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第1章 绪论1

1.1 嵌入式系统综述1

1.2 设计上的挑战——设计指标的最佳化4

1.2.1 常用设计指标4

1.2.2 上市时间5

1.2.3 NRE与单位成本6

1.2.4 性能7

1.3 处理器技术8

1.3.1 通用处理器——软件9

1.3.2 单用途处理器——硬件9

1.3.3 专用处理器10

1.4 IC技术11

1.4.1 全定制/VLSI12

1.4.2 半定制ASIC（逻辑门阵列和标准单元）12

1.4.3 PLD13

1.4.4 发展趋势13

1.5 设计技术14

1.5.1 编译/综合15

1.5.2 库/IP16

1.5.3 测试/验证16

1.5.4 其他提高效率的方法17

1.5.5 发展趋势17

1.6 设计方法的取舍18

1.7 小结与本书概要22

1.8 参考文献22

1.9 习题23

第2章 定制单用途处理器——硬件25

2.1 引言25

2.2 组合逻辑26

2.2.1 晶体管与逻辑门26

2.2.2 基本组合逻辑设计27

2.2.3 RTL组合元件28

2.3 时序逻辑30

2.3.1 触发器30

2.3.2 RTL时序元件31

2.3.3 时序逻辑设计32

2.4 定制单用途处理器的设计34

2.5 RTL定制单用途处理器设计39

2.6 定制单用途处理器的最佳化42

2.6.1 原始程序的最佳化42

2.6.2 FSMD的最佳化43

2.6.3 数据路径的最佳化45

2.6.4 FSM的最佳化45

2.7 小结46

2.8 参考文献46

2.9 习题46

第3章 通用处理器——软件49

3.1 引言49

3.2 基本结构50

3.2.1 数据路径50

3.2.2 控制单元51

3.2.3 存储器52

3.3 运算53

3.3.1 指令执行53

3.3.2 流水线技术53

3.3.3 超标量和超长指令字结构54

3.4 程序员的观点55

3.4.1 指令集55

3.4.2 程序和数据存储器空间58

3.4.3 寄存器58

3.4.4 输入/输出58

3.4.5 中断59

3.4.6 实例：设备驱动程序的汇编语言编程59

3.4.7 操作系统61

3.5 开发环境62

3.5.1 设计流程和工具62

3.5.2 实例：一个简单处理器的指令集仿真程序64

3.5.3 测试和调试64

3.6 专用指令集处理器66

3.6.1 单片机67

3.6.2 数字信号处理器67

3.6.3 较不通用的ASIP环境68

3.7 微处理器的选择68

3.8 通用处理器设计69

3.9 小结72

3.10 参考文献73

3.11 习题73

第4章 标准单用途处理器——外部设备74

4.1 引言74

4.2 定时器、计数器与看门狗定时器75

4.2.2 实例：反应定时器77

4.2.3 看门狗定时器78

4.2.4 实例：利用看门狗定时器实现自动提款机的计时超时功能79

4.3 UART80

4.4 脉宽调制器82

4.4.1 概述82

4.4.2 实例：利用PWM控制直流电机84

4.5 LCD控制器85

4.5.1 概述85

4.5.2 实例：LCD初始化86

4.6 键盘控制器87

4.7 步进电机控制器88

4.7.1 概述88

4.7.2 实例：步进电机驱动器的使用89

4.7.3 实例：直接控制步进电机90

4.8 模数转换器91

4.9 实时时钟95

4.10 小结95

4.11 参考文献95

4.12 习题96

第5章 存储器98

5.1 引言98

5.2 存储器写入能力和存储的永久性99

5.2.1 写入能力99

5.2.2 存储的永久性100

5.2.3 选择100

5.3 常见存储器类型101

5.3.1 只读存储器简介101

5.3.2 掩膜编程程序ROM103

5.3.3 OPT ROM——一次可编程ROM103

5.3.4 EPROM——可擦除的可编程ROM104

5.3.5 EEPROM——电擦除的可编程ROM104

5.3.6 快闪存储器106

5.3.7 随机存取存储器简介106

5.3.8 SRAM——静态RAM108

5.3.9 DRAM——动态RAM108

5.3.10 PSRAM——准静态RAM108

5.3.11 NVRAM——非易失性RAM109

5.3.12 实例：HM6264和27C256 RAM/ROM器件109

5.3.13 实例：TC55V2325FF-100存储器件109

5.4 存储器的组合111

5.5 存储器分级和高速缓冲存储器113

5.5.1 高速缓冲存储器映射技术114

5.5.2 高速缓冲存储器置换策略116

5.5.3 高速缓冲存储器写入技术117

5.5.4 高速缓冲存储器对系统性能的影响117

5.6 高级RAM119

5.6.1 基本DRAM119

5.6.2 快速页模式DRAM(FPM DRAM)120

5.6.3 扩展数据输出DRAM(EDO DRAM)120

5.6.4 同步（S）和增强型同步（ES）DRAM121

5.6.5 Rambus DRAM(RDRAM)122

5.6.6 DRAM集成问题122

5.6.7 存储器管理单元（MMU）122

5.7 小结123

5.8 参考文献123

5.9 习题123

第6章 接口125

6.1 引言125

6.2 通信基础126

6.2.1 基本术语126

6.2.2 基本协议概念128

6.2.3 实例：ISA总线协议——存储器存取131

6.3 微处理器接口：I/O寻址132

6.3.1 基于端口的I/O和基于总线的I/O132

6.3.2 存储器映射I/O和标准I/O133

6.3.3 实例：ISA总线协议——标准I/O134

6.3.4 实例：一个基本的存储器协议135

6.3.5 实例：复杂的存储器协议136

6.4 微处理器接口技术：中断136

6.5 微处理器接口技术：直接存储器存取（DMA）141

6.6 仲裁146

6.6.1 优先权仲裁器147

6.6.2 菊花链仲裁148

6.6.3 面向网络的仲裁方法149

6.6.4 实例：使用中断表的向量中断150

6.7 多级总线结构152

6.8 高级通信原理153

6.8.1 并行通信153

6.8.2 串行通信154

6.8.3 无线通信154

6.8.4 分层155

6.8.5 检错和纠错155

6.9 串行协议156

6.9.1 I2C156

6.9.2 CAN158

6.9.3 Firewire159

6.9.4 USB159

6.10 并行协议160

6.10.1 PCI总线160

6.10.2 ARM总线160

6.11 无线协议160

6.11.1 IrDA161

6.11.2 蓝牙161

6.11.3 IEEE 802.11161

6.12 小结162

6.13 参考文献163

6.14 习题163

第7章 数码相机实例165

7.1 引言165

7.2 简单数码相机的简介165

7.2.1 用户的观点166

7.2.2 设计者的观点166

7.3 需求规范171

7.3.1 非功能要求172

7.3.2 非正式的功能规范172

7.3.3 精确的功能规范173

7.4 设计180

7.4.1 实现一：只使用控制器180

7.4.2 实现二：单片机和CCDPP180

7.4.3 实现三：单片机和CCDPP/定点DCT185

7.4.4 实现四：单片机和CCDPP/DCT188

7.5 小结189

7.6 参考文献190

7.7 习题190

第8章 状态机与并发进程模型191

8.1 引言191

8.2 模型与语言、文字与图形192

8.2.1 模型与语言193

8.2.2 文字语言与图形语言193

8.3 一个简单的实例194

8.4 一个基本的状态模型：有限状态机195

8.5 具有数据路径的有限状态机模型：FSMD196

8.6 状态机的使用197

8.6.1 将系统描述为状态机197

8.6.2 状态机与时序程序模型的比较198

8.6.3 用时序程序语言表达状态机198

8.7 HCFSM和状态图表语言200

8.8 程序状态机模型（PSM）203

8.9 适当模型和语言的角色205

8.10 并发进程模型206

8.11 并发进程208

8.11.1 进程的创建和终止209

8.11.2 进程的暂停和恢复210

8.11.3 进程的连接210

8.12 进程通信210

8.12.1 共享存储器210

8.12.2 消息传送214

8.13 进程同步215

8.13.1 条件变量215

8.13.2 监视程序217

8.14 实现219

8.14.1 进程的创建和终止219

8.14.2 进程的暂停和恢复221

8.14.3 进程的连接221

8.14.4 进程的调度221

8.15 数据流模型223

8.16 实时系统224

8.16.1 Windows CE225

8.16.2 QNX225

8.17 小结225

8.18 参考文献226

8.19 习题226

第9章 控制系统227

9.1 引言227

9.2 开环和闭环控制系统228

9.2.1 概述228

9.2.2 实例一：开环汽车定速控制器229

9.2.3 实例二：闭环汽车定速控制器233

9.3 一般控制系统和PID控制器237

9.3.1 控制目标237

9.3.2 实际物理系统建模238

9.3.3 控制器设计238

9.4 PID控制器的软件编程241

9.5 PID调整243

9.6 与基于计算机的控制有关的实际问题243

9.6.1 量化和溢出效应243

9.6.2 混叠244

9.6.3 计算延迟245

9.7 基于计算机的控制实现的优点246

9.7.1 可重复性、可复制性和稳定性246

9.7.2 可编程性246

9.8 小结246

9.9 参考文献247

9.10 习题247

第10章 IC技术248

10.1 引言248

10.2 全定制（VLSI）IC技术253

10.3 半定制（ASIC）IC技术254

10.3.1 门阵列半定制IC技术254

10.3.2 标准单元半定制IC技术255

10.4 可编程逻辑器件（PLD）IC技术256

10.5 小结258

10.6 参考文献258

10.7 习题258

第11章 设计技术259

11.1 引言259

11.2 自动化：综合260

11.2.1 向上发展：编译和综合的并行发展260

11.2.2 综合的级别262

11.2.3 逻辑综合264

11.2.4 寄存器传输综合270

11.2.5 行为综合270

11.2.6 系统综合和硬件-软件协同设计271

11.2.7 时间和空间思考272

11.3 验证：硬件-软件协同仿真272

11.3.1 形式验证和仿真272

11.3.2 仿真速度274

11.3.3 硬件-软件协同仿真275

11.3.4 仿真器276

11.4 再利用：知识产权核277

11.4.1 硬核、软核和固核277

11.4.2 核对处理器供应商带来的新挑战278

11.4.3 核对处理器用户带来的新挑战279

11.5 设计流程模型279

11.6 小结281

11.7 全书结束语282

11.8 参考文献282

11.9 习题283

附录A 相关资源285

A.1 引言285

A.2 嵌入式系统设计网页摘要285

A.3 实验资源286

A.4 关于本书封面289

附录B 有关术语的中英文对照表292