嵌入式系統(tǒng)軟件工程：方法、實用技術及應用

序（一）1
序（二）3
譯者序5
嵌入式系統(tǒng)軟件工程——路線圖7
前言15
致謝17
關于作者19
第1章嵌入式軟件工程與實時系統(tǒng)
1.1軟件工程
1.2嵌入式系統(tǒng)
1.3實時系統(tǒng)
1.3.1實時系統(tǒng)的類型——軟實時和硬實時系統(tǒng)
1.3.2硬實時系統(tǒng)的例子
1.3.3實時事件的特點
1.3.4有效執(zhí)行與執(zhí)行環(huán)境
1.4實時系統(tǒng)設計的挑戰(zhàn)
1.4.1響應時間
1.4.2從故障中恢復
1.4.3嵌入式系統(tǒng)軟件的構建過程
1.5分布式和多處理器架構
1.6嵌入式系統(tǒng)軟件
1.7嵌入式系統(tǒng)的硬件抽象層
1.8小結
第2章嵌入式系統(tǒng)軟/硬件協(xié)同開發(fā)
2.1當今嵌入式系統(tǒng)示例
2.2HW/SW原型機用戶
2.3HW/SW原型機設計選項
2.4原型設計決策標準
2.5選擇正確的原型
2.6工業(yè)設計鏈
2.7更改設計流程的必要
2.8不同類型的虛擬原型機
2.9虛擬原型的簡要歷史
2.10專有產品的限制
2.11什么使得虛擬原型機變快
2.12標準化:SystemC TLM2.0的時代
2.13SystemC TLM2抽象層
2.14系統(tǒng)架構虛擬原型機
2.15軟件虛擬原型機
2.16小結——虛擬化的重要性日益增加
第3章嵌入式系統(tǒng)的軟件建模
3.1何時、為何要為嵌入式系統(tǒng)建立模型
3.2建模
3.3什么是建模語言
3.4建模語言舉例
3.5V圖承諾
3.6為什么要建立嵌入式系統(tǒng)的模型
3.7何時為嵌入式系統(tǒng)建立模型
3.7.1任務和安全關鍵型應用程序
3.7.2高度復雜的應用程序和系統(tǒng)
3.8操作復雜性
3.9缺陷檢測時間與成本
3.10大型開發(fā)團隊需要建模
3.11建模通常是唯一的選擇
3.12建模是有利的，但不是說所有模型都是錯的嗎
3.13有了原型機——又該如何
3.14結論
3.15下一步——試用
3.15.1帶有直流電動機的閉環(huán)控制
3.15.2下載套件了解更多原型機設計
3.15.3使用NI狀態(tài)圖模塊設計應用程序
3.15.4設計和模擬電刷式直流電動機H橋電路
3.15.5使用開放源代碼Modelica模型進行多域物理建模
參考文獻
第4章嵌入式系統(tǒng)的軟件設計架構與模式
4.1架構和設計綜述
4.2三個層次的設計
4.3什么是設計模式
4.3.1必須要采用面向對象技術來使用設計模式嗎
4.3.2一個架構實例
4.3.3使用模式
4.3.4做權衡決策
4.4軟件架構的類別和視圖
4.4.1主要的架構視角
4.4.2次要的視角
4.5小結
參考文獻
第5章實時構件： 事件與觸發(fā)器
5.1事件和觸發(fā)器
5.2室溫控制單元
5.3事件系統(tǒng)
5.4事件句柄
5.5事件方法
5.6事件數(shù)據(jù)結構
5.7可重入性
5.7.1禁用和啟用中斷
5.7.2進入臨界區(qū)和退出臨界區(qū)
5.7.3信號量
5.7.4進入/退出臨界區(qū)的實現(xiàn)
5.8事件處理
5.9集成
5.10觸發(fā)器
5.11閃爍的LED
5.12設計思想
5.13嘀嗒定時器
5.14觸發(fā)器接口
5.15觸發(fā)器描述符
5.16數(shù)據(jù)分配
5.17設置觸發(fā)器
5.18嘀嗒計數(shù)
5.19確保可重入
5.20初始化
5.21閃爍
5.22蜂鳴器鳴響
5.23實時性
5.24小結
第6章嵌入式軟件的硬件接口
6.1簡介
6.2與硬件團隊的合作
6.2.1主動合作
6.2.2團隊代表
6.2.3注冊設計工具
6.2.4共同開發(fā)
6.2.5系統(tǒng)集成
6.3硬件設計方面有用的知識
6.3.1硬件事件的通知
6.3.2向硬件下達任務
6.3.3位域對齊
6.3.4固定位的位置
6.3.5模塊版本號
6.3.6調試鉤子
6.4支持多個硬件版本
6.4.1編譯開關
6.4.2構建開關
6.4.3運行開關
6.4.4自適應開關
6.5硬件交互困難
6.5.1原子寄存器訪問
6.5.2同一寄存器中混合的位類型
6.5.3邊沿與電平中斷
6.6測試與故障排除
6.6.1臨時鉤子
6.6.2永久鉤子
6.7小結
第7章嵌入式軟件編程和實現(xiàn)準則
7.1簡介
7.1.1高質量編程的原則
7.1.2是什么讓嵌入式不同于一般編程
7.2啟動嵌入式軟件項目
7.2.1硬件平臺輸入
7.2.2工程文件和組織
7.2.3團隊編程指南
7.2.4語法標準
7.2.5源代碼中的安全要求
7.3變量結構
7.3.1變量聲明
7.3.2數(shù)據(jù)類型
7.3.3定義
第8章嵌入式操作系統(tǒng)
8.1前臺/后臺系統(tǒng)
8.2實時內核
8.2.1RTOS(實時操作系統(tǒng))
8.2.2臨界區(qū)
8.2.3任務管理
8.2.4分配任務優(yōu)先級
8.2.5決定堆棧的大小
8.2.6空閑任務
8.3優(yōu)先級
8.4就緒隊列
8.5調度點
8.6上下文切換
8.7中斷管理
8.7.1處理CPU中斷
8.7.2非內核感知的中斷服務程序
8.7.3擁有多種中斷優(yōu)先級的處理器
8.7.4所有的中斷向量的共同地址
8.7.5每個中斷向量對應唯一的地址
8.8時鐘周期(或系統(tǒng)時鐘周期)
8.9等待隊列
8.10時間管理
8.11資源管理
8.11.1資源管理： 禁用/啟用中斷
8.11.2資源管理: 信號量
8.11.3資源管理： 優(yōu)先級反轉
8.11.4資源管理： 互斥信號量
8.11.5資源管理： 僵局(死鎖)
8.12同步
8.12.1同步： 信號量
8.12.2同步： 信用跟蹤
8.12.3雙方相約
8.13消息傳遞
8.13.1消息
8.13.2消息隊列
8.13.3流控制
8.13.4客戶端和服務器端
8.14內存管理
8.15小結
第9章嵌入式系統(tǒng)設計的軟件復用
9.1為什么軟件復用如此重要
9.2什么限制了軟件復用
9.3各種軟件復用
9.4通過層實現(xiàn)復用
9.5進入到下一個級別
9.6引入元件廠
9.7工廠硬件配置
9.8工廠軟件配置
9.9工廠對可復用性的作用
9.10RTOS不可知論
9.11任意擴展性
9.12結論
參考文獻
第10章嵌入式系統(tǒng)的軟件性能工程
10.1示例： eNodeB應用程序的延遲時間與吞吐量對比
10.2性能模式和反模式
參考文獻
第11章嵌入式軟件的性能優(yōu)化
11.1代碼優(yōu)化過程
11.2使用開發(fā)工具
11.2.1編譯器的優(yōu)化
11.2.2基本的編譯器配置
11.2.3啟用優(yōu)化
11.2.4附加的優(yōu)化配置
11.2.5使用分析器
11.3背景——理解嵌入式架構
11.4基本的C優(yōu)化技術
11.4.1選擇正確的數(shù)據(jù)類型
11.4.2函數(shù)的調用規(guī)范
11.4.3指針和內存訪問
11.4.4限制和指針別名
11.4.5循環(huán)
11.4.6額外的提示和技巧
11.5一般循環(huán)轉換
11.5.1循環(huán)展開
11.5.2多采樣技術
11.5.3部分求和
11.5.4軟件流水線
11.6優(yōu)化技術的實例應用： 互相關
11.6.1設置
11.6.2原始實例
第12章嵌入式軟件的內存優(yōu)化
12.1簡介
12.2代碼大小的優(yōu)化
12.2.1編譯標志位和標志位挖掘
12.2.2目標ISA的大小和性能的折中
12.2.3為代碼大小調整ABI
12.2.4買者自負： 編譯器優(yōu)化正交碼的大小
12.3內存布局優(yōu)化
12.3.1內存優(yōu)化簡介
12.3.2重點優(yōu)化
12.3.3向量化和動態(tài)代碼： 計算比率
12.3.4C語言指針別名
12.4數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)結構的數(shù)組及其添加
12.5內存性能的循環(huán)優(yōu)化
12.5.1數(shù)據(jù)對齊的連鎖效應
12.5.2選擇數(shù)據(jù)類型的益處
第13章嵌入式軟件的功耗優(yōu)化
13.1簡介
13.2理解功耗
13.2.1功耗的基本概念
13.2.2靜態(tài)與動態(tài)功率消耗
13.2.3最大功率、平均功率、最壞情況功率和典型功率
13.3測量功耗
13.3.1使用電流表測量功率
13.3.2使用霍爾傳感器芯片測量功率
13.3.3VRMs(電壓調整模塊的電源芯片)
13.3.4靜態(tài)功率測量