第 1 章 计算机系统基础知识 · 1

1.1 嵌入式计算机系统概述 · 1.

1.2 数据表示  4.

1.2.1 进位计数制及转换  4.

1.2.2 数值型数据的表示  6.

1.2.3 其他数据的表示  10.

1.2.4 校验码 · 13.

1.3 算术运算和逻辑运算 · 17.

1.3.1 算术运算 · 17.

1.3.2 逻辑运算 · 20.

1.4 计算机硬件组成及主要部件功能  22.

1.4.1 中央处理单元 22.

1.4.2 存储器 · 25.

1.4.3 总线 · 35.

1.4.4 输入/输出控制  38.

1.5 计算机体系结构· 42.

1.6 可靠性与系统性能评测基础知识  49.

1.6.1 计算机可靠性 49.

1.6.2 计算机系统的性能评价  52.

第 2 章 嵌入式系统硬件基础知识  56

2.1 数字电路基础  56

2.1.1 信号特征 · 56.

2.1.2 组合逻辑电路和时序逻辑电路 · 56.

2.1.3 信号转换 · 60.

2.1.4 可编程逻辑器件  62.

2.2 嵌入式微处理器基础 · 63

2.2.1 嵌入式微处理器的结构和类型 · 65.

2.2.2 嵌入式微处理器的异常与中断 · 71.

2.3 嵌入式系统的存储体系 · 74.

2.3.1 存储系统的层次结构  74.

2.3.2 内存管理单元  74.

2.3.3 RAM 和 ROM 的种类与选型 · 75.

2.3.4 高速缓存（Cache）  78.

2.3.5 其他存储设备  80.

2.4 嵌入式系统 I/O  83.

2.4.1 通用输入/输出接口 · 83.

2.4.2 模数/数模接口 · 84.

2.4.3 键盘、显示、触摸屏等接口基本原理与结构  85.

2.4.4 嵌入式系统音频、视频接口 · 87.

2.4.5 输入/输出控制 · 89.

2.5 定时器和计数器 · 89.

2.5.1 硬件定时器 · 89.

2.5.2 软件定时器 · 90.

2.5.3 可编程间隔定时器  90.

2.6 嵌入式系统总线及通信接口 · 91.

2.6.1 PCI、PCI-E 等接口基本原理与结构 · 91.

2.6.2 USB、串口等基本原理与结构 · 94.

2.6.3 以太网、WLAN 等基本原理与结构 · 99.

2.6.4 Rapid IO 等基本原理与结构 · 105.

2.7 嵌入式 SoC  106.

2.7.1 Virtex 系列  106.

2.7.2 Spartan 系列  107.

第 3 章 嵌入式硬件设计  108

3.1 嵌入式系统电源管理 · 108.

3.2 电子电路设计  111.

3.2.1 电子电路设计基础知识  111.

3.2.2 PCB 设计基础知识 · 116.

3.2.3 电子电路测试基础知识  129.

3.3 Cadence PCB 系统设计  130.

3.3.1 原理图设计输入工具  131.

3.3.2 PCB 设计系统 · 133.

3.3.3 自动和交互布线工具  134.

3.3.4 库管理 · 134.

3.3.5 约束管理器 · 135.

第 4 章 嵌入式系统软件基础知识  136

4.1 嵌入式软件基础· 136

4.1.1 嵌入式系统 · 136.

4.1.2 嵌入式软件 · 139.

4.1.3 嵌入式软件分类  141.

4.1.4 嵌入式软件体系结构  141.

4.1.5 设备驱动层 · 144.

4.1.6 嵌入式中间件 146.

4.2 嵌入式操作系统概述 · 146.

4.2.1 嵌入式操作系统的分类  149.

4.2.2 常见的嵌入式操作系统  152.

4.3 任务管理  155.

4.3.1 多道程序技术 156.

4.3.2 进程、线程和任务  157.

4.3.3 任务的实现 · 159.

4.3.4 任务的调度 · 162.

4.3.5 实时系统调度 167.

4.3.6 任务间的同步与互斥  169.

4.3.7 任务间通信 · 176.

4.4 存储管理  178.

4.4.1 存储管理概述  178.

4.4.2 实模式与保护模式  179.

4.4.3 分区存储管理  179.

4.4.4 地址映射 · 184.

4.4.5 页式存储管理  188.

4.4.6 虚拟存储管理  193.

4.5 设备管理  197.

4.5.1 设备管理基础  197.

4.5.2 I/O 控制方式 · 198.

4.5.3 I/O 软件 · 201.

4.6 文件系统  203.

4.6.1 嵌入式文件系统概述  204.

4.6.2 文件和目录 · 205.

4.6.3 文件系统的实现  207.

4.6.4 典型嵌入式文件系统介绍 · 210.

4.7 嵌入式数据库  212.

4.7.1 嵌入式系统对数据库的特殊要求 · 212.

4.7.2 典型嵌入式数据库介绍  213.

第 5 章 嵌入式系统设计与开发  215

5.1 嵌入式软件开发概述 · 215.

5.1.1 嵌入式应用开发的过程  215.

5.1.2 嵌入式软件开发的特点  216.

5.1.3 嵌入式软件开发的挑战  217.

5.2 嵌入式软件开发环境 · 218.

5.2.1 宿主机和目标机  219.

5.2.2 嵌入式软件开发工具  221.

5.2.3 集成开发环境  227.

5.3 嵌入式软件开发 · 232.

5.3.1 嵌入式平台选型  232.

5.3.2 软件设计 · 233.

5.3.3 特性设计技术  238.

5.3.4 嵌入式软件的设计约束  241.

5.3.5 编码 · 244.

5.3.6 下载和运行 · 247.

5.4 嵌入式软件移植· 247.

5.4.1 无操作系统的软件移植  248.

5.4.2 有操作系统的软件移植  249.

5.4.3 应用软件的移植  250.

第 6 章 嵌入式程序设计  252

6.1 程序设计语言基础 · 252.

6.1.1 程序设计语言概述  252.

6.1.2 程序设计语言的分类和特点 · 253.

6.1.3 程序设计语言的基本成分  256.

6.1.4 程序设计语言的翻译基础  260.

6.2 汇编语言程序设计 · 271.

6.2.1 汇编语言概述 271.

6.2.2 汇编语言程序 271.

6.3 C 程序设计基础 · 276.

6.3.1 C 程序基础  276.

6.3.2 函数 · 291.

6.3.3 存储管理 · 294.

6.3.4 指针 · 297.

6.3.5 栈与队列 · 306.

6.3.6 C 程序内嵌汇编  312.

6.4 C++程序设计基础 · 313.

6.4.1 面向对象基本概念  313.

6.4.2 C++程序基础  316.

6.4.3 类与对象 · 319.

6.4.4 继承与多态 · 326.

6.4.5 异常处理 · 330.

6.4.6 类库 · 332.

第 7 章 嵌入式系统的项目开发与维护知识 · 334

7.1 系统开发过程和项目管理 · 334.

7.1.1 系统生存周期  334.

7.1.2 过程模型 · 336.

7.1.3 过程评估 · 342.

7.1.4 工具与环境 · 344.

7.1.5 项目管理 · 347.

7.1.6 质量保证 · 351.

7.2 系统分析知识  354.

7.2.1 系统需求的定义  355.

7.2.2 需求分析的基本任务  355.

7.2.3 需求建模 · 355.

7.3 系统设计知识  356.

7.3.1 系统概要设计  357.

7.3.2 系统详细设计  357.

7.3.3 系统设计原则  358.

7.3.4 软硬件协同设计方法  360.

7.4 结构化分析与设计方法 · 362.

7.4.1 结构化分析方法  363.

7.4.2 结构化设计方法  366.

7.4.3 结构化程序设计方法  370.

7.5 面向对象分析与设计方法 · 370.

7.5.1 面向对象分析与设计  370.

7.5.2 UML 构造块  372.

7.5.3 设计模式 · 377.

7.6 系统实施知识  385.

7.6.1 软硬件平台搭建  386.

7.6.2 系统测试 · 386.

7.6.3 系统调试 · 388.

7.7 系统运行与维护 · 389.

7.7.1 系统运行管理  389.

7.7.2 系统维护概述  390.

7.7.3 系统评价 · 393

第 8 章 嵌入式系统软件测试 · 395

8.1 软件测试概述  395

8.1.1 软件测试的定义  395.

8.1.2 软件测试的发展  396.I

8.1.3 软件测试与软件开发的关系 · 398.

8.2 嵌入式软件测试技术 · 398

8.2.1 测试过程 · 399.

8.2.2 测试方法 · 403.

8.2.3 测试类型 · 410.

8.2.4 测试工具 · 416.

8.2.5 测试环境 · 417.

8.3 软件测试实践  419

8.3.1 面向对象的软件测试  419.

8.3.2 基于模型的软件测试  420.

8.3.3 基于模型开发软件的测试  421.

8.3.4 分布式软件测试  421.

8.3.5 测试实例 · 422.

第 9 章 嵌入式系统安全性基础知识  434

9.1 计算机信息系统安全概述 · 434.

9.1.1 信息系统安全 434.

9.1.2 网络安全 · 435.

9.1.3 风险管理 · 437.

9.2 信息安全基础  439.

9.2.1 数据加密原理 439.

9.2.2 数据加密算法 439.

9.2.3 认证算法 · 442.

9.3 安全威胁防范  444.

9.3.1 防治计算机病毒  444.

9.3.2 认证 · 447.

9.3.3 数字签名 · 448.

9.3.4 报文摘要 · 449.

9.3.5 数字证书 · 450.

9.4 嵌入式系统安全方案 · 452.

9.4.1 智能卡安全技术  452.

9.4.2 USB-Key 技术 · 452.

9.4.3 智能终端的安全技术  453.

9.4.4 行业工控系统安全  454.

第 10 章 标准化、信息化与知识产权基础知识 · 456

10.1 标准化基础知识 · 456.

10.1.1 概述 · 456.

10.1.2 信息技术标准化  462.

10.1.3 标准化组织  464.

10.1.4 ISO 9000 标准简介  466.

10.1.5 ISO/IEC 15504 过程评估标准简介 · 468.

10.1.6 嵌入式系统相关标准简介 · 469.

10.2 信息化基础知识 · 470.

10.2.1 概述 · 470.

10.2.2 信息化发展趋势  471.

10.2.3 信息化应用  474.

10.3 知识产权基础知识 · 475.

10.3.1 概述 · 476.

10.3.2 计算机软件著作权  478.

10.3.3 计算机软件的商业秘密权 · 490.

10.3.4 专利权概述  492.

10.3.5 企业知识产权的保护  496.

第 11 章 嵌入式系统设计案例分析  498

11.1 嵌入式系统总体设计 · 498.

11.1.1 嵌入式系统设计概述  499.

11.1.2 案例分析 504.

11.2 嵌入式系统硬件设计 · 536.

11.2.1 嵌入式系统硬件设计概述 · 536.

11.2.2 嵌入式系统软硬件协同

设计 · 537.

11.2.3 案例分析 537.

11.3 嵌入式系统应用设计案例 · 569