TMS320C54xxDSP实用技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:313

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出版时间:2002-7

价格:29.00元

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isbn号码:9787302055112

丛书系列:

图书标签:

• TMS320C54xx
• DSP
• 嵌入式系统
• 数字信号处理
• 实用技术
• C语言
• 汇编语言
• 开发指南
• 硬件设计
• 软件开发
• 调试技巧

深入探究嵌入式系统与高性能计算的基石 书籍名称： 嵌入式系统设计与实时操作系统原理 书籍简介： 本书旨在为电子工程、计算机科学及相关领域的工程师、研究人员和高级学生提供一个全面而深入的视角，聚焦于现代嵌入式系统设计的核心挑战与先进解决方案，特别是那些对实时性、资源效率和确定性要求极高的应用领域。我们避开了对特定DSP架构（如TMS320C54xx系列）的详细指令集或汇编级编程的探讨，而是将重点放在构建复杂、可靠和可维护的嵌入式软件生态系统所需的通用理论框架和设计范式上。 第一部分：嵌入式系统架构的宏观视野与选型策略 本部分首先确立了现代嵌入式系统在物联网（IoT）、工业控制、汽车电子和医疗设备中的关键地位。我们不再纠缠于单一微控制器（MCU）的细节，而是着眼于异构计算平台的趋势。 1. 现代处理器选型与权衡分析： 深入剖析了主流处理器家族的特性，包括基于Cortex-M/R/A系列的应用处理器、FPGA（现场可编程门阵列）的并行处理能力，以及GPU在加速特定计算任务中的角色。重点讨论了功耗预算（Power Budget）、指令集架构（ISA）对应用场景的适配性、片上内存（SRAM/DRAM）的层级结构及其对系统性能的影响。阐述了如何根据应用的时序约束、内存需求和功耗限制，科学地选择最合适的硬件平台。 2. 系统级集成与总线架构： 详细介绍了嵌入式系统内部通信的骨干——总线结构。涵盖了从传统的共享总线（如AHB/APB）到先进的点对点互联技术（如AXI、NoC——网络计算）。分析了DMA（直接内存存取）控制器在减轻CPU负载、实现高效数据搬运中的关键作用，以及如何设计高效的内存访问策略以避免总线仲裁冲突和性能瓶颈。 3. 低功耗设计与能效管理： 在移动和电池供电系统中，能效至关重要。本章系统性地探讨了从硬件层到软件层的功耗优化技术。这包括时钟门控、电源域隔离、动态电压和频率调整（DVFS）的应用，以及操作系统层面如何通过调度策略来管理CPU的休眠和唤醒周期，实现“能效比”的最大化。 第二部分：实时操作系统（RTOS）的精髓与内核机制 本部分是本书的核心，专注于嵌入式系统实现确定性行为的基础——实时操作系统。我们关注的是RTOS的原理和通用接口，而非特定RTOS（如VxWorks, FreeRTOS等）的API细节。 1. 实时性理论与度量标准： 首先界定了“实时”的含义，区分了硬实时、软实时和有界非实时系统。详细介绍了关键的实时性指标，如最大延迟（Worst-Case Execution Time, WCET）、抖动（Jitter）以及响应时间分析（Response Time Analysis, RTA）的基本概念，为后续的调度设计奠定理论基础。 2. 任务管理与调度算法： 深入解析了任务的生命周期管理、上下文切换的开销分析。重点对比和分析了经典调度算法的优劣：固定优先级抢占式调度（如Rate Monotonic, RM）与动态优先级调度（如Earliest Deadline First, EDF）。阐述了如何处理优先级反转问题，并介绍了优先级继承协议（Priority Inheritance Protocol）和优先级天花板协议（Priority Ceiling Protocol）的实现细节和适用场景。 3. 进程间通信（IPC）与同步机制： 探讨了在多任务环境中，确保数据一致性和避免竞争条件的必要工具。详细剖析了信号量（Semaphores）、互斥锁（Mutexes）、消息队列（Message Queues）和事件标志组（Event Flags）的工作原理、资源占用及潜在死锁风险。强调了在设计IPC机制时，必须兼顾同步的正确性与通信的实时性能。 4. 内存管理在实时环境中的挑战： 嵌入式系统通常资源受限，内存管理尤为关键。本章探讨了静态内存分配、内存池（Memory Pools）以及动态内存分配在RTOS中的局限性。特别分析了碎片化（Fragmentation）对系统长期稳定运行的威胁，并提出了针对实时性要求的内存分配策略优化方法。 第三部分：驱动开发、固件更新与系统可靠性 本部分关注如何将RTOS稳定地部署到硬件上，并确保系统在长期运行中的健壮性。 1. 设备驱动模型与抽象层： 阐述了现代嵌入式驱动程序的设计模式，如分层驱动架构（HAL层、中间层、应用层）。重点讲解了中断服务程序（ISR）的设计原则——如何最小化ISR的执行时间，并将复杂处理推迟到任务上下文执行，以保证系统的响应速度。 2. 可靠性与容错机制： 讨论了嵌入式系统在面对瞬态错误（Transient Faults）时的对策。内容包括看门狗定时器（WDT）的配置与复位策略、错误检测与纠正（EDC/ECC）在关键存储器中的应用，以及软件看门狗（Software Watchdog）的实现。 3. 安全启动与空中下载（OTA）更新： 随着系统联网，固件的完整性和安全性变得不可妥协。本章介绍安全启动链（Secure Boot Chain）的基本概念，从硬件信任根（RoT）到操作系统加载器的验证过程。同时，详细分析了实现可靠、原子性OTA更新的策略，如A/B分区方案，确保更新失败时系统能够安全回滚到已知良好状态。 本书通过严谨的理论推导和面向实践的设计原则，旨在培养读者构建下一代高性能、高可靠性嵌入式系统的能力，使他们能够自信地驾驭复杂的实时软件架构。

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