近十年以来,嵌入式系统技术和嵌入式产品发展势头迅猛,其应用领域涉及通信产品、消费电子、汽车工业、工业控制、信息家电、国防工业等各个方面。目前,嵌入式产品在IT产业以及电子工业的经济总额中所占的比重越来越大,对国民经济增长的贡献日益显著。随着手机、媒体播放器、PDA、数码相机和机顶盒等嵌入式产品的普及,嵌入式系统的知识在广大民众中间的传播也越来越广泛。现在每年有许多IT 公司投入大量科研力量研发嵌入式新产品,产业界每年都需要大量的受过良好教育的嵌入式系统开发人才。出于对嵌入式高科技知识的追求,广大在校学生纷纷选修嵌入式系统课程,以获得嵌入式系统的理论知识和开发技能。教育界也积极地推动嵌入式系统教学质量和水平的提高。.
在整个社会对嵌入式系统研发人才需求大增的背景下,本书的三位作者均从2002年开始着手准备嵌入式系统的教学工作,并且于2004年在南京大学计算机系和软件学院及东南大学计算机系正式开设并讲授嵌入式系统课程。到2007年为止,作者们在嵌入式系统课程上已经培养出了大约2000名修课学生。
2006年春季,在几年的教学实践和科研成果的基础上,大家经过讨论决定编写一本面向本科生和硕士研究生的嵌入式系统基础教材,并确立了这本书的基本编写原则。
1)应当以硬件基础为主,把后继教材中的知识点所涉及的大多数硬件知
识讲深讲透,以便读者掌握好底层嵌入式开发的技能,为将来进一步学习嵌入式技术打好基础。
2)在知识传授方面,做到合理衔接、循序渐进,力求做到其他课程讲授过的内容不再在这套教材中简单地重复出现。
3)对于其他已在前导课程讲授且与嵌入式系统基础课程相重叠的知识点,通过对比和补足的方式加以讲解。例如,DMA输入输出方式在计算机组成原理和微机原理与接口课程中都讲解过了,在嵌入式系统课程中,我们将通过对比的方式简明扼要地介绍嵌入式系统中的DMA机制与使用方法,从而消除学生的重复感,使之学深学透。
4)尽可能提高抽象度。例如,嵌入式处理器有多种体系结构,它们同PC机的x86处理器体系结构均有所不同。我们把这些嵌入式处理器的共有特点抽象出来,有利于读者举一反三,深入理解嵌入式处理器不同于通用处理器的主要方面。
本书的主要特点
本书中阐述的知识点主要是在计算机组成原理和微机原理与接口技术这两门本科生课程之上的延续,涵盖嵌入式系统技术领域的主要概念和知识点,力求做到阐明无误、表达清楚。
从微电子学开始对涉及嵌入式系统的知识点进行讲解,例如知识产权核、低功耗原理和Flash存储单元结构等。这使得本书的嵌入式系统知识基础扎根于底层电路之上。..
以ARM处理器为嵌入式硬件平台核心,兼顾其他体系结构的嵌入式处理器,全面系统地介绍嵌入式系统硬件理论和知识,包括常用嵌入式处理器、常用嵌入式存储器、常用嵌入式总线、常用嵌入式接口和常用嵌入式外部设备。
原理介绍、软件硬件接口介绍、电路连接介绍和应用编程介绍并重。除了把每一个重要的概念讲解清楚之外,还力求做到理论与实践相结合,并给出大量的编程范例。这些范例都是经过调试通过的,覆盖了很多典型的嵌入式程序设计。
概括介绍嵌入式操作系统的基础知识,包括实时系统、嵌入式操作系统的基本特点、RTOS调度算法、启动程序Bootloader和最小的实时嵌入式操作系统内核μC/OS-II。
有些内容是选修选讲内容,在标题上用*号标记。使用本书的教师可以根据课时计划和学生的知识基础对这些内容加以取舍。
教学建议
1)本书主要用于本科生教学,硕士生教学可以酌情使用。
2)第2章是微电子专业学生必修的章节,其他专业的学生可以选学。
3)如果课时数大于72学时(授课课时48,实验课时24),则可分为两个阶段讲授。第一阶段在课堂讲授第1-5章,第二阶段在课堂讲授第6-9章并与实验同步进行。如果课时数小于54小时(授课课时36,实验课时18),则可以略去第2、9章不讲,并且在讲授第6、7、8章时同步进行实验。
本书的教学资源
.本书的实例程序、教学课件、实验指导可以从华章网站(www.hzbook.com)下载。
作者分工
本书由俞建新编制提纲,并撰写了第2、3、4、5、7、8、9章,王健撰写了第1章,宋健建撰写了第6章。俞建新负责全书的统调工作。
致谢
南京大学计算机系张福炎、陈道蓄、陈立军、周根林教授和王崇骏副教授为本书的编写提供了很好的指导性建议;南京大学计算机系杨献春教授和陆庆文副教授为本书的实验范例编写提供了良好的实验环境。南京大学的黄滨、孙睿、吴亚琦、胡琰华、黄蓉、邢向磊、范爱华、娄孝祥、赵凤英、赵伟明、张国斌、赵红玉和魏文宁等同学参加了本书的部分范例程序的编写、调试工作以及部分文稿校对工作。
近几年来,ARM中国公司总裁谭军先生和费浙平先生一直在为作者们开展嵌入式系统教学提供技术资料和业务指导。作者在此也向他们表示衷心的感谢。...
编者
2007年12月于中国·南京