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《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)實(shí)踐(第2版) 全面系統(tǒng)地介紹嵌入式硬件和固件的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、集成技術(shù)，并討論如何高效地管理開(kāi)發(fā)過(guò)程。本書(shū)編排精當(dāng)，采用布魯姆LO(學(xué)習(xí)目標(biāo))分類(lèi)方法，保證讀者通過(guò)學(xué)習(xí)獲得預(yù)期效果。本書(shū)細(xì)膩闡明基礎(chǔ)乃至高級(jí)概念，每章開(kāi)頭列出學(xué)習(xí)目標(biāo)，然后穿插大量表格、圖和例題來(lái)解釋相應(yīng)主題;章末附有課后習(xí)題、復(fù)習(xí)題和實(shí)驗(yàn)練習(xí)題，以幫助讀者鞏固所學(xué)的知識(shí)。 《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)實(shí)踐(第2版)/嵌入式系統(tǒng)經(jīng)典叢書(shū)》在上一版的基礎(chǔ)上做了全面細(xì)致的更新，融入了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的所有前沿開(kāi)發(fā)技術(shù)

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)是電子工程領(lǐng)域中一個(gè)非常專(zhuān)業(yè)的分支，該分支集合了電子學(xué)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與機(jī)械工程的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)，將前沿科技和高端產(chǎn)品引入多個(gè)不同領(lǐng)域，如消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品、無(wú)線(xiàn)電通信、汽車(chē)、零售行業(yè)以及銀行業(yè)等。嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件與軟件的整合體，其中，軟件編程用于開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)執(zhí)行一項(xiàng)或多項(xiàng)特定功能。

嵌入式產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)提供了大量工作機(jī)會(huì)。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一門(mén)藝術(shù)，需要有能力的人才迎接其設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，并時(shí)刻關(guān)注產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)間范圍。嵌入式產(chǎn)業(yè)當(dāng)今面臨的最大挑戰(zhàn)就是該領(lǐng)域缺乏擁有熟練技術(shù)的人員。雖然電子與計(jì)算機(jī)科技工程專(zhuān)業(yè)的大多數(shù)大學(xué)畢業(yè)生有天賦也有才能，但他們?cè)谇度胧筋I(lǐng)域缺少正確的培訓(xùn)，往往對(duì)嵌入式系統(tǒng)缺乏必需的理解。此外，缺少合適的學(xué)習(xí)教材與讀物也是造成上述危機(jī)的主要原因之一。盡管業(yè)界已經(jīng)出版了許多介紹嵌入式技術(shù)的書(shū)籍，但這些書(shū)籍往往并未使用簡(jiǎn)明易懂的系統(tǒng)化方法向讀者普及嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí);這些書(shū)籍更多是從深?yuàn)W的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域入手，只適用于專(zhuān)業(yè)對(duì)口的實(shí)踐工程師。

本書(shū)是一本入門(mén)書(shū)籍，向?qū)W生全面介紹了嵌入式系統(tǒng)，并且可以作為實(shí)踐工程師與項(xiàng)目經(jīng)理的技術(shù)指南，開(kāi)創(chuàng)了此類(lèi)書(shū)籍的先河。本書(shū)可以用作計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程、信息技術(shù)、電氣工程、電子學(xué)與通信工程、儀表與控制工程等專(zhuān)業(yè)的本科教程，也可以作為計(jì)算機(jī)科學(xué)/信息技術(shù)/電子學(xué)專(zhuān)業(yè)的理學(xué)學(xué)士/理學(xué)碩士/工學(xué)碩士、計(jì)算機(jī)應(yīng)用碩士以及備考印度計(jì)算機(jī)等級(jí)考試(DOEACC)B級(jí)的學(xué)生的重要參考資料。

本書(shū)介紹嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)、嵌入式硬件與固件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)步驟(包括硬件與固件的系統(tǒng)集成)以及嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的生命周期管理知識(shí)。第1章~第4章介紹嵌入式系統(tǒng)的基本知識(shí)。第5章~第13章介紹有關(guān)嵌入式硬件與固件設(shè)計(jì)的進(jìn)階知識(shí)，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的實(shí)踐工程師來(lái)說(shuō)，這些知識(shí)是非常有幫助的。第15章說(shuō)明了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的生命周期，該章的內(nèi)容對(duì)實(shí)踐工程師和項(xiàng)目經(jīng)理都是有益的。每章開(kāi)頭列出學(xué)習(xí)目標(biāo)，然后使用簡(jiǎn)明的文字說(shuō)明以及大量的表格、圖例、例題解答來(lái)闡明相應(yīng)概念。每章的末尾列出重要知識(shí)點(diǎn)，其中包括本章小結(jié)、重要術(shù)語(yǔ)、課后習(xí)題(多項(xiàng)選擇題)以及復(fù)習(xí)題。為了方便學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室也能進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，本書(shū)還在相關(guān)章節(jié)提供了實(shí)驗(yàn)練習(xí)題。本書(shū)附錄介紹了PIC與AVR系列微控制器，以及ARM處理器，列舉了貼近實(shí)際的最新嵌入式設(shè)計(jì)案例，將使你受益匪淺。

第Ⅰ部分 理解嵌入式系統(tǒng)的基本概念

第1章 嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介 3

1.1 嵌入式系統(tǒng)的含義 3

1.2 對(duì)比嵌入式系統(tǒng)與通用

計(jì)算系統(tǒng) 4

1.3 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷程 5

1.4 嵌入式系統(tǒng)的分類(lèi) 6

1.4.1 基于時(shí)代的分類(lèi) 6

1.4.2 基于復(fù)雜度和性能的分類(lèi) 7

1.5 嵌入式系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域 7

1.6 嵌入式系統(tǒng)的用途 8

1.6.1 數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)與顯示 8

1.6.2 數(shù)據(jù)通信 9

1.6.3 數(shù)據(jù)(信號(hào))處理 10

1.6.4 監(jiān)測(cè) 10

1.6.5 控制 10

1.6.6 專(zhuān)用用戶(hù)界面 11

1.7 可穿戴設(shè)備——嵌入式技術(shù)與

生活方式的創(chuàng)新結(jié)合 11

1.8 本章小結(jié) 12

1.9 重要術(shù)語(yǔ) 13

1.10 課后習(xí)題 14

1.11 復(fù)習(xí)題 14

第2章 典型的嵌入式系統(tǒng) 15

2.1 嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)核 17

2.1.1 通用處理器與專(zhuān)用處理器 17

2.1.2 專(zhuān)用集成電路 24

2.1.3 可編程邏輯器件 25

2.1.4 商用現(xiàn)貨 26

2.2 存儲(chǔ)器 27

2.2.1 程序存儲(chǔ)器 27

2.2.2 讀-寫(xiě)存儲(chǔ)器/隨機(jī)存取

存儲(chǔ)器 29

2.2.3 基于接口類(lèi)型的存儲(chǔ)器

分類(lèi) 31

2.2.4 存儲(chǔ)器映射 31

2.2.5 嵌入式系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器

選型 32

2.3 傳感器與激勵(lì)器 33

2.3.1 傳感器 34

2.3.2 激勵(lì)器 34

2.3.3 I/O子系統(tǒng) 34

2.4 通信接口 42

2.4.1 板上通信接口 43

2.4.2 外部通信接口 48

2.5 嵌入式固件 56

2.6 系統(tǒng)其他元件 57

2.6.1 復(fù)位電路 57

2.6.2 欠壓保護(hù)電路 58

2.6.3 振蕩器 58

2.6.4 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 59

2.6.5 看門(mén)狗定時(shí)器 59

2.7 PCB與無(wú)源元件 60

2.8 本章小結(jié) 60

2.9 重要術(shù)語(yǔ) 62

2.10 課后習(xí)題 64

2.11 復(fù)習(xí)題 67

2.12 實(shí)驗(yàn)練習(xí)題 68

第3章 嵌入式系統(tǒng)的特征與質(zhì)量

屬性 69

3.1 嵌入式系統(tǒng)的特征 69

3.1.1 面向特定應(yīng)用和特定領(lǐng)域 69

3.1.2 反饋與實(shí)時(shí)性 70

3.1.3 能在惡劣環(huán)境中工作 70

3.1.4 分布式 70

3.1.5 尺寸小、重量輕 71

3.1.6 低功耗、節(jié)能 71

3.2 嵌入式系統(tǒng)的質(zhì)量屬性 71

3.2.1 工作模式下的質(zhì)量屬性 71

3.2.2 非工作模式下的質(zhì)量屬性 73

3.3 本章小結(jié) 75

3.4 重要術(shù)語(yǔ) 76

3.5 課后習(xí)題 76

3.6 復(fù)習(xí)題 78

第4章 嵌入式系統(tǒng)——面向特定應(yīng)用與

特定領(lǐng)域 79

4.1 洗衣機(jī)——面向特定應(yīng)用的嵌

入式系統(tǒng) 79

4.2 汽車(chē)——面向特定領(lǐng)域的嵌入式

系統(tǒng) 81

4.2.1 汽車(chē)嵌入式系統(tǒng)工作的內(nèi)部

情況 81

4.2.2 汽車(chē)通信總線(xiàn) 82

4.2.3 汽車(chē)嵌入式市場(chǎng)上的主流

廠商 83

4.3 本章小結(jié) 85

4.4 重要術(shù)語(yǔ) 85

4.5 課后習(xí)題 86

4.6 復(fù)習(xí)題 86

第5章 使用8位微控制器8051設(shè)計(jì)

嵌入式系統(tǒng) 87

5.1 控制器選型時(shí)需要考慮的

因素 88

5.1.1 功能集合 88

5.1.2 運(yùn)行速度 88

5.1.3 代碼存儲(chǔ)空間 88

5.1.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 88

5.1.5 開(kāi)發(fā)環(huán)境支持 88

5.1.6 可用性 89

5.1.7 功耗 89

5.1.8 成本 89

5.2 選用8051微控制器的原因 89

5.3 基于8051的設(shè)計(jì) 89

5.3.1 8051的基本架構(gòu) 89

5.3.2 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 90

5.3.3 寄存器 96

5.3.4 振蕩器 98

5.3.5 端口 99

5.3.6 中斷 114

5.3.7 8051中斷系統(tǒng) 115

5.3.8 定時(shí)器 125

5.3.9 串口 132

5.3.10 復(fù)位電路 143

5.3.11 省電節(jié)能模式 144

5.4 8052微控制器 148

5.5 8051/52的衍生產(chǎn)品 148

5.5.1 Atmel公司的

AT89C51RD2/ED2 149

5.5.2 Maxim公司的

DS80C320/DS80C323 149

5.6 本章小結(jié) 149

5.7 重要術(shù)語(yǔ) 151

5.8 課后習(xí)題 151

5.9 復(fù)習(xí)題 155

5.10 實(shí)驗(yàn)練習(xí)題 157

第6章 基于8051微控制器的編程 159

6.1 8051支持的各種尋址模式 160

6.1.1 直接尋址 160

6.1.2 間接尋址 160

6.1.3 寄存器尋址 161

6.1.4 立即尋址 162

6.1.5 索引尋址 162

6.2 8051指令集 166

6.2.1 數(shù)據(jù)傳輸指令 166

6.2.2 算術(shù)運(yùn)算指令 171

6.2.3 邏輯指令 178

6.2.4 布爾運(yùn)算指令 183

6.2.5 程序控制轉(zhuǎn)移指令 185

6.3 本章小結(jié) 187

6.4 重要術(shù)語(yǔ) 188

6.5 課后習(xí)題 189

6.6 復(fù)習(xí)題 195

6.7 實(shí)驗(yàn)練習(xí)題 196

第7章 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)與程序

建模 197

7.1 軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的基本

概念 198

7.2 嵌入式設(shè)計(jì)的計(jì)算模型 199

7.2.1 數(shù)據(jù)流程圖模型 200

7.2.2 控制數(shù)據(jù)流程圖 200

7.2.3 狀態(tài)機(jī)模型 201

7.2.4 順序程序模型 204

7.2.5 并發(fā)處理模型/通信處理

模型 206

7.2.6 面向?qū)ο竽Ｐ?207

7.3 統(tǒng)一建模語(yǔ)言簡(jiǎn)介 208

7.3.1 UML構(gòu)建塊 208

7.3.2 UML工具 212

7.4 軟硬件權(quán)衡 212

7.5 本章小結(jié) 213

7.6 重要術(shù)語(yǔ) 214

7.7 課后習(xí)題 215

7.8 復(fù)習(xí)題 216

7.9 實(shí)驗(yàn)練習(xí)題 217

第Ⅱ部分 嵌入式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

第8章 嵌入式硬件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) 223

8.1 模擬電子元件 224

8.2 數(shù)字電子元件 225

8.2.1 集電極開(kāi)路與三態(tài)輸出 225

8.2.2 邏輯門(mén) 226

8.2.3 緩沖器 227

8.2.4 鎖存器 227

8.2.5 譯碼器 228

8.2.6 編碼器 228

8.2.7 多路復(fù)用器 229

8.2.8 多路輸出選擇器 230

8.2.9 組合電路 230

8.2.10 時(shí)序電路 232

8.3 VLSI與集成電路設(shè)計(jì) 236

8.4 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具 241

8.5 OrCAD EDA工具的用法 242

8.6 使用OrCAD的Capture CIS

工具實(shí)現(xiàn)電路圖設(shè)計(jì) 242

8.6.1 電路圖繪制窗口 245

8.6.2 電路圖繪圖工具 245

8.6.3 電路圖繪制明細(xì) 249

8.6.4 創(chuàng)建元件編號(hào) 251

8.6.5 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查 252

8.6.6 創(chuàng)建材料清單 253

8.6.7 創(chuàng)建網(wǎng)表 254

8.7 PCB布局布線(xiàn)設(shè)計(jì) 257

8.7.1 布局布線(xiàn)構(gòu)建塊 257

8.7.2 使用OrCAD布局布線(xiàn)工具

完成布局布線(xiàn)設(shè)計(jì) 262

8.7.3 PCB布局布線(xiàn)準(zhǔn)則 277

8.8 印刷電路板制造 278

8.8.1 各種類(lèi)型的PCB 278

8.8.2 PCB制造方法 279

8.8.3 PCB設(shè)計(jì)完成后，電路板外形

及其調(diào)試測(cè)試 280

8.9 本章小結(jié) 283

8.10 重要術(shù)語(yǔ) 284

8.11 課后習(xí)題 285

8.12 復(fù)習(xí)題 288

8.13 實(shí)驗(yàn)練習(xí)題 289

第9章 嵌入式固件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) 293

9.1 嵌入式固件設(shè)計(jì)方法 294

9.1.1 基于超循環(huán)的方法 294

9.1.2 基于嵌入式操作系統(tǒng)的

方法 296

9.2 嵌入式固件開(kāi)發(fā)語(yǔ)言 296

9.2.1 基于匯編語(yǔ)言的開(kāi)發(fā) 296

9.2.2 基于高級(jí)語(yǔ)言的開(kāi)發(fā) 303

9.2.3 匯編語(yǔ)言與高級(jí)語(yǔ)言混合

編程 305

9.3 嵌入式C編程 308

9.3.1 對(duì)比C語(yǔ)言與嵌入式C

語(yǔ)言 308

9.3.2 對(duì)比編譯器與交叉

編譯器 308

9.3.3 在嵌入式C編程中使用C

語(yǔ)言 309

9.4 本章小結(jié) 358

9.5 重要術(shù)語(yǔ) 359

9.6 課后習(xí)題 360

9.7 復(fù)習(xí)題 365

9.8 實(shí)驗(yàn)練習(xí)題 367