嵌入式軟件

第1章 嵌入式編程的基本概念
1.1 數(shù)字系統(tǒng)
1.2 符號(hào)二進(jìn)制數(shù)
1.2.1 定點(diǎn)二進(jìn)制數(shù)
1.2.2 浮點(diǎn)二進(jìn)制數(shù)
1.2.3 交互數(shù)字系統(tǒng)
1.2.4 二-十進(jìn)制編碼
1.2.5 ASCII
1.2.6 錯(cuò)誤檢測(cè)
1.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
1.3.1 簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類(lèi)型
1.3.2 復(fù)雜數(shù)據(jù)類(lèi)型
1.4 通信協(xié)議
1.4.1 簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)廣播
1.4.2 事件驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單傳輸
1.4.3 事件驅(qū)動(dòng)多元傳輸
1.5 數(shù)學(xué)
1.5.1 二進(jìn)制加法和減法
1.5.2 二進(jìn)制乘法
1.5.3 二進(jìn)制除法
1.6 數(shù)值比較
1.6.1 條件語(yǔ)句
1.6.2 循環(huán)
1.6.3 其他流控制語(yǔ)句
1.7 狀態(tài)機(jī)
1.7.1 數(shù)據(jù)索引狀態(tài)機(jī)
1.7.2 執(zhí)行索引狀態(tài)機(jī)
1.7.3 混合狀態(tài)機(jī)
1.8 多任務(wù)
第2章 設(shè)備驅(qū)動(dòng)
2.1 本章梗概
2.2 實(shí)例1：中斷處理的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
2.2.1 中斷優(yōu)先級(jí)
2.2.2 上下文切換
2.2.3 中斷設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的偽代碼實(shí)例
2.2.4 中斷處理和性能
2.3 實(shí)例2：存儲(chǔ)器設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
2.4 實(shí)例3：板級(jí)總線(xiàn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
2.5 板級(jí)I/O驅(qū)動(dòng)程序?qū)嵗?br />2.5.1 實(shí)例4：初始化一個(gè)以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序
2.5.2 實(shí)例5：初始化一個(gè)RS?驅(qū)動(dòng)程序
2.6 本章小結(jié)
第3章 嵌入式操作系統(tǒng)
3.1 本章梗概
3.2 什么是進(jìn)程
3.3 多任務(wù)和進(jìn)程管理
3.3.1 進(jìn)程執(zhí)行
3.3.2 進(jìn)程調(diào)度
3.3.3 任務(wù)間通信和同步
3.4 內(nèi)存管理
3.4.1 用戶(hù)內(nèi)存空間
3.4.2 內(nèi)核內(nèi)存空間
3.5 I/O和文件系統(tǒng)管理
3.6 操作系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例：POSIX（可移植操作系統(tǒng)接口）
3.7 操作系統(tǒng)性能指南
3.8 操作系統(tǒng)和板級(jí)支持包（BSP）
3.9 本章小結(jié)
第4章 組網(wǎng)
4.1 RCM3200 Rabbit Core的介紹
4.2 Dynamic C開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹
4.2.1 開(kāi)發(fā)
4.2.2 調(diào)試
4.3 Dynamic C庫(kù)簡(jiǎn)介
4.4 Dynamic C的內(nèi)存空間
4.4.1 Rabbit的內(nèi)存分段
4.4.2 Dynamic C中無(wú)獨(dú)立的指令和數(shù)據(jù)空間時(shí)的內(nèi)存使用
4.4.3 把函數(shù)放入XMEM
4.4.4 獨(dú)立的指令和數(shù)據(jù)內(nèi)存
4.4.5 綜合所有內(nèi)容
4.5 代碼是如何編譯和運(yùn)行的
4.5.1 在傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境下代碼是如何被構(gòu)建的
4.5.2 代碼是如何在Dynamic C下構(gòu)建的
4.6 將一臺(tái)電腦設(shè)置為RCM開(kāi)發(fā)系統(tǒng)
4.7 開(kāi)始編寫(xiě)代碼
4.7.1 項(xiàng)目：第一個(gè)Rabbit程序
4.7.2 Dynamic C的調(diào)試特性
4.7.3 Dynamic C幫助
4.7.4 單步調(diào)試
4.7.5 增加斷點(diǎn)
4.7.6 監(jiān)視表達(dá)式
4.7.7 Dynamic C不是ANSI C
4.7.8 Dynamic C存儲(chǔ)空間
4.8 嵌入式網(wǎng)絡(luò)
4.9 Dynamic C對(duì)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的支持
4.9.1 通用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
4.9.2 Dynamic C庫(kù)的可選模塊
4.10 典型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置
4.10.1 典型的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)
4.10.2 典型的家庭網(wǎng)絡(luò)
4.11 建立核心模塊的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置
4.11.1 設(shè)置IP地址
4.11.2 鏈路層的選擇
4.11.3 在編譯時(shí)定義TCP/IP
4.11.4 程序運(yùn)行時(shí)的TCP/IP定義
4.11.5 調(diào)試網(wǎng)絡(luò)宏命令
4.12 項(xiàng)目1：建立用于網(wǎng)絡(luò)的Rabbit核心模塊
4.12.1 靜態(tài)地址的配置
4.12.2 配置動(dòng)態(tài)地址
4.12.3 動(dòng)態(tài)地址分配的特殊情況
4.13 客戶(hù)端/服務(wù)器范例
4.14 Berkeley Sockets接口
4.15 嵌入式應(yīng)用程序中TCP和UDP的比較
4.16 Socket編程中重要的Dynamic C庫(kù)函數(shù)
4.16.1 用于通信初始化或通信終止的函數(shù)
4.16.2 用于確定Socket狀態(tài)的函數(shù)
4.16.3 用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的函數(shù)
4.16.4 阻塞函數(shù)和非阻塞函數(shù)
4.17 項(xiàng)目2：實(shí)現(xiàn)Rabbit TCP/IP服務(wù)器
4.17.1 服務(wù)器的TCP/IP狀態(tài)機(jī)
4.17.2 和通用TCP工具一起工作
4.17.3 和Java TCP/IP客戶(hù)端一起工作
4.17.4 和C++ TCP/IP客戶(hù)端一起工作
4.18 項(xiàng)目3：實(shí)現(xiàn)一個(gè)Rabbit TCP/IP客戶(hù)端
4.18.1 關(guān)閉Windows XP防火墻
4.18.2 檢查客戶(hù)端代碼
4.18.3 與Java TCP/IP服務(wù)器一起工作
4.18.4 與使用C#實(shí)現(xiàn)的TCP/IP服務(wù)器一起工作
4.19 項(xiàng)目4：實(shí)現(xiàn)一個(gè)Rabbit UDP服務(wù)器
4.19.1 與Java UDP客戶(hù)端一起工作
4.19.2 與C++ UDP客戶(hù)端一起工作
4.20 一些有用（并免費(fèi)）的網(wǎng)絡(luò)工具
4.20.1 Ping
4.20.2 Traceroute
4.20.3 Ethereal
4.20.4 Netcat
4.20.5 在線(xiàn)工具
4.21 最后的思考
第5章 錯(cuò)誤處理和調(diào)試
5.1 嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和故障排除之道
5.1.1 開(kāi)發(fā)者
5.1.2 回歸測(cè)試——早測(cè)試、常測(cè)試
5.1.3 案例分析——一次性集成和無(wú)回歸測(cè)試套件
5.1.4 發(fā)現(xiàn)者
5.1.5 修復(fù)者
5.2 避免集中調(diào)試——靈巧地編碼
5.2.1 準(zhǔn)則#1：使用小函數(shù)
5.2.2 準(zhǔn)則#2：使用指針格外小心
5.2.3 準(zhǔn)則#3：良好的注釋代碼
5.2.4 準(zhǔn)則#4：避免“幻數(shù)”
5.3 主動(dòng)調(diào)試
5.4 棧和堆
5.5 植入內(nèi)存
5.6 逃逸代碼
5.7 專(zhuān)用解碼器
5.8 MMU
5.9 小結(jié)
5.10 用閃存實(shí)現(xiàn)可下載固件
5.11 微程序器
5.12 微程序器的優(yōu)點(diǎn)
5.13 微程序器的不足
5.14 接收一個(gè)微程序器
5.15 基本的微程序器
5.16 常見(jiàn)問(wèn)題及其解決方案
5.16.1 調(diào)試者不喜歡可寫(xiě)的代碼空間
5.16.2 調(diào)試者不喜歡自我重定位的代碼
5.16.3 無(wú)法生成位置獨(dú)立的代碼
5.16.4 啟動(dòng)時(shí)無(wú)固件
5.16.5 無(wú)限的看門(mén)狗超時(shí)
5.16.6 意外斷電
5.17 硬件上的選擇
5.17.1 隔離代碼和數(shù)據(jù)
5.17.2 靈活安全
5.18 內(nèi)存診斷
5.19 ROM測(cè)試
5.20 RAM測(cè)試
5.21 非易失性存儲(chǔ)器
5.22 監(jiān)督電路
5.23 多字節(jié)寫(xiě)
5.24 測(cè)試
5.25 小結(jié)
5.26 構(gòu)建一個(gè)強(qiáng)大的看門(mén)狗
5.27 內(nèi)部WDT
5.28 外部WDT
5.29 強(qiáng)大WDT的特征
5.30 使用內(nèi)部WDT
5.31 使用外部WDT
5.32 用于多任務(wù)的WDT
5.33 總結(jié)和其他思路
第6章 軟/硬件協(xié)同驗(yàn)證
6.1 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程
6.1.1 需求
6.1.2 系統(tǒng)架構(gòu)
6.1.3 選擇微處理器
6.1.4 硬件設(shè)計(jì)
6.1.5 軟件設(shè)計(jì)
6.1.6 軟/硬件的整合
6.2 驗(yàn)證和確認(rèn)
6.2.1 驗(yàn)證
6.2.2 確認(rèn)
6.3 人際交互
6.4 協(xié)同驗(yàn)證
6.4.1 軟/硬件協(xié)同驗(yàn)證的歷史
6.4.2 協(xié)同驗(yàn)證的定義
6.4.3 協(xié)同驗(yàn)證方法
6.4.4 協(xié)同驗(yàn)證法樣例
6.4.5 協(xié)同驗(yàn)證指標(biāo)（協(xié)同驗(yàn)證參數(shù)）
第7章 嵌入式媒體處理技術(shù)
7.1 媒體處理系統(tǒng)簡(jiǎn)介
7.1.1 核心處理過(guò)程
7.1.2 輸入/輸出子系統(tǒng)——外設(shè)接口
7.1.3 存儲(chǔ)子系統(tǒng)
7.2 系統(tǒng)資源的劃分和代碼優(yōu)化
7.3 事件產(chǎn)生和處理
7.4 編程方法
7.5 高效編程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
7.5.1 單周期多重操作
7.5.2 硬件循環(huán)結(jié)構(gòu)
7.5.3 專(zhuān)用尋址模式
7.5.4 聯(lián)鎖指令流水線(xiàn)
7.6 為達(dá)到有效編程，編譯器的考慮因素
7.7 系統(tǒng)和內(nèi)核同步
7.7.1 存取同步
7.7.2 排序
7.7.3 原子操作
7.8 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)——管理所需
7.8.1 存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)權(quán)衡
7.8.2 指令存儲(chǔ)管理——高速緩存或DMA
7.8.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理
7.8.4 選擇DMA和cache的系統(tǒng)方針
7.8.5 內(nèi)存管理單元（MMU）
7.9 物理數(shù)據(jù)傳輸
7.9.1 分組轉(zhuǎn)換到最小化內(nèi)存總線(xiàn)翻轉(zhuǎn)
7.9.2 了解內(nèi)核和DMA SDRM的存取
7.9.3 保持SDRAM行開(kāi)放，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多通路
7.9.4 優(yōu)化系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置，確保刷新率，調(diào)整SDRAM運(yùn)行時(shí)的速率
7.9.5 利用系統(tǒng)資源之間的優(yōu)先權(quán)和仲裁策略
7.10 媒體處理框架
7.11 定義框架
7.12 非對(duì)稱(chēng)和對(duì)稱(chēng)的雙核處理器
7.13 編程模型
7.13.1 非對(duì)稱(chēng)編程模型
7.13.2 均勻的編程模型
7.14 構(gòu)建框架的策略
7.14.1 實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)
7.14.2 編程輕便型勝過(guò)性能
7.14.3 基于性能的框架
7.14.4 框架提示
7.15 關(guān)于媒體框架的其他問(wèn)題
7.15.1 音頻、視頻同步
7.15.2 管理系統(tǒng)流
7.15.3 框架和算法的復(fù)雜性
第8章 嵌入式系統(tǒng)中的DSP
8.1 嵌入式系統(tǒng)及實(shí)時(shí)系統(tǒng)概述
8.2 實(shí)時(shí)系統(tǒng)
8.3 硬件實(shí)時(shí)系統(tǒng)和軟件實(shí)時(shí)系統(tǒng)
8.3.1 簡(jiǎn)介
8.3.2 實(shí)時(shí)系統(tǒng)和分時(shí)系統(tǒng)的區(qū)別
8.3.3 DSP系統(tǒng)是硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)
8.3.4 實(shí)時(shí)事件的特點(diǎn)——實(shí)時(shí)事件的分類(lèi)
8.4 有效執(zhí)行和執(zhí)行環(huán)境
8.4.1 效率概述
8.4.2 資源管理
8.5 實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
8.5.1 響應(yīng)時(shí)間
8.5.2 從故障中恢復(fù)
8.5.3 分布式和多處理器的體系結(jié)構(gòu)
8.5.4 嵌入式系統(tǒng)
8.6 總結(jié)
8.7 運(yùn)用DSP的嵌入式系統(tǒng)研發(fā)周期概述
8.8 使用DSP的嵌入式系統(tǒng)研發(fā)周期
8.8.1 步驟1：研究系統(tǒng)所有的功能需要
8.8.2 步驟2：選擇系統(tǒng)需要的硬件組件
8.8.3 硬件門(mén)
8.8.4 軟件可編程化
8.8.5 通用處理器
8.8.6 微控制器
8.8.7 FPGA解決方案
8.8.8 數(shù)字信號(hào)處理器
8.8.9 通用信號(hào)處理解決方案
8.8.10 DSP加速上的選擇
8.8.11 步驟3：了解DSP的基礎(chǔ)和體系結(jié)構(gòu)
8.8.12 DSP處理模式
8.8.13 輸入/輸出選擇
8.8.14 計(jì)算DSP性能
8.8.15 DSP軟件
8.8.16 DSP構(gòu)架
8.9 優(yōu)化數(shù)字信號(hào)處理（DSP）軟件
8.10 什么是優(yōu)化
8.11 處理過(guò)程
8.12 加快經(jīng)常性事件的速度
8.13 加快經(jīng)常性事件的速度——DSP體系架構(gòu)
8.14 加快經(jīng)常性事件的速度——DSP算法
8.15 加快經(jīng)常性事件的速度——DSP編譯器
8.16 DSP優(yōu)化的深入討論
8.17 直接存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)
8.18 使用DMA
8.18.1 將數(shù)據(jù)分段
8.18.2 掛起和輪詢(xún)
8.18.3 管理內(nèi)部存儲(chǔ)器
8.19 循環(huán)展開(kāi)
8.19.1 填充執(zhí)行單元
8.19.2 減少循環(huán)開(kāi)銷(xiāo)
8.19.3 讓循環(huán)適合寄存器的空間
8.19.4 折中
8.20 軟件流水線(xiàn)化
8.20.1 一個(gè)例子
8.20.2 使軟件流水線(xiàn)化
8.20.3 中斷和流水線(xiàn)代碼
8.21 更多的關(guān)于DSP的編譯器和優(yōu)化
技術(shù)
8.21.1 編譯器架構(gòu)和流
8.21.2 編譯器優(yōu)化
8.21.3 編譯進(jìn)行時(shí)的選項(xiàng)
8.22 程序員協(xié)助編譯器
8.22.1 附注
8.22.2 內(nèi)聯(lián)函數(shù)
8.22.3 關(guān)鍵字
8.22.4 函數(shù)內(nèi)嵌
8.22.5 減少堆棧存取時(shí)間
8.22.6 程序員協(xié)助編譯器
8.22.7 編碼建議總結(jié)
8.23 基于剖面的編譯
8.23.1 優(yōu)點(diǎn)
8.23.2 調(diào)試優(yōu)化代碼的問(wèn)題
8.23.3 代碼優(yōu)化過(guò)程總結(jié)
8.23.4 總結(jié)
第9章 實(shí)用嵌入式編碼技術(shù)
9.1 重入
9.2 原子變量
9.3 另兩個(gè)規(guī)則
9.4 保持代碼為重入
9.5 遞歸
9.6 異步硬件/固件
9.7 競(jìng)爭(zhēng)條件
9.8 選項(xiàng)
9.9 其他RTOS
9.10 亞穩(wěn)態(tài)
9.11 固件，非硬件
9.12 中斷延遲
9.13 取數(shù)據(jù)
9.14 理解C編譯器：如何最小化代碼大小
9.15 現(xiàn)代的C編譯器
9.15.1 編譯器的結(jié)構(gòu)
9.15.2 程序的含義
9.15.3 基本轉(zhuǎn)換
9.15.4 寄存器分配
9.15.5 函數(shù)調(diào)用
9.15.6 函數(shù)內(nèi)聯(lián)
9.15.7 低級(jí)代碼壓縮
9.15.8 鏈接器
9.15.9 編譯器優(yōu)化控制
9.15.10 內(nèi)存模型
9.16 編程建議
9.16.1 使用正確的數(shù)據(jù)尺寸
9.16.2 使用最好的指針類(lèi)型
9.16.3 結(jié)構(gòu)和填充
9.16.4 使用函數(shù)原型
9.16.5 使用參數(shù)
9.16.6 不要取地址
9.16.7 不要使用內(nèi)聯(lián)匯編語(yǔ)言
9.16.8 不要寫(xiě)聰明的代碼
9.16.9 為跳轉(zhuǎn)表使用switch
9.16.10 在使用位域前先檢查
9.16.11 當(dāng)心庫(kù)函數(shù)
9.16.12 使用額外的提示
9.17 最后說(shuō)明
9.18 致謝
第10章 開(kāi)發(fā)技術(shù)及趨勢(shì)
10.1 如何為片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇CPU
10.1.1 設(shè)計(jì)復(fù)雜度
10.1.2 設(shè)計(jì)重用
10.1.3 內(nèi)存架構(gòu)和保護(hù)
10.1.4 CPU性能
10.1.5 功耗
10.1.6 成本
10.1.7 軟件因素
10.1.8 多核SoC
10.1.9 小結(jié)
10.2 嵌入式系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的新興技術(shù)
10.2.1 微處理器設(shè)備技術(shù)
10.2.2 系統(tǒng)架構(gòu)
10.2.3 設(shè)計(jì)構(gòu)成
10.2.4 軟件內(nèi)容
10.2.5 編程語(yǔ)言
10.2.6 軟件團(tuán)隊(duì)規(guī)模和分布
10.2.7 UML和建模
10.2.8 關(guān)鍵技術(shù)
10.2.9 小結(jié)
10.3 選擇開(kāi)發(fā)工具
10.3.1 開(kāi)發(fā)工具鏈
10.3.2 編譯特性
10.3.3 嵌入式系統(tǒng)的擴(kuò)展
10.3.4 優(yōu)化
10.3.5 構(gòu)建工具：關(guān)鍵點(diǎn)重述
10.3.6 調(diào)試
10.3.7 調(diào)試工具：關(guān)鍵點(diǎn)重述
10.3.8 標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)發(fā)工具的集成
10.3.9 選擇建議
10.3.10 小結(jié)
10.4 Eclipse——將嵌入式工具集中
10.4.1 Eclipse平臺(tái)的理念
10.4.2 平臺(tái)
10.4.3 Eclipse如何變成嵌入式的
10.4.4 小結(jié)
10.5 嵌入式軟件和UML
10.5.1 為什么使用UML建模
10.5.2 將應(yīng)用程序和體系結(jié)構(gòu)分離
10.5.3 xtUML代碼生成
10.5.4 小結(jié)
10.6 用xtUML進(jìn)行基于模型的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
10.6.1 為什么構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)如此困難
10.6.2 更好的解決方案
10.6.3 經(jīng)驗(yàn)到此為止
10.7 展望未來(lái)