

第6章嵌入式操作繫統基礎知識

6．1操作繫統基礎知識

6．1．1操作繫統的基本概念

6．1．2操作繫統的主要功能

6．1．3操作繫統的分類

6．2嵌入式操作繫統

6．2．1嵌入式操作繫統的特點

6．2．2實時操作繫統的基本概念

6．3任務間互斥、同步與通信

6．3．1任務的互斥

6．3．2任務的同步

6．3．3任務間的通信

習題6

第7章嵌入式實時操作繫統μC/OS II

7．1μC/OS II內核結構

7．1．1μC/OS II組成及功能

7．1．2μC/OS II內核結構概述

7．2μC/OS II任務管理

7．2．1μC/OS II繫統任務管理

7．2．2μC/OS II用戶任務管理

7．3μC/OS II時間管理

7．3．1μC/OS II時鐘節拍管理

7．3．2μC/OS II軟件定時器管理

7．4μC/OS II任務同步

7．4．1μC/OS II信號量

7．4．2μC/OS II事件標志組

7．5μC/OS II任務通信

7．5．1μC/OS II消息郵箱

7．5．2μC/OS II消息隊列

7．6μC/OS II任務互斥

7．6．1μC/OS II互斥原理

7．6．2μC/OS II互斥信號量

習題7

第8章μC/OS II操作繫統的應用及移植

8．1μC/OS II應用基礎

8．1．1任務劃分

8．1．2μC/OS II任務堆棧的設置

8．1．3任務的執行分類及優先級設置

8．2μC/OS II應用編程舉例

8．2．1μC/OS II同步信號量應用實例

8．2．2μC/OS II消息郵箱通信應用實例

8．2．3μC/OS II互斥信號量應用實例

8．2．4μC/OS II事件標志組應用實例

8．2．5μC/OS II定時器應用實例

8．3操作繫統移植

8．3．1μC/OS II移植基礎知識

8．3．2μC/OS II在STM32F103上的移植實現

習題8

第9章智能家居監測控制繫統實例

9．1需求分析

9．2總體設計

9．3繫統硬件設計

9．3．1家居控制器小繫統設計

9．3．2電源電路設計

9．3．3通信電路設計

9．3．4顯示模塊電路

9．3．5數據采集模塊電路

9．4繫統軟件設計

9．4．1主程序設計

9．4．2報警任務

9．4．3GSM 短信查詢控制任務

9．4．4信息采集任務

9．4．5其他函數說明

9．5繫統驗證

習題9

參考文獻

在線試讀

嵌入式繫統在工業生產控制、智能儀表、信息家電、網絡通信、醫療儀器、國防科技、智能機器人等領域中都有著廣泛的應用.社會對嵌入式繫統設計方面人纔的需求量也越來越大.許多高校開設了嵌入式繫統設計的相關課程,社會上也有許多嵌入式繫統設計方面的培訓班.但是關於嵌入式繫統設計的參考書大多針對某一型號的處理器或操作繫統進行詳細講解,而沒有講解相應的嵌入式繫統基礎知識,就像產品說明書,讀者隻知道怎麼用,而不知道為什麼這樣用;或者是隻針對嵌入式理論知識進行說明、分析,而沒有一個具體的對像,讓讀者感覺像空中樓閣.這些參考書對於初學者來說,很難真正繫統掌握嵌入式繫統方面的知識;在設計時,難以設計出一個優秀的嵌入式繫統產品,從而也限制了行業的發展.
針對這一情況,作者根據多年從事嵌入式繫統設計方面的科研及教學經驗,結合嵌入式繫統理論知識,編著了本書.本書主要針對非計算機專業學生進行設計,在內容的選擇上,采用理論與具體對像相結合的原則,采用嵌入式控制領域應用廣泛的Cortex M3處理器STM32和典型的接口及總線作為硬件對像,分析講解Cortex M3處理器的結構、工作模式、中斷處理、繫統啟動等原理及過程;然後針對控制領域對操作繫統的應用需求,選擇編程簡單但功能齊全的μC/OS II操作繫統作為主要內容,繫統分析介紹了該操作繫統的工作原理、應用及移植.本書繫統講解了嵌入式繫統理論知識及硬件設計、繫統啟動與中斷處理、底層驅動編程、操作繫統概念及應用等知識,讓讀者能將理論知識和具體對像結合起來,真正繫統理解和掌握嵌入式繫統的軟/硬件知識;以“從總體到具體”、“從底層到上層”的順序進行內容安排,更符合人的思維習慣.因此,本書可以作為高校有關專業本科高年級嵌入式繫統設計相關課程的教材,也可作為嵌入式繫統設計工程師的重要參考書.
本書共9章,第1章主要介紹嵌入式繫統的概念、應用與發展.第2章主要介紹嵌入式繫統構架、組成、硬件/軟件基礎知識以及嵌入式繫統設計方法等內容.第3章主要講解嵌入式繫統的開發基礎,主要分析了嵌入式繫統的基本組成,常見的微處理器和操作繫統的特點及應用領域,嵌入式軟件開發調試方法,以及嵌入式繫統平臺構建的注意事項等.第4章重點講述ARM Cortex繫列處理器的結構、工作模式、指令、開發環境等內容.第5章重點分析STM32F103處理器的引腳與接口配置,然後對STM32F103處理器的中斷、繫統啟動、常用接口及外設工作原理、接口電路及驅動程序編寫進行講解.第6章對嵌入式操作繫統的概念、內核結構和功能進行講解,重點講解嵌入式操作繫統任務、調度、通信與同步的工作原理.第7章對μC/OS II操作繫統的內核構架進行分析,重點分析該操作繫統的內核任務管理、通信與同步機制和API函數.第8章是μC/OS II的應用舉例,主要對通信、同步、互斥、事件標志組、軟件定時器等應用進行實例設計分析,然後講述如何在STM32F103上移植μC/OS II操作繫統.第9章以智能家居繫統為例,采用STM32F103處理器和μC/OS II操作繫統進行智能家居控制器設計.該章繫統介紹整個嵌入式繫統的開發過程.
本書第1、2、3、4章由曾素華負責完成,第5、6、7、8章由蔣建春負責完成,第9章由陳家佳負責完成,全書由蔣建春負責統稿.參與編寫的人員還有岑明、李勇、呂霞付、謝昊飛等,在這裡對他們表示感謝.同時還要感謝鄧露和王開龍、陳慧玲、景艷梅、蔣麗等同學為本書的付出.感謝胡向東教授和餘成波教授對本書的評閱和提出的寶貴意見.嵌入式繫統在工業生產控制、智能儀表、信息家電、網絡通信、醫療儀器、國防科技、智能機器人等領域中都有著廣泛的應用.社會對嵌入式繫統設計方面人纔的需求量也越來越大.許多高校開設了嵌入式繫統設計的相關課程,社會上也有許多嵌入式繫統設計方面的培訓班.但是關於嵌入式繫統設計的參考書大多針對某一型號的處理器或操作繫統進行詳細講解,而沒有講解相應的嵌入式繫統基礎知識,就像產品說明書,讀者隻知道怎麼用,而不知道為什麼這樣用;或者是隻針對嵌入式理論知識進行說明、分析,而沒有一個具體的對像,讓讀者感覺像空中樓閣.這些參考書對於初學者來說,很難真正繫統掌握嵌入式繫統方面的知識;在設計時,難以設計出一個優秀的嵌入式繫統產品,從而也限制了行業的發展.

針對這一情況,作者根據多年從事嵌入式繫統設計方面的科研及教學經驗,結合嵌入式繫統理論知識,編著了本書.本書主要針對非計算機專業學生進行設計,在內容的選擇上,采用理論與具體對像相結合的原則,采用嵌入式控制領域應用廣泛的Cortex M3處理器STM32和典型的接口及總線作為硬件對像,分析講解Cortex M3處理器的結構、工作模式、中斷處理、繫統啟動等原理及過程;然後針對控制領域對操作繫統的應用需求,選擇編程簡單但功能齊全的μC/OS II操作繫統作為主要內容,繫統分析介紹了該操作繫統的工作原理、應用及移植.本書繫統講解了嵌入式繫統理論知識及硬件設計、繫統啟動與中斷處理、底層驅動編程、操作繫統概念及應用等知識,讓讀者能將理論知識和具體對像結合起來,真正繫統理解和掌握嵌入式繫統的軟/硬件知識;以“從總體到具體”、“從底層到上層”的順序進行內容安排,更符合人的思維習慣.因此,本書可以作為高校有關專業本科高年級嵌入式繫統設計相關課程的教材,也可作為嵌入式繫統設計工程師的重要參考書.

本書共9章,第1章主要介紹嵌入式繫統的概念、應用與發展.第2章主要介紹嵌入式繫統構架、組成、硬件/軟件基礎知識以及嵌入式繫統設計方法等內容.第3章主要講解嵌入式繫統的開發基礎,主要分析了嵌入式繫統的基本組成,常見的微處理器和操作繫統的特點及應用領域,嵌入式軟件開發調試方法,以及嵌入式繫統平臺構建的注意事項等.第4章重點講述ARM Cortex繫列處理器的結構、工作模式、指令、開發環境等內容.第5章重點分析STM32F103處理器的引腳與接口配置,然後對STM32F103處理器的中斷、繫統啟動、常用接口及外設工作原理、接口電路及驅動程序編寫進行講解.第6章對嵌入式操作繫統的概念、內核結構和功能進行講解,重點講解嵌入式操作繫統任務、調度、通信與同步的工作原理.第7章對μC/OS II操作繫統的內核構架進行分析,重點分析該操作繫統的內核任務管理、通信與同步機制和API函數.第8章是μC/OS II的應用舉例,主要對通信、同步、互斥、事件標志組、軟件定時器等應用進行實例設計分析,然後講述如何在STM32F103上移植μC/OS II操作繫統.第9章以智能家居繫統為例,采用STM32F103處理器和μC/OS II操作繫統進行智能家居控制器設計.該章繫統介紹整個嵌入式繫統的開發過程.

本書第1、2、3、4章由曾素華負責完成,第5、6、7、8章由蔣建春負責完成,第9章由陳家佳負責完成,全書由蔣建春負責統稿.參與編寫的人員還有岑明、李勇、呂霞付、謝昊飛等,在這裡對他們表示感謝.同時還要感謝鄧露和王開龍、陳慧玲、景艷梅、蔣麗等同學為本書的付出.感謝胡向東教授和餘成波教授對本書的評閱和提出的寶貴意見.

同時,本書的應用實例都是采用典型的應用進行編排說明,並把每章應用實例完整的工程文件通過郵箱:goodtextbook＠126．com 提供給讀者,便於讀者進行驗證學習.當然,任何一本書都不可能囊括所有內容,本書力爭做到合理安排內容與順序,引導讀者進入嵌入式繫統領域,讓讀者能循序漸進地繫統掌握嵌入式繫統的相關知識,同時也注重實例的典型性和實用性.希望本書對讀者的嵌入式繫統開發能有所幫助.

本書中也引用了參考文獻中的一些信息,正是這些優秀的作品為作者提供了豐富的知識,從而使本書內容更加充實.在此對這些作者表示感謝! 由於時間倉促,加之水平有限,書中難免會有一些錯誤和不妥之處,敬請讀者批評指正.

作者

2015年5月

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