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第1章 嵌入式系统概述1

1.1嵌入式系统的概念1

1.2嵌入式系统和嵌入式处理器的发展2

1.2.1嵌入式系统的发展2

1.2.2嵌入式处理器的发展2

1.3嵌入式系统的特点4

1.4嵌入式系统的组成6

1.5嵌入式系统的种类6

1.6嵌入式产品开发流程7

1.6.1需求分析阶段7

1.6.2方案设计阶段8

1.6.3科研开发阶段9

1.6.4系统测试阶段9

1.7嵌入式系统的调试方法11

1.7.1基于主机的调试11

1.7.2远程调试器与调试代理11

1.7.3 ROM仿真器12

1.7.4在线仿真14

1.7.5 BDM14

1.7.6 JTAG16

1.7.7软件仿真器18

1.8嵌入式系统的应用20

1.9嵌入式系统的发展趋势22

1.9.1硬件的发展22

1.9.2软件的发展23

1.9.3系统的发展24

本章小结25

思考题25

第2章 嵌入式处理器27

2.1概述27

2.2嵌入式系统硬件子系统组成27

2.2.1嵌入式系统的嵌入形式27

2.2.2硬件子系统总体组成29

2.2.3嵌入式处理器子系统30

2.2.4嵌入式存储器子系统32

2.2.5附属电路和I/O子系统32

2.2.6调试子系统32

2.3嵌入式处理器的技术指标33

2.4典型的嵌入式处理器简介35

2.4.1Microchip系列嵌入式控制器35

2.4.2Philips LPC嵌入式控制器系列35

2.4.3Freescale微控制器MC68HC08系列35

2.4.4MCS-51系列嵌入式控制器/处理器36

2.4.5Atmel公司的AVR系列微控制器36

2.4.680C186系列16位嵌入式处理器37

2.4.7MC68HC12系列处理器37

2.4.8PowerPC系列32位嵌入式处理器37

2.4.9ColdFire系列32位嵌入式处理器37

2.4.10ARM系列38

2.5如何选择嵌入式处理器43

2.5.1选择处理器的原则44

2.5.2选择嵌入式处理器的具体方法44

2.6嵌入式处理器子系统的设计方法45

2.6.1设计原则45

2.6.2基于微控制器的设计46

2.6.3基于微处理器的最小系统设计46

本章小结52

思考题52

第3章 嵌入式系统的存储器53

3.1概述53

3.2嵌入式系统存储器的结构和组织53

3.2.1存储器的结构53

3.2.2嵌入式系统存储器子系统的结构53

3.3存储器的性能指标54

3.4存储器的分类56

3.5随机存储器RAM57

3.5.1静态RAM57

3.5.2动态RAM59

3.5.3双端口RAM简介62

3.5.4选择RAM63

3.6只读存储器ROM64

3.6.1掩模ROM64

3.6.2PROM65

3.6.3EPROM65

3.6.4EEPROM68

3.6.5Flash存储器70

3.6.6只读存储器的编程76

3.7混合类型存储器78

3.8存储器的测试79

3.8.1存储器件本身的问题79

3.8.2电子线路的问题79

3.8.3接触不良80

3.8.4芯片的不正确安装80

3.8.5制定测试算法80

3.9验证只读存储器的内容86

3.9.1校验和86

3.9.2循环冗余码86

3.10系统配置数据存储器87

本章小结88

思考题88

第4章 裸机系统的软件开发90

4.1概述90

4.2嵌入式软件结构和组成90

4.2.1软件组成91

4.2.2初始化引导代码91

4.2.3用户应用程序92

4.2.4库函数模块96

4.2.5中断服务程序与子程序97

4.3监控程序97

4.4软件模块化与移植97

4.4.1移植的必要性97

4.4.2裸机系统的软件移植98

4.4.3可移植应用软件的设计原则100

本章小结103

思考题103

第5章 嵌入式操作系统内核与软件开发104

5.1概述104

5.2操作系统简介105

5.2.1操作系统定义105

5.2.2操作系统分类106

5.2.3操作系统的功能组成107

5.3嵌入式RTOS的基本概念109

5.4RTOS基本术语110

5.5RTOS的关键技术指标111

5.6利用嵌入式操作系统开发应用112

5.6.1多任务系统软件模板119

5.6.2任务控制122

5.6.3任务之间的通信123

5.6.4任务之间的同步126

5.6.5定时器132

5.6.6存储器管理134

5.6.7分区存储器管理138

5.7常用的嵌入式操作系统简介140

5.7.1Nucleus Plus140

5.7.2VxWorks140

5.7.3μC/OSⅡ142

5.7.4嵌入式Linux143

5.7.5Windows CE144

5.7.6Hopen147

5.8如何选择嵌入式操作系统148

5.8.1概述148

5.8.2选择实时操作系统的依据149

本章小结153

思考题154

第6章 嵌入式软件组件156

6.1概述156

6.2嵌入式系统模型156

6.3键盘157

6.3.1模型157

6.3.2矩阵键盘扫描算法158

6.3.3接口函数158

6.4LED显示器160

6.4.1模型160

6.4.2接口函数定义与使用162

6.4.3内部结构实现164

6.5LCD显示器166

6.5.1模型166

6.5.2接口函数166

6.5.3模块实现171

6.6日历时钟173

6.6.1模型173

6.6.2接口函数173

6.6.3模块实现177

6.7模拟量输入177

6.7.1模型177

6.7.2接口函数178

6.7.3读取模数转换的方法179

6.7.4模块组件的可移植性考虑182

6.8模拟量输出182

6.8.1模型182

6.8.2接口函数182

6.8.3模块实现183

6.9数字量/开关量输入/输出183

6.9.1模型183

6.9.2接口函数184

6.10异步串行通信UART186

6.10.1模型186

6.10.2模块实现187

6.10.3接口函数190

6.11其他组件模块194

本章小结194

思考题194

第7章 低功耗系统设计196

7.1概述196

7.2低功耗的优点196

7.3降低功耗的措施综述197

7.3.1功耗产生的原因197

7.3.2与系统功耗有关的因素198

7.3.3降低功耗的措施199

7.4元件工艺的低功耗201

7.5硬件系统的低功耗设计202

7.5.1选择低功耗的器件203

7.5.2选用低功耗电路204

7.5.3单电源、低电压供电205

7.5.4分区供电降低功耗205

7.5.5利用I/O引脚为外围器件供电205

7.5.6电源管理单元的设计206

7.5.7采用智能电源207

7.5.8片选信号的处理207

7.5.9有效利用I/O器件的待机方式207

7.5.10降低处理器的时钟频率208

7.5.11动态改变处理器的时钟208

7.5.12降低持续工作电流208

7.6软件系统的低功耗设计209

7.7关于电池供电系统211

本章小结212

思考题212

第8章 电磁兼容性问题213

8.1概述213

8.1.1电磁兼容的基本概念213

8.1.2电磁兼容的基本术语213

8.2电磁兼容的基本原理214

8.2.1常见的电磁兼容性问题214

8.2.2电磁环境特性216

8.2.3噪声耦合路径217

8.2.4PCB走线的天线效应218

8.2.5系统内部电磁干扰产生的原因219

8.3基本元件的高频特性和模型219

8.4提高电磁兼容性的措施228

8.4.1消除地电位不均匀228

8.4.2时钟源的电源滤波方法229

8.4.3集成电路的辐射考虑230

8.4.4电路的布局与布线231

8.5旁路和去耦232

8.5.1概述232

8.5.2电源层和接地层的分布电容考虑232

8.5.3并联电容器232

8.5.4去耦电容参数的计算233

8.5.5安装234

8.5.6大电容的使用和选择235

8.5.7组件内电容的概述236

8.6信号完整性与串扰236

8.6.1信号完整性要求236

8.6.2反射和衰减振荡237

8.6.3计算电长走线239

8.6.4串扰240

8.7PCB走线终端242

8.7.1传输线效应242

8.7.2终端匹配方法242

8.8接地248

8.8.1概述248

8.8.2接地模型248

8.8.3接地方法248

8.8.4消除接地环路251

8.8.5消除多点接地系统中的谐振现象253

8.9考虑电磁兼容性的其他措施254

8.10控制噪声的经验小结255

8.10.1控制噪声源255

8.10.2从传输路径减小噪声的耦合256

8.10.3在信号接收端减小噪声的接收256

本章小结257

思考题257

第9章 案例分析258

9.1概述258

9.2PDA258

9.2.1PDA概述258

9.2.2PDA的硬件设计260

9.2.3PDA的软件设计269

9.3水表智能抄表系统270

9.3.1水表智能抄表系统简介270

9.3.2基于32位机S3C44B0X的抄表手机的设计271

9.4AT91EB40A评估开发板273

9.5信息家电278

9.5.1信息家电概述278

9.5.2信息家电的主要功能和特点279

9.5.3信息家电的分类279

9.5.4信息家电的硬件平台281

9.5.5信息家电的结构282

9.5.6嵌入式Linux在信息家电上的优势282

本章小结283

思考题284

参考文献285