基本信息
书名:实时嵌入式系统 设计原则与工程实践
定价：79.80元
作者:Xiaocong Fan 林赐
出版社：清华大学出版社
出版日期：2017-01-01
ISBN：9787302455592
字数：
页码：
版次：1
装帧：平装-胶订
开本：16开
商品重量：0.4kg
编辑推荐
本书介绍开发实时嵌入式软件至关重要的三个方面。首先，开发实时嵌入式系统软件涉及许多活动，包括需求规格说明、时序分析、体系架构设计、多任务设计以及跨平台的测试和调试。本书涵盖嵌入式软件开发的全过程，对一些主题进行全面充分的解释，而对另外一些主题则一笔带过(例如，调试和测试)。
内容提要
本书融入了实时系统、嵌入式系统和软件工程的新概念和新主题，为开发实时嵌入式应用软件描绘了一幅完整的图像。在本书中，你不仅可以全面地理解与微处理器、中断和系统引导过程相关的概念，领略到实时建模和调度的重要性，而且也将学习建模文档、建模分析、设计模式和标准的一致性等软件工程实践。 本书分为四个部分，帮助你学习嵌入式系统的关键概念；第Ⅰ部分介绍了开发过程，包括微处理器和中断章节——这是软件工程师的基本主题；第Ⅱ部分专门介绍了实时系统的建模技术；第Ⅲ部分讨论了软件体系架构的设计；第Ⅳ部分检验了软件的实现，并重点关注POSIX兼容的操作系统。主要特色◆ 涵盖了*的UML标准(UML 2.4)◆ 超过20种具有代表性，可以在一个非常广泛的实时嵌入式系统系列中重用的*的设计模式实践◆ 在QNX中通过测试的示例代码，QNX是在行业中广泛采用的实时操作系统。主要内容◆ 不同嵌入式系统架构的利弊◆ POSIX实时扩展以及如何开发POSIX兼容的实时应用程序◆ 如何使用实时UML记录具有时序约束的系统设计◆ 与跨平台开发相关的概念以及所面临的挑战◆ 多任务设计和任务间通信技术(共享内存对象、消息队列、管道、信号)◆ 如何使用内核对象(如信号量、互斥体、条件变量)来解决RTOS应用程序资源共享的问题◆ 支持“资源管理器”这个概念的原理，以及如何使用资源管理器实现虚拟文件系统◆ 实时调度和几个关键算法的基本原则
目录
第Ⅰ部分 引 言
第1章 嵌入式系统和实时系统导论1
1.1 嵌入式系统 3
1.2 实时系统 4
1.2.1软实时系统 4
1.2.2硬实时系统 5
1.2.3实时系统的范围 6
1.3 案例分析：雷达系统 7
1.4 习题 10
第2章 跨平台开发 11
2.1 跨平台开发流程 11
2.2 硬件架构 12
2.3 软件开发 13
2.3.1 软件设计 13
2.3.2 系统编程语言C/C 13
2.3.3测试硬件无关模块 18
2.4 生成目标映像 18
2.4.1交叉开发工具链 18
2.4.2可执行和链接格式 21
2.4.3内存映射 26
2.4.4案例研究：制作QNX映像 28
2.5 转移可执行文件对象到
目标平台 29
2.6 在目标系统上的集成测试30
2.7 系统生产 30
2.8 习题 31
第3章 微处理器入门 33
3.1 微处理器简介 33
3.1.1常用的微处理器 33
3.1.2微处理器特性 35
3.2PIC18F8720微型芯片 38
3.2.1存储器组织 39
3.2.2字写模式 41
3.2.3字节选择模式 43
3.2.4字节写模式 45
3.3Intel 8086 46
3.3.1存储器组织 47
3.3.2独立的I/O地址空间 48
3.3.3存储器地址空间 50
3.3.4等待状态 52
3.4Intel Pentium 53
3.4.1总线状态转换 56
3.4.2存储器组织 60
3.5ARM926EJ-S 61
3.6 习题 64
第4章 中断 67
4.1 中断导论 67
4.2 外部中断 67
4.2.1非向量中断 68
4.2.2PIC和向量中断 69
4.3 软件中断 74
4.4 内部中断 75
4.5ISR的设计模式 75
4.5.1一般的ISR设计模式 75
4.5.2具有服务器任务的ISR 76
4.5.3ISR链 77
4.5.4ISR级联 78
4.5.5与ISR进行数据共享 79
4.6 中断响应时间 81
4.7 案例分析：x86 82
4.7.1硬件中断 84
4.7.2综合汇总 85
4.8 案例研究：ARM处理器 86
4.8.1硬件中断 87
4.8.2综合汇总 90
4.9 习题 91
第5章 嵌入式系统的引导过程 93
5.1 系统引导加载程序 93
5.2 系统的引导过程 94
5.2.1加载嵌入式软件 94
5.2.2准备执行嵌入式软件 95
5.3 案例研究：AT91SAM9G45
引导过程 96
5.4 加载嵌入在操作系统映像中的
ELF目标文件 96
5.5 案例研究：基于QNX嵌入式
系统的引导过程 97
5.6 习题 99
第Ⅱ部分 实时系统建模
第6章 UML结构建模基础 103
6.1 统一建模语言 103
6.2 类图和类建模 104
6.2.1类 106
6.2.2实例层次的关系 109
6.2.3依赖关系 121
6.2.4泛化关系 125
6.3 类建模原则 128
6.3.1模型演化 128
6.3.2子类化 130
6.3.3小信息冗余 131
6.3.4重构 134
6.4 对象图 137
6.5 包图 138
6.5.1包引入 138
6.5.2包合并 139
6.6 习题 141
第7章 UML体系架构建模 143
7.1 体系架构的抽象层次 143
7.2UML结构图 144
7.3 建模组件 148
7.4 子系统建模 150
7.5 完整系统建模 153
7.6 部署图 154
7.7 习题 155
第8章 UML行为建模的基础 157
8.1 用例图和用例建模 157
8.1.1用例图 157
8.1.2用例描述 160
8.1.3用例层次 161
8.2 序列图 162
8.3 活动图 167
8.4 习题 171
第9章 UML中有状态行为的建模 173
9.1 状态机图的基础 173
9.1.1状态 173
9.1.2转移和事件 174
9.1.3伪状态 175
9.1.4用状态机对网络协议建模 176
9.2 复合状态 178
9.2.1进入点、退出点与历史 179
9.2.2并发 180
9.3 状态行为的继承 181
9.4 有状态对象时序图 183
9.5 举例：雷达系统有状态行为
的建模 184
9.5.1收发机建模 185
9.5.2链路驱动器的建模 186
9.5.3指挥消息器的建模 188
9.6 习题 189
第10章 实时UML：通用资源
建模 191
10.1实时UML配置文件 191
10.2资源建模 194
10.2.1UML核心资源模型 195
10.2.2动作和动作执行 196
10.2.3受保护资源的UML构
造型 197
10.2.4资源使用 199
10.2.5资源-客户图 200
10.3时间建模 201
10.3.1时间观念 201
10.3.2定时装置 202
10.3.3时间建模构造型 204
10.4并发建模 206
10.5习题 209
第11章 实时UML：模型分析 211
11.1时序约束的启发 211
11.2RT-UML配置文件可调度性
建模子配置文件 214
11.2.1RT-UML配置文件中的可
调度性分析的元概念 214
11.2.2可调度性构造型 219
11.2.3使用可调度性子配置
文件 221
11.3RT-UML配置文件性能建模
子配置文件 223
11.3.1RT-UML配置文件中的性
能分析的元概念 223
11.3.2性能构造型 225
11.3.3使用性能子配置文件 227
11.4习题 231
第Ⅲ部分 实时系统设计
第12章 实时嵌入式系统软件
架构 237
12.1实时任务 237
12.1.1坏情况下的任务执行
时间 238
12.1.2任务规范 239
12.1.3任务时序图 239
12.1.4坏情况下的响应时间 241
12.1.5任务实现 242
12.2轮询架构 242
12.2.1案例研究：体温计 242
12.2.2通用轮询架构 250
12.2.3坏情况下的事件响应
时间 253
12.3带有中断的轮询 254
12.3.1案例研究：西蒙游戏 254
12.3.2通用架构 257
12.3.3坏情况下的事件响应
时间 259
12.4基于队列的架构 260
12.4.1非抢占式FIFO队列 261
12.4.2非抢占式队列 262
12.5习题 264
第13章 POSIX和RTOS 267
13.1POSIX简介 267
13.1.1POSIX进程和线程 268
13.1.2POSIX实时扩展 269
13.1.3POSIX的兼容性和一
致性 275
13.2任务的静态结构和动态
行为 276
13.2.1一般任务结构 276
13.2.2任务状态转移 278
13.3实时操作系统 279
13.4POSIX实时调度策略 282
13.4.1FIFO调度策略 282
13.4.2轮询调度策略 283
13.4.3偶发服务器调度策略 284
13.5其他实时调度策略 286
13.5.1小松弛度 286
13.5.2早截止期限 287
13.5.3截止期限单调分配的
调度 288
13.5.4速率单调分配的调度 288
13.6习题 289
第14章 多任务 291
14.1多任务简介 291
14.2多任务设计 292
14.2.1任务标识 292
14.2.2任务转换 295
14.2.3任务参数估计 299
14.3多任务资源共享 301
14.3.1资源死锁 301
14.3.2级反转 302
14.4解决资源死锁 304
14.4.1死锁预防 304
14.4.2死锁检测 304
14.4.3死锁避免 305
14.5解决级反转 307
14.5.1级继承协议 307
14.5.2锁协议 309
14.5.3级天花板协议 310
14.6习题 312
第15章 实时调度：时钟驱动
方式 315
15.1周期性调度简介 315
15.1.1若干假设 315
15.1.2可抢占的非周期作业 316
15.2点对点时钟驱动调度 317
15.2.1点对点时钟驱动调度
程序 318
15.2.2执行开销 319
15.3基于帧的调度 320
15.3.1帧尺寸的约束 320
15.3.2健壮的基于帧的调度 323
15.3.3基于帧的调度程序 324
15.4调度非周期作业 325
15.5拆分任务 328
15.6习题 330
第16章 实时调度：速率单调
方式 331
16.1级分配 331
16.2RMA原则 332
16.3速率单调分析 335
16.4完成时间测试 336
16.5周期变换 339
16.6通用的可调度性分析 342
16.6.1具有阻塞时间项的任务 342
16.6.2具有更早截止时间的
任务 346
16.6.3示例 347
16.6.4级相同的任务 350
16.7习题 351
第17章 实时调度：偶发服务器
程序 355
17.1偶发任务355
17.2偶发服务器程序 356
17.2.1偶发服务器程序的相关
任务设计 356
17.2.2验收测试 358
17.3朴素偶发服务器程序 360
17.3.1任务设计 361
17.3.2验收测试 361
17.4固定级的偶发服务器
程序 362
17.5具有动态级的偶发
服务器程序 368
17.6习题 371
第IV部分 实现模式
第18章 资源共享 375
18.1共享变量 375
18.2共享的内存 378
18.2.1映射文件对象 380
18.2.2共享的内存对象 382
18.3信号量 384
18.3.1任务同步 385
18.3.2流控制 387
18.3.3资源保护 387
18.3.4信号量相关的POSIX
函数 389
18.3.5信号量示例 390
18.4互斥体 397
18.4.1互斥体使用模式 398
18.4.2互斥体相关的POSIX
函数 400
18.4.3使用互斥体的例子 401
18.5条件变量 404
18.5.1栅栏同步 405
18.5.2生产者-消费者模式 410
18.5.3读-写锁 414
18.6习题 418
第19章 任务间通信：消息队列421
19.1消息队列简介 421
19.2消息队列静态结构和动态
转移 421
19.3消息队列使用模式 424
19.3.1单向通信 424
19.3.2确认-单向通信 425
19.3.3双向通信 426
19.3.4客户端-服务器之间的
通信 427
19.4与消息队列相关的POSIX
函数 430
19.5使用消息队列的例子 432
19.6习题 437
第20章 任务间通信：管道 439
20.1管道简介 439
20.2管道的静态结构和动态
状态转移 439
20.3管道使用模式 442
20.4与管道相关的POSIX函数 442
20.4.1多个作者和读者 444
20.4.2在管道上POSIX的选择
操作 445
20.5使用管道的示例 446
20.6习题 451
第21章 任务间通信：发送信号453
21.1POSIX信号简介 453
21.2信号处理 455
21.3信号向量表和处理程序 455
21.4POSIX信号函数 456
21.5POSIX信号的QNX实现 457
21.5.1示例：在不同进程中处理
信号 457
21.5.2示例：控制任务服务器 460
21.6来自ISR的自旋锁和中断
事件 463
21.6.1POSIX自旋锁 463
21.6.2QNX事件结构 464
21.6.3QNX应用程序的中断
处理 465
21.6.4示例：来自ISR的中断
事件 466
21.7QNX脉冲 473
21.7.1QNX同步消息传递 473
21.7.2QNX异步脉冲发生机制 476
21.7.3分层消息传递模式 478
21.7.4消息接收者的级
继承 478
21.7.5示例：简单的计时管
理器 479
21.8习题 488
第22章 软件计时器管理 489
22.1硬件计时器和软件计时器 489
22.2软件计时管理器 491
22.2.1链接到专用计时器ISR 492
22.2.2使用OS计时器 492
22.3计时轮 493
22.3.1精度误差 495
22.3.2宽范围计时器 497
22.4分层计时轮 497
22.4.1计时轮参考上下文和计时
器管理 498
22.4.2实现 500
22.5习题 502
第23章 QNX资源管理 505
23.1QNX资源管理简介 505
23.2资源管理器体系架构 506
23.2.1控制结构 507
23.2.2关键数据结构 508
23.3示例1：作为资源管理器的
计算器 508
23.3.1上层结构 509
23.3.2处理来自客户端的消息 510
23.3.3注册到进程管理器 517
23.3.4使用资源管理器 518
23.4示例2：设备驱动程序 520
23.4.1操纵杆 520
23.4.2LED指示灯 521
23.4.3基于轮询的输入事件
检测 523
23.5习题 526
参考文献 527
缩略语 531
作者介绍
Xiaocong Fan是宾夕法尼亚州立大学计算机和软件工程学院的副教授。他的研究领域包括软件工程中的多智能体系统和形式化方法，以及先进的决策支持系统。他是一些智能代理系统(如RCAST和SMMall)的主要设计师。Fan博士是IEEE的高级员。
文摘
序言
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