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出版者:人民邮电出版社

作者:陈智育

出品人:

页数:356

译者:

出版时间:2004-5-1

价格:34.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787115120885

丛书系列:

图书标签:

嵌入式
programming
Linux/Unix
IT
VxWorks
嵌入式系统
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技术
嵌入式开发
操作系统
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具体描述

本书介绍了嵌入式实时多任务操作系统VxWorks及其主机环境Tornado，并实践性地描述了其上的程序开发过程。书中详细介绍了VxWoks各个重要的组件，包括多任务环境、内存管理、IO系统（包括字符设备）、文件系统和网络通信等。并在每一章的最后都有常见问题解答（FAQ），帮助读者及时地解决开发过程中遇到的问题。

本书主要面向有一定VxWorks经验或嵌入式经验的软件开发人员，但是部分章节对初学者也非常有帮助，如一些基本概念和一般开发过程。本书能够帮助VxWorks软件开发人员更好地使用平台，并理解其内部工作机制，扩展平台功能。

嵌入式系统软件架构与设计精要本书聚焦于现代嵌入式系统软件的构建方法、核心技术栈以及复杂项目管理实践，旨在为系统级工程师和软件架构师提供一套全面、可落地的工程指南。 --- 第一部分：嵌入式系统基础与软件层次设计第一章：面向资源受限环境的系统抽象本章深入探讨在微控制器（MCU）和嵌入式处理器（MPU）等资源受限平台上，如何有效地进行硬件抽象层（HAL）的设计与实现。内容涵盖寄存器级操作的最佳实践、中断服务例程（ISR）的编写规范，以及如何构建稳定且高效的平台无关性驱动接口。我们将分析不同类型内存（SRAM, Flash, EEPROM）的访问特性、同步机制以及在低功耗模式下的状态管理策略。本章强调设计的模块化与可移植性，而非特定操作系统的依赖。第二章：实时性约束下的任务调度理论与实践本章系统梳理实时操作系统（RTOS）的核心机制，但侧重于调度算法的选择与优化。我们将详细分析固定优先级抢占式、轮转法以及混合调度模型的适用场景。讨论如何通过时间片分配策略来平衡系统吞吐量与延迟的矛盾。此外，内容覆盖任务间的通信原语（信号量、消息队列、事件标志）的设计模式，重点剖析“忙等待”与阻塞调度的性能差异，以及如何使用时间性能分析工具来验证调度策略的有效性。第三章：嵌入式软件的内存管理艺术内存是嵌入式系统的核心瓶颈之一。本章不涉及特定RTOS的内存池实现细节，而是着重于内存分配算法的理论基础与实际应用。内容包括首次适应（FF）、最佳适应（BF）、以及先进的内存碎片整理技术。我们将探讨静态内存预分配的优势与陷阱，以及在C/C++混合编程中，如何避免堆栈溢出和内存泄漏的系统级预防措施。此外，对虚拟内存管理在嵌入式系统中的应用前景进行探讨。第二部分：设备驱动与底层接口编程第四章：通用串行通信协议栈的深入解析本章专注于嵌入式系统中常见的通用通信接口，如UART、SPI、I2C的硬件特性与软件封装。重点在于构建一个统一的设备访问接口，使得上层应用无需关心底层寄存器操作。内容包括错误检测与恢复机制（如CRC校验、超时重传）、异步数据流的处理模式，以及如何在多主设备竞争的总线上实现仲裁机制。我们将通过对比不同协议在传输效率上的差异，指导读者选择最合适的通信方式。第五章：高性能数据传输：DMA与总线架构高效的数据移动是现代嵌入式系统的关键。本章详细解析直接内存访问（DMA）控制器的工作原理，包括循环模式、中断触发机制和多通道管理。探讨如何优化DMA传输的突发模式，以减少CPU在数据搬运过程中的干预。内容还涉及总线（如AHB/AXI）的仲裁与仲裁冲突处理，以及如何通过合理的数据缓存策略来提升外部设备I/O的性能。第六章：中断驱动模型与并发控制本章是关于系统并发编程的基石。我们将深入探讨中断上下文与进程上下文的切换成本，以及如何最小化临界区的长度。内容覆盖使用原子操作代替轻量级锁的场景，以及在多核（SMP）或多处理器系统（AMP）中，如何使用缓存一致性协议来保证共享数据的正确性。讨论将侧重于设计一套健壮的、避免死锁和竞争条件的并发模型。第三部分：系统级可靠性与诊断工程第七章：嵌入式系统的故障注入与鲁棒性测试构建高可靠性系统必须具备主动的故障识别能力。本章介绍软件看门狗（SWWD）的层次化设计，包括应用级、驱动级和操作系统级的监控点设置。探讨错误码传播机制的设计，确保从底层硬件异常到应用层能提供清晰的诊断信息。内容将涉及故障注入（Fault Injection）测试方法，用于验证系统的错误恢复路径是否符合设计预期。第八章：固件更新（OTA）与安全引导链本章着眼于系统生命周期管理中的关键安全环节。详细阐述原子性（Atomic）固件升级的实现方案，如A/B分区方案、回滚机制的设计。探讨如何构建一个受信任的引导（Trusted Boot）链，从硬件信任根（RoT）到应用程序加载器（Bootloader）的完整验证过程。内容包括代码签名验证、内存保护单元（MPU/MMU）在启动阶段的应用。第九章：嵌入式调试与性能分析方法论高效的调试不仅仅是设置断点。本章介绍非侵入式调试工具（如JTAG/SWD）的高级用法，以及如何利用追踪缓冲（Trace Buffer）来捕获实时系统行为。重点阐述系统级的性能分析方法，例如指令周期计数、缓存命中率分析以及功耗剖析，以指导工程师进行精确的性能瓶颈定位和系统能耗优化。 --- 本书的编写风格注重工程实践的严谨性和原理的深度剖析，面向那些已掌握基础C语言和基本微控制器知识，并希望将系统软件开发提升到架构设计层面的专业人士。内容设计聚焦于跨平台、通用、可扩展的软件设计思想，强调在资源约束下实现高性能、高可靠性的工程目标。