嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)：CPS與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（原書第3版）

出版者的話
譯者序
前言
致謝
作者簡(jiǎn)介
常用數(shù)學(xué)符號(hào)
第 1 章　引言1
1.1　術(shù)語(yǔ)演化史111.2　機(jī)遇3
1.3　挑戰(zhàn)5
1.4　共性特征11
1.5　嵌入式系統(tǒng)的課程綜合12
1.6　設(shè)計(jì)流11
41.7　本書的組織結(jié)構(gòu) 17
1.8　習(xí)題18
第 2 章　規(guī)格與建模19
2.1　需求19
2.2　計(jì)算模型23
2.3　早期設(shè)計(jì)階段27
2.3.1　用例27
2.3.2　（消息）序列圖以及時(shí)間 / 距離圖128
2.3.3　微分方程 30
2.4　通信有限狀態(tài)機(jī) 31
2.4.1　時(shí)間自動(dòng)機(jī)32
2.4.2　StateCharts：隱式共享內(nèi)存通信33
2.4.3　同步語(yǔ)言40
2.4.4　消息傳遞：以SDL為例41
2.5　數(shù)據(jù)流46
2.5.1　范疇46
2.5.2　卡恩進(jìn)程網(wǎng)絡(luò)47
2.5.3　同步數(shù)據(jù)流49
2.5.4　Simulink51
2.6　Petri網(wǎng)52
2.6.1　概述52
2.6.2　條件/事件網(wǎng)54
2.6.3　庫(kù)所/變遷網(wǎng)55
2.6.4　謂詞/變遷網(wǎng)58
2.6.5　評(píng)價(jià)59
2.7　基于離散事件的語(yǔ)言60
2.7.1　基本的離散事件仿真周期60
2.7.2　多值邏輯62
2.7.3　事務(wù)級(jí)建模65
2.7.4　SpecC67
2.7.5　SystemC68
2.7.6　VHDL69
2.7.7　Verilog和SystemVerilog77
2.8　馮·諾依曼語(yǔ)言78
2.8.1　CSP78
2.8.2　Ada78
2.8.3　Java80
2.8.4　通信庫(kù)81
2.8.5　其他語(yǔ)言82
2.9　硬件建模級(jí)別83
2.10　計(jì)算模型的比較84
2.10.1　 標(biāo)準(zhǔn)84
2.10.2　 UML86
2.10.3　 Ptolemy II88
2.11　習(xí)題88
第3章　嵌入式系統(tǒng)硬件91
3.1　概述91
3.2　輸入92
3.2.1　傳感器92
3.2.2　時(shí)間離散化：采樣保持電路94
3.2.3　信號(hào)的傅里葉近似94
3.2.4　值的離散化：模-數(shù)轉(zhuǎn)換器97
3.3　處理單元101
3.3.1　專用集成電路102
3.3.2　處理器102
3.3.3　可重構(gòu)邏輯118
3.4　存儲(chǔ)器120
3.4.1　一組沖突的目標(biāo)120
3.4.2　分層存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)121
3.4.3　寄存器文件122
3.4.4　高速緩存122
3.4.5　暫存存儲(chǔ)器124
3.5　通信124
3.5.1　要求124
3.5.2　電氣魯棒性125
3.5.3　確保實(shí)時(shí)行為126
3.5.4　示例127
3.6　輸出128
3.6.1　數(shù)-模轉(zhuǎn)換器129
3.6.2　采樣定理130
3.6.3　脈沖寬度調(diào)制134
3.6.4　作動(dòng)器135
3.7　電能：能源效率、能源產(chǎn)生及存儲(chǔ)136
3.7.1　硬件組件的能源效率136
3.7.2　電能來源138
3.7.3　能量存儲(chǔ)138
3.8　安全硬件140
3.9　習(xí)題141
第4章　系統(tǒng)軟件144
4.1　嵌入式操作系統(tǒng)144
4.1.1　基本要求144
4.1.2　實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)147
4.1.3　虛擬機(jī)149
4.2　資源訪問協(xié)議149
4.2.1　優(yōu)先級(jí)翻轉(zhuǎn)149
4.2.2　優(yōu)先級(jí)繼承151
4.2.3　優(yōu)先級(jí)天花板協(xié)議153
4.2.4　棧資源策略154
4.3　ERIKA156
4.4　嵌入式Linux158
4.4.1　嵌入式Linux的結(jié)構(gòu)與大小159
4.4.2　實(shí)時(shí)屬性160
4.4.3　flash存儲(chǔ)器文件系統(tǒng)161
4.4.4　減少RAM使用162
4.4.5　uClinux——面向無MMU系統(tǒng)的Linux163
4.4.6　評(píng)估嵌入式系統(tǒng)中Linux的使用164
4.5　硬件抽象層164
4.6　中間件165
4.6.1　OSEK/VDX COM165
4.6.2　CORBA165
4.6.3　POSIX線程166
4.6.4　UPnP、DPWS和JXTA166
4.7　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)167
4.8　習(xí)題167
第5章　評(píng)估與驗(yàn)證169
5.1　概述169
5.1.1　范疇169
5.1.2　多目標(biāo)優(yōu)化169
5.1.3　一組相關(guān)目標(biāo)171
5.2　性能評(píng)估171
5.2.1　早期階段171
5.2.2　WCET估計(jì)172
5.2.3　實(shí)時(shí)演算176
5.3　質(zhì)量度量179
5.3.1　近似計(jì)算179
5.3.2　簡(jiǎn)單的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)180
5.3.3　數(shù)據(jù)分析的標(biāo)準(zhǔn)182
5.4　能量和功率模型183
5.4.1　一般屬性183
5.4.2　存儲(chǔ)器分析184
5.4.3　指令和指令間影響分析184
5.4.4　主功能處理器單元分析184
5.4.5　處理器與存儲(chǔ)器能耗分析185
5.4.6　整體應(yīng)用分析186
5.4.7　支持多線程的多應(yīng)用分析187
5.4.8　Android手機(jī)中的通信分析188
5.4.9　最壞情況能耗189
5.5　熱模型189
5.6　可信度與風(fēng)險(xiǎn)分析194
5.6.1　可信度的幾個(gè)方面194
5.6.2　可靠安全性分析195
5.6.3　防護(hù)安全性分析196
5.6.4　可靠性分析196
5.6.5　故障樹分析、失效模式與影響分析201
5.7　仿真202
5.8　快速原型與模擬203
5.9　形式化驗(yàn)證204
5.10　習(xí)題205
第6章　應(yīng)用映射207
6.1?調(diào)度問題的定義207
6.1.1　設(shè)計(jì)問題的詳細(xì)闡述207
6.1.2　調(diào)度問題的類型209
6.2　單處理器調(diào)度213
6.2.1　相互獨(dú)立的作業(yè)213
6.2.2　帶有優(yōu)先序約束的調(diào)度217
6.2.3　無優(yōu)先序約束的周期性調(diào)度218
6.2.4　帶有優(yōu)先序約束的周期性調(diào)度223
6.2.5　零星事件224
6.3　相同多處理器上獨(dú)立作業(yè)的調(diào)度224
6.3.1　隱式截止期任務(wù)的分區(qū)調(diào)度224
6.3.2　面向隱式截止期的全局動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)調(diào)度227
6.3.3　面向隱式截止期的全局固定作業(yè)優(yōu)先級(jí)調(diào)度228
6.3.4　面向隱式截止期的全局固定任務(wù)優(yōu)先級(jí)調(diào)度231
6.4　同構(gòu)多處理器上的關(guān)聯(lián)作業(yè)232
6.4.1　ASAP調(diào)度233
6.4.2　ALAP調(diào)度234
6.4.3　列表調(diào)度235
6.4.4　基于整數(shù)線性規(guī)劃的最優(yōu)調(diào)度236
6.5　異構(gòu)多處理器上的關(guān)聯(lián)作業(yè)237
6.5.1　問題描述237
6.5.2　采用局部啟發(fā)的靜態(tài)調(diào)度237
6.5.3　采用整數(shù)線性規(guī)劃的靜態(tài)調(diào)度240
6.5.4　采用進(jìn)化算法的靜態(tài)調(diào)度240
6.5.5　動(dòng)態(tài)混合調(diào)度244
6.6　習(xí)題244
第7章　優(yōu)化246
7.1?高級(jí)優(yōu)化246
7.1.1?簡(jiǎn)單循環(huán)變換246
7.1.2?循環(huán)分塊248
7.1.3?循環(huán)分裂249
7.1.4?數(shù)組折疊250
7.1.5?浮點(diǎn)到定點(diǎn)的轉(zhuǎn)換251
7.2?任務(wù)級(jí)并發(fā)管理252
7.3?嵌入式系統(tǒng)編譯器255
7.3.1?概述255
7.3.2?能量感知編譯255
7.3.3?存儲(chǔ)體系感知編譯256
7.3.4?協(xié)調(diào)編譯與時(shí)間分析262
7.4?功率與熱管理263
7.4.1?動(dòng)態(tài)電壓與頻率調(diào)節(jié)263
7.4.2?動(dòng)態(tài)電源管理265
7.4.3?MPSoC的熱管理265
7.5?習(xí)題266
第8章　測(cè)試268
8.1?范疇268
8.2?測(cè)試過程269
8.2.1?門級(jí)模型的測(cè)試模式生成269
8.2.2?自檢程序269
8.3?測(cè)試模式集與系統(tǒng)魯棒性的評(píng)估270
8.3.1?故障覆蓋率270
8.3.2?故障模擬270
8.3.3?故障注入271
8.4?可測(cè)試性的設(shè)計(jì)271
8.4.1?動(dòng)機(jī)271
8.4.2?掃描設(shè)計(jì)272
8.4.3?特征分析273
8.4.4?偽隨機(jī)測(cè)試模式生成274
8.4.5?內(nèi)置邏輯塊觀察器275
8.5?習(xí)題276
附錄A　整數(shù)線性規(guī)劃277
附錄B　基爾霍夫定律與運(yùn)算放大器279
附錄C　分頁(yè)與內(nèi)存管理單元283
參考文獻(xiàn)
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