嵌入式系统在工业生产控制、智能仪表、信息家电、网络通信、医疗仪器、国防科技、智能机器人等领域中都有着广泛的应用.社会对嵌入式系统设计方面人才的需求量也越来越大.许多高校开设了嵌入式系统设计的相关课程,社会上也有许多嵌入式系统设计方面的培训班.但是关于嵌入式系统设计的参考书大多针对某一型号的处理器或操作系统进行详细讲解,而没有讲解相应的嵌入式系统基础知识,就像产品说明书,读者只知道怎么用,而不知道为什么这样用;或者是只针对嵌入式理论知识进行说明、分析,而没有一个具体的对象,让读者感觉像空中楼阁.这些参考书对于初学者来说,很难真正系统掌握嵌入式系统方面的知识;在设计时,难以设计出一个优秀的嵌入式系统产品,从而也限制了行业的发展.
针对这一情况,作者根据多年从事嵌入式系统设计方面的科研及教学经验,结合嵌入式系统理论知识,编著了本书.本书主要针对非计算机专业学生进行设计,在内容的选择上,采用理论与具体对象相结合的原则,采用嵌入式控制领域应用广泛的Cortex M3处理器STM32和典型的接口及总线作为硬件对象,分析讲解Cortex M3处理器的结构、工作模式、中断处理、系统启动等原理及过程;然后针对控制领域对操作系统的应用需求,选择编程简单但功能齐全的μCOS II操作系统作为主要内容,系统分析介绍了该操作系统的工作原理、应用及移植.本书系统讲解了嵌入式系统理论知识及硬件设计、系统启动与中断处理、底层驱动编程、操作系统概念及应用等知识,让读者能将理论知识和具体对象结合起来,真正系统理解和掌握嵌入式系统的软硬件知识;以“从总体到具体”、“从底层到上层”的顺序进行内容安排,更符合人的思维习惯.因此,本书可以作为高校有关专业本科高年级嵌入式系统设计相关课程的教材,也可作为嵌入式系统设计工程师的重要参考书.
本书共9章,第1章主要介绍嵌入式系统的概念、应用与发展.第2章主要介绍嵌入式系统构架、组成、硬件软件基础知识以及嵌入式系统设计方法等内容.第3章主要讲解嵌入式系统的开发基础,主要分析了嵌入式系统的基本组成,常见的微处理器和操作系统的特点及应用领域,嵌入式软件开发调试方法,以及嵌入式系统平台构建的注意事项等.第4章重点讲述ARM Cortex系列处理器的结构、工作模式、指令、开发环境等内容.第5章重点分析STM32F103处理器的引脚与接口配置,然后对STM32F103处理器的中断、系统启动、常用接口及外设工作原理、接口电路及驱动程序编写进行讲解.第6章对嵌入式操作系统的概念、内核结构和功能进行讲解,重点讲解嵌入式操作系统任务、调度、通信与同步的工作原理.第7章对μCOS II操作系统的内核构架进行分析,重点分析该操作系统的内核任务管理、通信与同步机制和API函数.第8章是μCOS II的应用举例,主要对通信、同步、互斥、事件标志组、软件定时器等应用进行实例设计分析,然后讲述如何在STM32F103上移植μCOS II操作系统.第9章以智能家居系统为例,采用STM32F103处理器和μCOS II操作系统进行智能家居控制器设计.该章系统介绍整个嵌入式系统的开发过程.
本书第1、2、3、4章由曾素华负责完成,第5、6、7、8章由蒋建春负责完成,第9章由陈家佳负责完成,全书由蒋建春负责统稿.参与编写的人员还有岑明、李勇、吕霞付、谢昊飞等,在这里对他们表示感谢.同时还要感谢邓露和王开龙、陈慧玲、景艳梅、蒋丽等同学为本书的付出.感谢胡向东教授和余成波教授对本书的评阅和提出的宝贵意见.
同时,本书的应用实例都是采用典型的应用进行编排说明,并把每章应用实例完整的工程文件通过邮箱:goodtextbook@126.com 提供给读者,便于读者进行验证学习.当然,任何一本书都不可能囊括所有内容,本书力争做到合理安排内容与顺序,引导读者进入嵌入式系统领域,让读者能循序渐进地系统掌握嵌入式系统的相关知识,同时也注重实例的典型性和实用性.希望本书对读者的嵌入式系统开发能有所帮助.
本书中也引用了参考文献中的一些信息,正是这些优秀的作品为作者提供了丰富的知识,从而使本书内容更加充实.在此对这些作者表示感谢! 由于时间仓促,加之水平有限,书中难免会有一些错误和不妥之处,敬请读者批评指正.
作 者
2015年5月
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