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第1章 嵌入式系统导论1

1.1 嵌入式系统概述1

1.1.1 嵌入式系统的发展历程2

1.1.2 嵌入式系统的特点6

1.1.3 嵌入式系统的分类7

1.2 嵌入式系统的应用领域10

1.3 嵌入式系统的发展趋势12

思考题113

第2章 嵌入式硬件系统15

2.1 嵌入式硬件系统的基本组成15

2.2 嵌入式微处理器17

2.2.1 嵌入式微处理器的特点18

2.2.2 主流的嵌入式微处理器21

2.2.3 ARM指令集体系架构28

2.2.4 典型ARM CPU Core体系结构31

2.3 ARM编程模型33

2.3.1 基于ARMv4的编程模型33

2.3.2 ARMv7-A＆R的应用级编程模型49

2.3.3 ARMv7-A＆R系统级编程模型55

2.3.4 处理器存储器子系统60

2.3.5 存储器数据模式及I／O编址69

2.4 嵌入式系统总线71

2.4.1 AMBA总线71

2.4.2 PCI／CPCI总线75

2.4.3 USB总线77

2.5 嵌入式系统存储器80

2.5.1 嵌入式系统的存储结构80

2.5.2 NandFlash81

思考题283

第3章 ARM汇编程序设计85

3.1 ARM嵌入式微处理器指令集85

3.1.1 ARM指令集85

3.1.2 ARM v4T架构指令体系88

3.1.3 ARM v5TE架构指令体系95

3.1.4 ARMv6架构指令体系97

3.1.5 ARMv7-A＆R架构指令体系101

3.1.6 Thumb和Thumb-2指令集108

3.2 ARM汇编114

3.2.1 汇编、汇编器和汇编语言程序114

3.2.2 ARM伪指令115

3.2.3 ARM宏与宏指令122

3.2.4 汇编语句格式124

3.2.5 ARM汇编语言中的表达式及运算符124

3.3 ARM程序设计127

3.3.1 ARM工程127

3.3.2 ARM汇编语言程序设计128

3.3.3 ARM程序的框架结构134

3.3.4 C语言程序与汇编程序之间的函数调用136

3.3.5 ARM汇编与C语言的混合程序设计142

思考题3146

第4章 嵌入式软件系统149

4.1 嵌入式软件系统分类和体系结构149

4.1.1 嵌入式软件分类150

4.1.2 嵌入式软件体系结构151

4.1.3 嵌入式软件运行流程152

4.2 嵌入式操作系统153

4.2.1 体系结构153

4.2.2 功能及特点155

4.2.3 发展趋势158

4.3 嵌入式软件开发工具159

4.3.1 嵌入式软件开发工具的分类159

4.3.2 嵌入式软件的交叉开发环境161

4.3.3 嵌入式软件实现阶段的开发过程161

4.3.4 嵌入式软件开发工具的发展趋势168

思考题4169

第5章 任务管理与调度170

5.1 概述170

5.2 任务172

5.3 任务管理174

5.3.1 任务状态与变迁174

5.3.2 任务控制块175

5.3.3 任务切换175

5.3.4 任务队列177

5.3.5 任务管理机制181

5.4 任务调度184

5.4.1 任务调度概述184

5.4.2 基于优先级的可抢占调度186

5.4.3 时间片轮转调度186

5.4.4 静态调度187

5.4.5 动态调度190

5.4.6 静态调度与动态调度之间的比较191

5.5 优先级反转191

5.5.1 优先级反转概述191

5.5.2 优先级继承协议192

5.5.3 优先级天花板协议193

5.6 基于多核的任务调度199

5.6.1 局部调度200

5.6.2 全局调度201

5.6.3 混合调度205

5.7 与任务有关的性能指标206

5.7.1 任务上下文切换时间206

5.7.2 任务响应时间207

思考题5208

第6章 同步、互斥和通信210

6.1 概述210

6.2 信号量212

6.2.1 信号量的种类及用途212

6.2.2 互斥信号量212

6.2.3 二值信号量215

6.2.4 计数信号量215

6.2.5 信号量机制的主要数据结构218

6.2.6 典型的信号量操作219

6.2.7 与信号量有关的资源配置问题221

6.3 邮箱和消息队列221

6.3.1 嵌入式系统的通信221

6.3.2 消息队列机制的主要数据结构223

6.3.3 典型的消息队列操作226

6.3.4 与消息队列有关的资源配置问题228

6.3.5 消息队列的其他典型使用228

6.4 事件229

6.4.1 事件机制229

6.4.2 事件机制的主要数据结构230

6.4.3 典型的事件操作232

6.4.4 与事件机制有关的资源配置问题233

6.4.5 事件机制的典型应用233

6.5 异步信号234

6.5.1 异步信号机制234

6.5.2 异步信号机制与中断机制的比较235

6.5.3 异步信号机制与事件机制的比较236

6.5.4 异步信号机制的主要数据结构236

6.5.5 典型的异步信号操作237

6.6 多核系统中的同步、互斥与通信238

6.6.1 多核系统的硬件基础238

6.6.2 多核系统的互斥机制239

6.6.3 核间通信245

6.6.4 核间同步250

思考题6252

第7章 中断、时间、内存和I／O管理254

7.1 中断管理254

7.1.1 实时内核的中断管理254

7.1.2 中断的分类255

7.1.3 中断处理的过程256

7.1.4 实时内核的中断管理258

7.1.5 用户中断服务程序260

7.1.6 中断相关的性能指标262

7.2 时间管理266

7.2.1 硬件时钟设备266

7.2.2 实时内核的时间管理267

7.3 内存管理270

7.3.1 内存管理概念270

7.3.2 内存管理机制271

7.4 I／O管理278

7.4.1 I／O管理的功能278

7.4.2 I／O系统的实现考虑279

思考题7282

第8章 虚拟化技术283

8.1 概述283

8.2 虚拟化技术分类284

8.2.1 进程级虚拟机284

8.2.2 系统级虚拟机285

8.3 微内核虚拟化技术290

8.3.1 微内核的系统特征291

8.3.2 微内核技术的起源和发展291

8.3.3 L4微内核技术293

8.3.4 微内核虚拟化架构303

8.4 虚拟化产品实例303

思考题8305

参考文献306