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32位嵌入式系統與SoC設計導論(第2版)（簡體書）
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作者簡介
目次
商品簡介
《32位嵌入式系統與SoC設計導論(第2版)》在第1版的基礎上，根據近年來32位嵌入式系統和SoC技術的發展，圍繞嵌入式技術的各個環節進行了詳細的介紹，主要講解了嵌入式系統的概念及組成，并針對開發流程，實時操作系統概況及移植，處理器，開發調試方法，軟件開發，嵌入式圖形用戶界面，SoC設計方法平臺和工具等環節進行了由淺入深的介紹，給出了一個基於STM32處理器的開發實例，最后以MP4工程實踐為例，闡述了嵌入式系統的開發流程。
《32位嵌入式系統與SoC設計導論(第2版)》編排新穎、圖文並茂、通俗易懂，可作為高等院校相關專業高年級本科生和研究生的教學用書，也可供涉及嵌入式工作的技術人員、管理人員參考，尤其適合嵌入式技術的初學者使用。
《32位嵌入式系統與SoC設計導論(第2版)》編排新穎、圖文並茂、通俗易懂，可作為高等院校相關專業高年級本科生和研究生的教學用書，也可供涉及嵌入式工作的技術人員、管理人員參考，尤其適合嵌入式技術的初學者使用。
作者簡介
楊剛，男，1967年12月出生。西安電子科技大學電子工程學院教授，中德聯合培養（DAAD）博士，中國電子學會高級會員，中國電子學會嵌入式系統專家委員會委員，中國留德學者計算機學會（德國）會員。主要科研方向：新一代通信網及嵌入式系統設計。主持國家科技重大專項、863重點項目等多項，獲得省部級科技獎4項，獲得國家發明專利授權7項；近幾年在國家核心期刊和國際會議以第一作者發表EI／SCI檢索論文15篇；已出版著作多部，其中2本為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材；1本獲西安電子科技大學第十屆優秀教材二等獎。
目次
第1章 嵌入式系統基礎 1
1.1 嵌入式系統的定義 2
1.2 嵌入式系統的分類 3
1.3 嵌入式系統的特點 5
1.4 嵌入式系統的組成架構 6
1.5 32位嵌入式處理器 9
1.6 嵌入式操作系統的使用 11
1.7 嵌入式系統開發 12
1.8 嵌入式系統應用 14
1.9 嵌入式系統的發展現狀及趨勢 15
1.10 學習嵌入式系統的意義 18
本章小結 19
思考題 19
第2章 嵌入式系統設計開發流程 20
2.1 嵌入式系統的一般開發流程 21
2.2 需求分析階段 21
2.3 設計階段 22
2.3.1 硬件的選擇 23
2.3.2 軟件的選擇 25
2.3.3 開發工具的選擇 27
2.3.4 軟件組件的選擇 29
2.4 實現階段 29
2.4.1 嵌入式軟件開發的特點 29
2.4.2 軟件開發平臺 31
2.4.3 軟件開發過程 32
2.5 測試階段 33
本章小結 35
思考題 35
第3章 嵌入式實時操作系統 36
3.1 操作系統 37
3.1.1 基本概念及功能 37
3.1.2 發展史 38
3.1.3 分類 39
3.2 實時操作系統 40
3.2.1 實時操作系統的概念 40
3.2.2 RTOS的發展歷史 41
3.2.3 RTOS的特點 43
3.2.4 RTOS的分類 44
3.2.5 RTOS的性能分析 47
3.3 主流的嵌入式實時操作系統 48
3.4 典型的實時操作系統 50
3.4.1 Linux 50
3.4.2 C/OSⅡ 52
3.4.3 Windows CE 54
3.4.4 VxWorks 56
3.5 如何選擇合適的嵌入式操作系統 57
3.6 嵌入式實時操作系統的分析比較 58
3.6.1 C/OS和CLinux操作系統的比較 58
3.6.2 其他實時操作系統的比較 60
3.7 嵌入式實時操作系統的發展前景 62
本章小結 63
思考題 63
第4章 嵌入式處理器 64
4.1 重要概念 65
4.1.1 馮諾依曼結構和哈佛結構 65
4.1.2 流水線技術 65
4.1.3 CISC和RISC 66
4.1.4 多核技術 66
4.2 嵌入式處理器的分類 68
4.2.1 嵌入式微控制器（MCU） 68
4.2.2 嵌入式微處理器（EMPU） 69
4.2.3 嵌入式DSP（EDSP） 69
4.2.4 嵌入式片上系統（SoC） 70
4.2.5 嵌入式處理器的變遷 70
4.3 各公司嵌入式處理器 71
4.3.1 ARM處理器系列 71
4.3.2 Freescale PowerPC 74
4.3.3 i.MX處理器 74
4.3.4 Intel Atom（凌動）處理器 75
4.3.5 TI OMAP芯片 76
4.3.6 SamSung的常用芯片 77
4.3.7 Philips（NZP）的微處理器 77
4.3.8 龍芯的處理器 78
4.3.9 國芯的32位RISC CPU 79
4.4 嵌入式處理器的選擇 79
4.5 32位嵌入式處理器的發展趨勢 80
4.5.1 ARM技術的發展趨勢 80
4.5.2 32位逐漸成為主流 82
4.5.3 32位市場格局 83
本章小結 83
思考題 83
第5章 開發調試方法 84
5.1 簡單設備的調試 85
5.1.1 串行口 85
5.1.2 發光二極管 86
5.1.3 示波器 86
5.2 Monitor方式 87
5.3 BDM、JTAG、Nexus 88
5.3.1 背景調試模式（BDM） 88
5.3.2 聯合測試行動組（JTAG） 89
5.3.3 Nexus 91
5.4 ROM仿真器 92
5.5 實時在線仿真系統ICE 92
5.6 使用GDB調試嵌入式系統 94
5.6.1 GDB使用前的準備工作 94
5.6.2 基本的GDB命令 96
5.6.3 GDB應用舉例 97
5.7 嵌入式系統軟件調試技術的發展趨勢 101
本章小結 103
思考題 103
第6章 嵌入式軟件開發 104
6.1 嵌入式系統軟件開發 105
6.1.1 嵌入式系統軟件開發的特點 105
6.1.2 嵌入式編程簡介及編寫穩定可靠軟件的建議 107
6.1.3 嵌入式高級編程語言 108
6.1.4 嵌入式高級編程語言的發展趨勢及選擇 109
6.2 基於嵌入式的C語言編程 110
6.2.1 開發入門 110
6.2.2 語言風格 111
6.2.3 預處理 112
6.2.4 系統引導與main函數 112
6.2.5 變量定義 113
6.2.6 軟件開發流程 115
6.2.7 軟件項目組織與管理 116
6.2.8 模塊化的C語言編程 116
6.2.9 匯編與C語言程序的混合編程 119
6.2.10 嵌入式C語言程序的優化 120
6.2.11 嵌入式C語言語言編程經驗 126
本章小結 130
思考題 130
第7章 操作系統的移植 131
7.1 嵌入式應用中使用RTOS的必要性 132
7.2 操作系統移植的概念及意義 133
7.2.1 移植的概念和目的 133
7.2.2 嵌入式操作系統的移植分析 133
7.3 C/OS Ⅱ的移植 134
7.3.1 C/OS Ⅱ概述 135
7.3.2 移植條件 135
7.3.3 工具和運行環境 136
7.3.4 移植的過程 136
7.3.5 移植中的問題 140
7.3.6 C/OS Ⅱ的不足之處 142
7.3.7 C/OS Ⅱ下的驅動程序特點 142
7.4 Linux的移植 142
7.4.1 移植過程 145
7.4.2 啟動代碼（Bootloader）的移植 145
7.4.3 Linux內核的移植、重編譯 147
7.4.4 移植Linux的關鍵問題 152
7.4.5 庫的選擇 156
本章小結 156
思考題 157
第8章 嵌入式圖形用戶界面 158
8.1 嵌入式GUI概述 159
8.1.1 什麼是嵌入式GUI 159
8.1.2 嵌入式GUI的發展歷史 159
8.1.3 嵌入式GUI的發展趨勢 161
8.2 嵌入式系統GUI 162
8.2.1 GUI與嵌入式系統 162
8.2.2 嵌入式GUI的特點及地位 164
8.2.3 當今典型的嵌入式GUI系統 165
8.2.4 幾種GUI系統的綜合對比 171
8.2.5 MiniGUI的技術優勢 172
8.2.6 MiniGUI的應用實例 173
8.2.7 為什麼要自主開發新的GUI系統 175
8.3 嵌入式GUI的設計 176
8.3.1 硬件設計 177
8.3.2 驅動程序的設計 178
8.3.3 用戶界面的設計 178
8.3.4 MicroWindows的體系結構 181
本章小結 185
思考題 185
第9章 SoC設計方法、平臺、工具 186
9.1 SoC簡介 187
9.1.1 SoC產生的背景 187
9.1.2 系統級芯片SoC 187
9.1.3 IP與IP核 189
9.1.4 SoC與IP 產業 190
9.2 SoC的設計方法學 192
9.2.1 軟硬件協同設計 192
9.2.2 IP核的生成和復用 194
9.2.3 超深亞微米設計 196
9.3 SoC的設計平臺、工具以及基於平臺的設計 198
9.3.1 SoC的設計平臺和工具 198
9.3.2 基於平臺的SoC設計 199
9.4 SoC的驗證與測試 200
9.4.1 SoC的驗證 201
9.4.2 SoC的測試 203
9.5 SoC的總線架構 206
9.5.1 CoreConnect總線 207
9.5.2 AMBA總線 207
9.5.3 Wishbone總線 209
9.5.4 Avalon總線 209
9.6 SoC發展遇到的挑戰 210
9.6.1 SoC設計方法學的核心技術 210
9.6.2 設計工具帶來的問題 212
9.6.3 資金問題 213
9.7 SoC的發展趨勢 214
9.7.1 SoPC的出現 214
9.7.2 SoC發展的市場前景 214
本章小結 216
思考題 216
第10章 STM32系列控制器理論及實踐 217
10.1 ARM Corte-M3微控制器及STM32實驗箱概述 218
10.1.1 ARM Corte-M3處理器概述 218
10.1.2 STM32實驗箱規格介紹 220
10.2 基於STM32 的編程基礎 222
10.2.1 ST公司為STM32提供的源程序 222
10.2.2 主要程序的編寫方法 223
10.2.3 其他ST庫程序功能介紹 226
10.2.4 編寫STM32應用程序總結 227
10.3 嵌入式實驗環境及入門實驗 228
10.4 通用輸入/輸出端口實驗（GPIO） 232
10.5 嵌套向量中斷控制器（NVIC） 238
10.6 通用串行同步異步收發器（USART） 246
10.7 LCD液晶顯示器 251
本章小結 262
思考題 263
第11章 MP4工程實踐 264
11.1 MP4概述 265
11.2 流行的MP4解決方案對比 266
11.3 MP4的設計 269
11.3.1 功能要求 269
11.3.2 硬件平臺 270
11.3.3 軟件平臺 273
11.4 MP4實現流程 274
11.4.1 程序總體框架 274
11.4.2 軟件界面設計及控件的使用 275
11.4.3 視頻播放功能的實現 275
11.4.4 音頻播放功能的實現 281
11.4.5 錄音功能的實現 282
11.4.6 其他功能的實現 286
本章小結 287
思考題 287
參考文獻 288
1.1 嵌入式系統的定義 2
1.2 嵌入式系統的分類 3
1.3 嵌入式系統的特點 5
1.4 嵌入式系統的組成架構 6
1.5 32位嵌入式處理器 9
1.6 嵌入式操作系統的使用 11
1.7 嵌入式系統開發 12
1.8 嵌入式系統應用 14
1.9 嵌入式系統的發展現狀及趨勢 15
1.10 學習嵌入式系統的意義 18
本章小結 19
思考題 19
第2章 嵌入式系統設計開發流程 20
2.1 嵌入式系統的一般開發流程 21
2.2 需求分析階段 21
2.3 設計階段 22
2.3.1 硬件的選擇 23
2.3.2 軟件的選擇 25
2.3.3 開發工具的選擇 27
2.3.4 軟件組件的選擇 29
2.4 實現階段 29
2.4.1 嵌入式軟件開發的特點 29
2.4.2 軟件開發平臺 31
2.4.3 軟件開發過程 32
2.5 測試階段 33
本章小結 35
思考題 35
第3章 嵌入式實時操作系統 36
3.1 操作系統 37
3.1.1 基本概念及功能 37
3.1.2 發展史 38
3.1.3 分類 39
3.2 實時操作系統 40
3.2.1 實時操作系統的概念 40
3.2.2 RTOS的發展歷史 41
3.2.3 RTOS的特點 43
3.2.4 RTOS的分類 44
3.2.5 RTOS的性能分析 47
3.3 主流的嵌入式實時操作系統 48
3.4 典型的實時操作系統 50
3.4.1 Linux 50
3.4.2 C/OSⅡ 52
3.4.3 Windows CE 54
3.4.4 VxWorks 56
3.5 如何選擇合適的嵌入式操作系統 57
3.6 嵌入式實時操作系統的分析比較 58
3.6.1 C/OS和CLinux操作系統的比較 58
3.6.2 其他實時操作系統的比較 60
3.7 嵌入式實時操作系統的發展前景 62
本章小結 63
思考題 63
第4章 嵌入式處理器 64
4.1 重要概念 65
4.1.1 馮諾依曼結構和哈佛結構 65
4.1.2 流水線技術 65
4.1.3 CISC和RISC 66
4.1.4 多核技術 66
4.2 嵌入式處理器的分類 68
4.2.1 嵌入式微控制器（MCU） 68
4.2.2 嵌入式微處理器（EMPU） 69
4.2.3 嵌入式DSP（EDSP） 69
4.2.4 嵌入式片上系統（SoC） 70
4.2.5 嵌入式處理器的變遷 70
4.3 各公司嵌入式處理器 71
4.3.1 ARM處理器系列 71
4.3.2 Freescale PowerPC 74
4.3.3 i.MX處理器 74
4.3.4 Intel Atom（凌動）處理器 75
4.3.5 TI OMAP芯片 76
4.3.6 SamSung的常用芯片 77
4.3.7 Philips（NZP）的微處理器 77
4.3.8 龍芯的處理器 78
4.3.9 國芯的32位RISC CPU 79
4.4 嵌入式處理器的選擇 79
4.5 32位嵌入式處理器的發展趨勢 80
4.5.1 ARM技術的發展趨勢 80
4.5.2 32位逐漸成為主流 82
4.5.3 32位市場格局 83
本章小結 83
思考題 83
第5章 開發調試方法 84
5.1 簡單設備的調試 85
5.1.1 串行口 85
5.1.2 發光二極管 86
5.1.3 示波器 86
5.2 Monitor方式 87
5.3 BDM、JTAG、Nexus 88
5.3.1 背景調試模式（BDM） 88
5.3.2 聯合測試行動組（JTAG） 89
5.3.3 Nexus 91
5.4 ROM仿真器 92
5.5 實時在線仿真系統ICE 92
5.6 使用GDB調試嵌入式系統 94
5.6.1 GDB使用前的準備工作 94
5.6.2 基本的GDB命令 96
5.6.3 GDB應用舉例 97
5.7 嵌入式系統軟件調試技術的發展趨勢 101
本章小結 103
思考題 103
第6章 嵌入式軟件開發 104
6.1 嵌入式系統軟件開發 105
6.1.1 嵌入式系統軟件開發的特點 105
6.1.2 嵌入式編程簡介及編寫穩定可靠軟件的建議 107
6.1.3 嵌入式高級編程語言 108
6.1.4 嵌入式高級編程語言的發展趨勢及選擇 109
6.2 基於嵌入式的C語言編程 110
6.2.1 開發入門 110
6.2.2 語言風格 111
6.2.3 預處理 112
6.2.4 系統引導與main函數 112
6.2.5 變量定義 113
6.2.6 軟件開發流程 115
6.2.7 軟件項目組織與管理 116
6.2.8 模塊化的C語言編程 116
6.2.9 匯編與C語言程序的混合編程 119
6.2.10 嵌入式C語言程序的優化 120
6.2.11 嵌入式C語言語言編程經驗 126
本章小結 130
思考題 130
第7章 操作系統的移植 131
7.1 嵌入式應用中使用RTOS的必要性 132
7.2 操作系統移植的概念及意義 133
7.2.1 移植的概念和目的 133
7.2.2 嵌入式操作系統的移植分析 133
7.3 C/OS Ⅱ的移植 134
7.3.1 C/OS Ⅱ概述 135
7.3.2 移植條件 135
7.3.3 工具和運行環境 136
7.3.4 移植的過程 136
7.3.5 移植中的問題 140
7.3.6 C/OS Ⅱ的不足之處 142
7.3.7 C/OS Ⅱ下的驅動程序特點 142
7.4 Linux的移植 142
7.4.1 移植過程 145
7.4.2 啟動代碼（Bootloader）的移植 145
7.4.3 Linux內核的移植、重編譯 147
7.4.4 移植Linux的關鍵問題 152
7.4.5 庫的選擇 156
本章小結 156
思考題 157
第8章 嵌入式圖形用戶界面 158
8.1 嵌入式GUI概述 159
8.1.1 什麼是嵌入式GUI 159
8.1.2 嵌入式GUI的發展歷史 159
8.1.3 嵌入式GUI的發展趨勢 161
8.2 嵌入式系統GUI 162
8.2.1 GUI與嵌入式系統 162
8.2.2 嵌入式GUI的特點及地位 164
8.2.3 當今典型的嵌入式GUI系統 165
8.2.4 幾種GUI系統的綜合對比 171
8.2.5 MiniGUI的技術優勢 172
8.2.6 MiniGUI的應用實例 173
8.2.7 為什麼要自主開發新的GUI系統 175
8.3 嵌入式GUI的設計 176
8.3.1 硬件設計 177
8.3.2 驅動程序的設計 178
8.3.3 用戶界面的設計 178
8.3.4 MicroWindows的體系結構 181
本章小結 185
思考題 185
第9章 SoC設計方法、平臺、工具 186
9.1 SoC簡介 187
9.1.1 SoC產生的背景 187
9.1.2 系統級芯片SoC 187
9.1.3 IP與IP核 189
9.1.4 SoC與IP 產業 190
9.2 SoC的設計方法學 192
9.2.1 軟硬件協同設計 192
9.2.2 IP核的生成和復用 194
9.2.3 超深亞微米設計 196
9.3 SoC的設計平臺、工具以及基於平臺的設計 198
9.3.1 SoC的設計平臺和工具 198
9.3.2 基於平臺的SoC設計 199
9.4 SoC的驗證與測試 200
9.4.1 SoC的驗證 201
9.4.2 SoC的測試 203
9.5 SoC的總線架構 206
9.5.1 CoreConnect總線 207
9.5.2 AMBA總線 207
9.5.3 Wishbone總線 209
9.5.4 Avalon總線 209
9.6 SoC發展遇到的挑戰 210
9.6.1 SoC設計方法學的核心技術 210
9.6.2 設計工具帶來的問題 212
9.6.3 資金問題 213
9.7 SoC的發展趨勢 214
9.7.1 SoPC的出現 214
9.7.2 SoC發展的市場前景 214
本章小結 216
思考題 216
第10章 STM32系列控制器理論及實踐 217
10.1 ARM Corte-M3微控制器及STM32實驗箱概述 218
10.1.1 ARM Corte-M3處理器概述 218
10.1.2 STM32實驗箱規格介紹 220
10.2 基於STM32 的編程基礎 222
10.2.1 ST公司為STM32提供的源程序 222
10.2.2 主要程序的編寫方法 223
10.2.3 其他ST庫程序功能介紹 226
10.2.4 編寫STM32應用程序總結 227
10.3 嵌入式實驗環境及入門實驗 228
10.4 通用輸入/輸出端口實驗（GPIO） 232
10.5 嵌套向量中斷控制器（NVIC） 238
10.6 通用串行同步異步收發器（USART） 246
10.7 LCD液晶顯示器 251
本章小結 262
思考題 263
第11章 MP4工程實踐 264
11.1 MP4概述 265
11.2 流行的MP4解決方案對比 266
11.3 MP4的設計 269
11.3.1 功能要求 269
11.3.2 硬件平臺 270
11.3.3 軟件平臺 273
11.4 MP4實現流程 274
11.4.1 程序總體框架 274
11.4.2 軟件界面設計及控件的使用 275
11.4.3 視頻播放功能的實現 275
11.4.4 音頻播放功能的實現 281
11.4.5 錄音功能的實現 282
11.4.6 其他功能的實現 286
本章小結 287
思考題 287
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