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硬件篇2

第1章 处理器的基本概念2

1.1区分微处理器与微控制器2

1.2寄存器2

1.3处理器是如何启动的4

1.4输入与输出4

1.5指令与数据5

1.6中断6

1.7字节序8

1.8边界对齐10

1.9程序断点和数据断点15

1.10内存管理单元16

1.11缓存17

1.12小结18

第2章开发活动中的硬件问题19

2.1两个案例19

2.2案例的背后——信号完整性19

2.3应对方法21

2.4小结21

工具篇24

第3章make，开发环境全能管家24

3.1从最简单的Makefile中了解规则24

3.2创建基本的编译环境29

3.2.1将规则运用于程序编译30

3.2.2让Makefile更专业34

3.3提高编译环境的实用性48

3.3.1让编译环境更加有序48

3.3.2提升依赖关系管理51

3.4打造更专业的编译环境67

3.4.1规划项目目录结构68

3.4.2增进复用性72

3.4.3支持头文件目录的指定75

3.4.4实现库链接77

3.4.5增强可使用性82

3.4.6管理对库的依赖关系84

3.4.7改善编译效率87

3.4.8恰当地书写注释89

3.5理解make的解析行为90

3.6 Makefile的调试91

3.7 make的常用选项92

3.8活用make92

3.9小结94

第4章gcc，C语言编译器96

4.1什么是交叉编译器96

4.2 gcc幕后工作揭示97

4.3实用的gcc选项99

4.3.1解决宏错误的好帮手99

4.3.2辅助编写汇编程序的好方法100

4.3.3获取系统头文件路径101

4.3.4产生映射文件102

4.3.5通过选项定义宏102

4.3.6生成依赖关系103

4.3.7指定链接库104

第5章binutils工具集，软件开发利器107

5.1 addr2line，指令地址翻译器108

5.2 ar，静态库生成器111

5.3 nm，符号显示器113

5.4 objdump，信息查看器115

5.5 objcopy，段剪辑器119

5.6 ranlib，库索引生成器120

5.7 size，段大小观察器121

5.8 strings，字符串窥视器122

5.9 strip，程序文件瘦身器124

第6章Id，链接器125

6.1重定位的概念125

6.2链接脚本126

6.2.1段128

6.2.2符号129

6.2.3存储区域130

6.2.4常用命令131

6.3常用选项137

6.3.1指定程序的入口点137

6.3.2生成可重定位的中间文件137

6.3.3指定链接脚本138

练习与思考138

第7章gdb，程序调试助手139

7.1启动和退出gdb139

7.2获取帮助140

7.3调试程序142

7.3.1断点设置142

7.3.2控制程序运行144

7.3.3检查程序147

7.3.4提高调试效率151

7.4查看符号表152

7.5控制gdb的行为153

编程语言篇156

第8章掌握必要的汇编知识156

8.1 as的语法156

8.1.1宏157

8.1.2汇编命令157

8.1.3符号和标签157

8.1.4汇编指令158

8.2嵌入汇编的语法158

第9章深入理解程序的结构161

9.1段161

9.1.1指令段161

9.1.2数据段162

9.2栈166

9.3堆168

9.4小结169

第10章ABI/EABI规范，缔造程序兼容合约170

10.1定义基本数据类型171

10.2规范字节对齐处理171

10.3分配寄存器的功能173

10.4规定栈帧结构174

10.4.1栈帧的含义和作用175

10.4.2函数参数的传递方法182

10.4.3函数返回值的返回方法184

10.5小结187

练习与思考187

第11章 混淆指针与数组所导致的问题188

11.1问题示例188

11.2问题分析189

11.2.1数组的内存模型189

11.2.2指针的内存模型190

11.3问题成因191

11.4预防措施193

11.5小结194

第12章volatile，让我保持原样195

设计篇200

第13章设计，软件质量之本200

13.1软件设计是什么200

13.2软件质量的概念201

13.3阻碍改善设计的常见观念203

13.3.1测试是替罪羊或救命稻草203

13.3.2资源永远不足204

13.3.3不改变就可以规避风险204

13.4如何提高设计能力205

13.5设计模式、设计原则和设计思想206

13.6放之四海皆适用的设计原则207

13.6.1以人为本207

13.6.2追求简单性210

13.6.3让模块善始善终211

13.6.4重视收集统计信息212

13.6.5借助命名传达设计意图213

13.6.6消除“审美告警”215

13.6.7通过机制解决问题215

13.6.8防止他人犯错218

13.6.9考虑可查错性220

13.7小结221

第14章 模块管理，保障系统有序运行222

14.1管理参照系222

14.2设计思路224

14.3程序实现226

14.3.1引入模块标识226

14.3.2实现层与级的表达226

14.3.3系统状态和回调函数原型定义228

14.3.4模块注册228

14.3.5系统启动230

14.3.6系统关闭232

14.4 module示例程序233

14.5模块管理的一些思考235

14.6小结235

练习与思考235

第15章错误管理，不可或缺的用户需求236

15.1表达错误的通用方法236

15.1.1错误码格式237

15.1.2定义方法238

15.1.3使用示例239

15.1.4提高可使用性240

15.1.5定义和使用错误码的准则246

15.2优化错误日志的输出246

15.2.1传统方法246

15.2.2更有效的方法249

15.3平台和框架层的错误处理251

15.4小结251

第16章 目录结构管理，使项目进展更顺利252

16.1规划目录结构的意义252

16.1.1书架功能252

16.1.2意识引导252

16.1.3加速新手上手253

16.2出色目录结构的特点253

16.3一个示例253

16.4小结254

第17章 平台与框架开发，高质量软件打造之路255

17.1区分系统库、平台和框架255

17.1.1系统库255

17.1.2平台256

17.1.3框架256

17.2本质和优点257

17.3确立架构模型258

17.4小结259

第18章 可开发性设计，一种高效且经济的开发模式260

18.1可开发性问题一瞥260

18.2可开发性设计的内涵261

18.3引入设备抽象层261

18.4更复杂的设备抽象层263

18.5图形界面的可开发性设计264

18.5.1增强设备抽象层264

18.5.2提供可视化编辑环境264

18.6其他可开发性设计264

18.7小结265

操作系统篇268

第19章引导加载器，系统启航者268

19.1功能268

19.2文件存储布局269

19.3程序加载原理270

19.4优点274

19.5小结274

练习与思考275

第20章 任务，软件基本调度单元276

20.1任务情景278

20.1.1情景内容278

20.1.2情景保存279

20.1.3情景恢复281

20.1.4情景切换282

20.2任务调度286

20.2.1调度算法286

20.2.2调度器290

20.3任务的生命周期293

20.4任务控制295

20.4.1任务创建297

20.4.2任务启动306

20.4.3任务删除307

20.4.4任务挂起309

20.4.5任务恢复310

20.4.6任务睡眠311

20.5竞争问题与中断控制313

20.5.1竞争问题的产生314

20.5.2通过中断控制解决竞争问题315

20.5.3中断控制的嵌套问题316

20.6任务与中断状态317

20.7任务栈溢出检测318

20.8滴答与空闲任务320

20.9多任务环境控制323

20.10任务模块管理324

20.11taskv 1示例程序326

20.12任务钩子函数330

20.13任务变量334

20.13.1 taskv2示例程序334

20.13.2原理336

20.13.3实现337

20.14其他概念与思考340

20.14.1抢占式任务与实时系统的关系340

20.14.2影响任务切换效率的因素341

20.14.3避免直接删除任务341

20.14.4小心多任务设计被滥用342

20.15小结343

练习与思考343

第21章 任务同步与通信，实现协同工作345

21.1信号量345

21.1.1应用场合345

21.1.2程序实现347

21.1.3 semaphore示例程序358

21.2互斥锁360

21.2.1应用场合361

21.2.2程序实现361

21.2.3 mutex示例程序365

21.2.4优先级反转与继承367

21.2.5递归锁375

21.3事件379

21.3.1应用场合379

21.3.2程序实现379

21.3.3 event示例程序384

21.4消息队列386

21.4.1应用场合386

21.4.2程序实现387

21.4.3实现消息队列390

21.4.4 queue示例程序396

21.4.5使用指南398

21.5死锁及预防399

21.6小结399

练习与思考400

第22章内存管理，协调动态内存的使用401

22.1堆管理401

22.1.1 heapvl示例程序401

22.1.2程序实现406

22.1.3设计改进416

22.1.4支持内存泄漏检测421

22.1.5实现内存溢出检测431

22.1.6内存碎片问题431

22.2内存池管理432

22.2.1 mpool示例程序432

22.2.2程序实现436

22.2.3缓冲区泄漏检测444

22.3小结444

练习与思考444

第23章 设备管理，方便与外设交互445

23.1字符设备管理445

23.2中断管理447

23.2.1中断向量表447

23.2.2中断控制448

23.2.3中断状态管理450

23.2.4设备与中断451

23.2.5模块管理451

23.3实现设备管理452

23.3.1安装驱动程序454

23.3.2注册设备455

23.3.3打开设备456

23.3.4关闭设备458

23.3.5设备读写与控制458

23.4设备驱动程序实现459

23.4.1“滴答”设备460

23.4.2控制台设备462

23.4.3终止程序运行设备464

23.5驱动安装与设备注册466

23.6小结468

练习与思考468

第24章定时器，程序闹钟469

24.1软件定时器分类469

24.2设计思路469

24.3中断回调定时器470

24.3.1程序实现470

24.3.2 tinmerv l示例程序481

24.4定时误差484

24.5提高遍历效率484

24.6改善实时性489

24.6.1实时性分析490

24.6.2改进实时性491

24.7任务回调定时器494

24.7.1程序实现494

24.7.2 timerv3示例程序497

24.8小结498

练习与思考48

第25章CIearRTOS“实时”操作系统499

25.1设计原则499

25.2源程序目录管理499

25.3让Makefile体现概念502

25.4实现集中配置503

25.5改进与移植504

质量保证篇508

第26章 质量保证导言508

26.1软件开发的特点508

26.1.1脑力密集型工作508

26.1.2实现不具唯一性508

26.1.3隐性成本高509

26.1.4忽视的细节很容易被放大509

26.1.5质量难以评估509

26.2保证质量的关键要素509

26.2.1完备的需求分析510

26.2.2高质量的设计510

26.2.3编程好习惯510

26.2.4充分的验证510

26.2.5必要的流程511

26.2.6合适的工具512

26.2.7言简意赅的文档512

26.3质量保证需要系统性的方法论512

26.3.1方法论＝流程＋工具513

26.3.2构建有效方法论的核心手段516

26.4走出质量困境的指导性思想518

26.4.1从管理者的角度518

26.4.2从工程师的角度519

26.4.3从组织的角度519

26.5小结520

第27章编程好习惯，质量保证的基本条件521

27.1终生受用的编程好习惯521

27.1.1判断失败而非成功521

27.1.2采用sizeof减少内存操作失误522

27.1.3屏蔽编程语言特性524

27.1.4恰当使用goto语句527

27.1.5合理运用数组529

27.1.6以逆序方式释放资源530

27.1.7在模块对外接口中防范错误531

27.1.8避免出现魔数532

27.1.9利用编程语言特性提高效率533

27.1.10复用代码提高维护性534

27.1.11借助隐式初始化简化程序逻辑536

27.1.12青睐小粒度锁538

27.1.13精确包含头文件539

27.1.14让模块的对外头文件保持简洁541

27.1.15只暴露必要的变量和函数542

27.1.16清除编译器报告的所有警告542

27.2小结543

第28章单元测试，被忽视的质量保证方法544

28.1警惕单元测试无用论544

28.2一个简单但不完善的单元测试例子545

28.3构建单元测试框架548

28.4无缝整合单元测试555

28.4.1维护规则557

28.42目录规划557

28.4.3更改Makefile559

28.4.4检查整合效果566

28.5几个实施问题569

28.6桩函数和打桩570

28.7错误注入，一种可测试性设计571

28.8平台开发与单元测试576

28.9被测行为的确定性576

28.10测试用例的有效性577

28.11小结578

第29章代码覆盖，单元测试效果的衡量指标579

29.1了解代码覆盖工具580

29.2无缝整合代码覆盖584

29.2.1更改Makefile584

29.2.2检查整合效果586

29.3三个代码覆盖程度指标587

29.4小结588

第30章 静态分析，防止将失误带给用户589

30.1认识静态分析工具589

30.2无缝整合静态分析596

30.2.1更改Makefile596

30.2.2检查整合效果601

30.3小结602

第31章动态分析，使程序更健壮603

31.1结识动态分析工具604

31.2无缝整合动态分析607

31.2.1更改Makefile607

31.2.2检查整合效果609

313小结609

第32章 性能分析，让优化程序有的放矢610

32.1初探性能分析工具610

32.2无缝整合性能分析612

32.2.1更改Makefile613

32.2.2检查整合效果614

32.3小结615

第33章qBench，一个开发高质软件的工作台616

参考资料618