嵌入式系統(tǒng)軟件工程：方法、實(shí)用技術(shù)及應(yīng)用

序（一）1
序（二）3
譯者序5
嵌入式系統(tǒng)軟件工程——路線圖7
前言15
致謝17
關(guān)于作者19
第1章嵌入式軟件工程與實(shí)時(shí)系統(tǒng)
1.1軟件工程
1.2嵌入式系統(tǒng)
1.3實(shí)時(shí)系統(tǒng)
1.3.1實(shí)時(shí)系統(tǒng)的類型——軟實(shí)時(shí)和硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)
1.3.2硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)的例子
1.3.3實(shí)時(shí)事件的特點(diǎn)
1.3.4有效執(zhí)行與執(zhí)行環(huán)境
1.4實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)
1.4.1響應(yīng)時(shí)間
1.4.2從故障中恢復(fù)
1.4.3嵌入式系統(tǒng)軟件的構(gòu)建過(guò)程
1.5分布式和多處理器架構(gòu)
1.6嵌入式系統(tǒng)軟件
1.7嵌入式系統(tǒng)的硬件抽象層
1.8小結(jié)
第2章嵌入式系統(tǒng)軟/硬件協(xié)同開(kāi)發(fā)
2.1當(dāng)今嵌入式系統(tǒng)示例
2.2HW/SW原型機(jī)用戶
2.3HW/SW原型機(jī)設(shè)計(jì)選項(xiàng)
2.4原型設(shè)計(jì)決策標(biāo)準(zhǔn)
2.5選擇正確的原型
2.6工業(yè)設(shè)計(jì)鏈
2.7更改設(shè)計(jì)流程的必要
2.8不同類型的虛擬原型機(jī)
2.9虛擬原型的簡(jiǎn)要?dú)v史
2.10專有產(chǎn)品的限制
2.11什么使得虛擬原型機(jī)變快
2.12標(biāo)準(zhǔn)化:SystemC TLM2.0的時(shí)代
2.13SystemC TLM2抽象層
2.14系統(tǒng)架構(gòu)虛擬原型機(jī)
2.15軟件虛擬原型機(jī)
2.16小結(jié)——虛擬化的重要性日益增加
第3章嵌入式系統(tǒng)的軟件建模
3.1何時(shí)、為何要為嵌入式系統(tǒng)建立模型
3.2建模
3.3什么是建模語(yǔ)言
3.4建模語(yǔ)言舉例
3.5V圖承諾
3.6為什么要建立嵌入式系統(tǒng)的模型
3.7何時(shí)為嵌入式系統(tǒng)建立模型
3.7.1任務(wù)和安全關(guān)鍵型應(yīng)用程序
3.7.2高度復(fù)雜的應(yīng)用程序和系統(tǒng)
3.8操作復(fù)雜性
3.9缺陷檢測(cè)時(shí)間與成本
3.10大型開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)需要建模
3.11建模通常是唯一的選擇
3.12建模是有利的，但不是說(shuō)所有模型都是錯(cuò)的嗎
3.13有了原型機(jī)——又該如何
3.14結(jié)論
3.15下一步——試用
3.15.1帶有直流電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制
3.15.2下載套件了解更多原型機(jī)設(shè)計(jì)
3.15.3使用NI狀態(tài)圖模塊設(shè)計(jì)應(yīng)用程序
3.15.4設(shè)計(jì)和模擬電刷式直流電動(dòng)機(jī)H橋電路
3.15.5使用開(kāi)放源代碼Modelica模型進(jìn)行多域物理建模
參考文獻(xiàn)
第4章嵌入式系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)架構(gòu)與模式
4.1架構(gòu)和設(shè)計(jì)綜述
4.2三個(gè)層次的設(shè)計(jì)
4.3什么是設(shè)計(jì)模式
4.3.1必須要采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)來(lái)使用設(shè)計(jì)模式嗎
4.3.2一個(gè)架構(gòu)實(shí)例
4.3.3使用模式
4.3.4做權(quán)衡決策
4.4軟件架構(gòu)的類別和視圖
4.4.1主要的架構(gòu)視角
4.4.2次要的視角
4.5小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第5章實(shí)時(shí)構(gòu)件： 事件與觸發(fā)器
5.1事件和觸發(fā)器
5.2室溫控制單元
5.3事件系統(tǒng)
5.4事件句柄
5.5事件方法
5.6事件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
5.7可重入性
5.7.1禁用和啟用中斷
5.7.2進(jìn)入臨界區(qū)和退出臨界區(qū)
5.7.3信號(hào)量
5.7.4進(jìn)入/退出臨界區(qū)的實(shí)現(xiàn)
5.8事件處理
5.9集成
5.10觸發(fā)器
5.11閃爍的LED
5.12設(shè)計(jì)思想
5.13嘀嗒定時(shí)器
5.14觸發(fā)器接口
5.15觸發(fā)器描述符
5.16數(shù)據(jù)分配
5.17設(shè)置觸發(fā)器
5.18嘀嗒計(jì)數(shù)
5.19確?？芍厝?br />5.20初始化
5.21閃爍
5.22蜂鳴器鳴響
5.23實(shí)時(shí)性
5.24小結(jié)
第6章嵌入式軟件的硬件接口
6.1簡(jiǎn)介
6.2與硬件團(tuán)隊(duì)的合作
6.2.1主動(dòng)合作
6.2.2團(tuán)隊(duì)代表
6.2.3注冊(cè)設(shè)計(jì)工具
6.2.4共同開(kāi)發(fā)
6.2.5系統(tǒng)集成
6.3硬件設(shè)計(jì)方面有用的知識(shí)
6.3.1硬件事件的通知
6.3.2向硬件下達(dá)任務(wù)
6.3.3位域?qū)R
6.3.4固定位的位置
6.3.5模塊版本號(hào)
6.3.6調(diào)試鉤子
6.4支持多個(gè)硬件版本
6.4.1編譯開(kāi)關(guān)
6.4.2構(gòu)建開(kāi)關(guān)
6.4.3運(yùn)行開(kāi)關(guān)
6.4.4自適應(yīng)開(kāi)關(guān)
6.5硬件交互困難
6.5.1原子寄存器訪問(wèn)
6.5.2同一寄存器中混合的位類型
6.5.3邊沿與電平中斷
6.6測(cè)試與故障排除
6.6.1臨時(shí)鉤子
6.6.2永久鉤子
6.7小結(jié)
第7章嵌入式軟件編程和實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)則
7.1簡(jiǎn)介
7.1.1高質(zhì)量編程的原則
7.1.2是什么讓嵌入式不同于一般編程
7.2啟動(dòng)嵌入式軟件項(xiàng)目
7.2.1硬件平臺(tái)輸入
7.2.2工程文件和組織
7.2.3團(tuán)隊(duì)編程指南
7.2.4語(yǔ)法標(biāo)準(zhǔn)
7.2.5源代碼中的安全要求
7.3變量結(jié)構(gòu)
7.3.1變量聲明
7.3.2數(shù)據(jù)類型
7.3.3定義
第8章嵌入式操作系統(tǒng)
8.1前臺(tái)/后臺(tái)系統(tǒng)
8.2實(shí)時(shí)內(nèi)核
8.2.1RTOS(實(shí)時(shí)操作系統(tǒng))
8.2.2臨界區(qū)
8.2.3任務(wù)管理
8.2.4分配任務(wù)優(yōu)先級(jí)
8.2.5決定堆棧的大小
8.2.6空閑任務(wù)
8.3優(yōu)先級(jí)
8.4就緒隊(duì)列
8.5調(diào)度點(diǎn)
8.6上下文切換
8.7中斷管理
8.7.1處理CPU中斷
8.7.2非內(nèi)核感知的中斷服務(wù)程序
8.7.3擁有多種中斷優(yōu)先級(jí)的處理器
8.7.4所有的中斷向量的共同地址
8.7.5每個(gè)中斷向量對(duì)應(yīng)唯一的地址
8.8時(shí)鐘周期(或系統(tǒng)時(shí)鐘周期)
8.9等待隊(duì)列
8.10時(shí)間管理
8.11資源管理
8.11.1資源管理： 禁用/啟用中斷
8.11.2資源管理: 信號(hào)量
8.11.3資源管理： 優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)
8.11.4資源管理： 互斥信號(hào)量
8.11.5資源管理： 僵局(死鎖)
8.12同步
8.12.1同步： 信號(hào)量
8.12.2同步： 信用跟蹤
8.12.3雙方相約
8.13消息傳遞
8.13.1消息
8.13.2消息隊(duì)列
8.13.3流控制
8.13.4客戶端和服務(wù)器端
8.14內(nèi)存管理
8.15小結(jié)
第9章嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件復(fù)用
9.1為什么軟件復(fù)用如此重要
9.2什么限制了軟件復(fù)用
9.3各種軟件復(fù)用
9.4通過(guò)層實(shí)現(xiàn)復(fù)用
9.5進(jìn)入到下一個(gè)級(jí)別
9.6引入元件廠
9.7工廠硬件配置
9.8工廠軟件配置
9.9工廠對(duì)可復(fù)用性的作用
9.10RTOS不可知論
9.11任意擴(kuò)展性
9.12結(jié)論
參考文獻(xiàn)
第10章嵌入式系統(tǒng)的軟件性能工程
10.1示例： eNodeB應(yīng)用程序的延遲時(shí)間與吞吐量對(duì)比
10.2性能模式和反模式
參考文獻(xiàn)
第11章嵌入式軟件的性能優(yōu)化
11.1代碼優(yōu)化過(guò)程
11.2使用開(kāi)發(fā)工具
11.2.1編譯器的優(yōu)化
11.2.2基本的編譯器配置
11.2.3啟用優(yōu)化
11.2.4附加的優(yōu)化配置
11.2.5使用分析器
11.3背景——理解嵌入式架構(gòu)
11.4基本的C優(yōu)化技術(shù)
11.4.1選擇正確的數(shù)據(jù)類型
11.4.2函數(shù)的調(diào)用規(guī)范
11.4.3指針和內(nèi)存訪問(wèn)
11.4.4限制和指針別名
11.4.5循環(huán)
11.4.6額外的提示和技巧
11.5一般循環(huán)轉(zhuǎn)換
11.5.1循環(huán)展開(kāi)
11.5.2多采樣技術(shù)
11.5.3部分求和
11.5.4軟件流水線
11.6優(yōu)化技術(shù)的實(shí)例應(yīng)用： 互相關(guān)
11.6.1設(shè)置
11.6.2原始實(shí)例
第12章嵌入式軟件的內(nèi)存優(yōu)化
12.1簡(jiǎn)介
12.2代碼大小的優(yōu)化
12.2.1編譯標(biāo)志位和標(biāo)志位挖掘
12.2.2目標(biāo)ISA的大小和性能的折中
12.2.3為代碼大小調(diào)整ABI
12.2.4買(mǎi)者自負(fù)： 編譯器優(yōu)化正交碼的大小
12.3內(nèi)存布局優(yōu)化
12.3.1內(nèi)存優(yōu)化簡(jiǎn)介
12.3.2重點(diǎn)優(yōu)化
12.3.3向量化和動(dòng)態(tài)代碼： 計(jì)算比率
12.3.4C語(yǔ)言指針別名
12.4數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)組及其添加
12.5內(nèi)存性能的循環(huán)優(yōu)化
12.5.1數(shù)據(jù)對(duì)齊的連鎖效應(yīng)
12.5.2選擇數(shù)據(jù)類型的益處
第13章嵌入式軟件的功耗優(yōu)化
13.1簡(jiǎn)介
13.2理解功耗
13.2.1功耗的基本概念
13.2.2靜態(tài)與動(dòng)態(tài)功率消耗
13.2.3最大功率、平均功率、最壞情況功率和典型功率
13.3測(cè)量功耗
13.3.1使用電流表測(cè)量功率
13.3.2使用霍爾傳感器芯片測(cè)量功率
13.3.3VRMs(電壓調(diào)整模塊的電源芯片)
13.3.4靜態(tài)功率測(cè)量