具体描述
本书以美国TI公司TMS320C54x系列定点数字信号处理器(DSP)为描述对象，详细介绍了该系列DSP体系结构中的各个部分，包括总线结构、存储器、中央处理单元(CPU)、寻址方式、直接存储器访问(DMA)控制器、流水线操作、片内外设、主机接口、串行接口、外部总线操作等。C54x DSP满足了实时嵌入式应用的一些要求，尤其适用于通信方面的应用。
本书以美国TI公司的TMS320C54x系列DSP为描述对象。TMS320C54x系列是定点的数字信号处理器(DSP)。本书详细介绍了该系列DSP体系结构中的各个部分，包括总线结构、存储器、中央处理单元(CPU)、寻址方式、直接存储器访问(DMA)控制器、流水线操作、片内外设、主机接口、串行接口、外部总线操作等。C54x DSP满足了实时嵌入式应用的一些要求，尤其适用于电信方面的应用。
本书可供电子与电气工程、自动控制、计算机应用和仪器仪表等领域从事DSP应用系统开发的科研和工程技术人员参考，也可供相关专业的教师和研究生、本科生参考。
深入解析现代嵌入式系统开发：微控制器架构、实时操作系统与高级通信协议 本书并非聚焦于德州仪器（TI）的TMS320C54x系列数字信号处理器（DSP）的特定CPU结构或其外设集成。相反，它旨在为读者提供一个更宏大、更通用的嵌入式系统设计蓝图，涵盖当前业界主流的、驱动物联网（IoT）、工业控制和高级消费电子产品开发所需的关键技术栈和理论基础。 --- 第一部分：现代嵌入式微控制器核心架构与选型哲学 本部分着眼于嵌入式系统的大脑——微控制器（MCU）的通用架构原理，而非某一特定DSP系列。我们将探讨目前市场上占据主导地位的几大MCU家族的内在设计哲学及其对软件开发的影响。 1.1 从冯·诺依曼到哈佛结构再到混合架构的演进 我们将详细剖析内存访问模式对嵌入式系统性能的决定性影响。讨论冯·诺依曼结构的局限性，重点分析现代高性能MCU如何利用哈佛架构（指令和数据分离）来提升流水线效率。更进一步，本书将深入介绍那些采用混合内存模型（如ARM Cortex-M系列常见的紧耦合内存访问）的芯片，解释其在功耗、实时性和代码密度之间的权衡。读者将理解为什么缓存一致性（Cache Coherency）在多核系统中成为一个至关重要的设计考量。 1.2 处理器内核的深度剖析：RISC与CISC的当代对决 本书将对比精简指令集计算机（RISC）和复杂指令集计算机（CISC）在嵌入式领域的应用现状。重点分析ARM Cortex-M系列（M0, M3, M4, M7）的设计理念，阐释其Thumb-2指令集如何实现代码密度与执行效率的最佳平衡。对于需要更高计算能力的场景，我们将探讨RISC-V开源指令集架构的兴起及其对未来嵌入式定制化的推动作用，包括自定义指令扩展的可能性。 1.3 中断系统、特权级别与内存保护单元（MPU） 一个健壮的嵌入式系统必须具备可靠的中断响应机制。本章将详细描述中断向量表、中断优先级管理（嵌套与抢占）的通用流程。此外，我们将深入讲解现代MCU中的内存保护单元（MPU）如何工作，它如何将系统划分为不同的安全级别（如用户态与内核态），这对开发需要运行RTOS或网络协议栈的复杂应用至关重要。 --- 第二部分：实时操作系统（RTOS）与任务调度机制 在不涉及特定DSP的操作系统移植细节的前提下，本书将全面介绍RTOS的核心概念，这是构建任何复杂实时应用的基础。 2.1 RTOS核心组件与抽象层级 本书将系统地介绍RTOS的四大核心抽象：任务（Task）、信号量（Semaphore）、消息队列（Message Queue）和事件标志组（Event Flags）。我们将解释这些抽象层如何帮助开发者将硬件细节隔离，从而专注于应用逻辑的实现。 2.2 调度算法的性能影响 调度器是RTOS的心脏。我们将详细对比固定优先级抢占式调度、轮询（Round-Robin）调度以及更复杂的截止时间单调（Rate Monotonic, RM）和最早截止期限优先（Earliest Deadline First, EDF）调度算法。通过数学模型和代码示例（不针对特定DSP汇编），读者将能够评估不同调度策略对系统最大抖动（Jitter）和最坏情况执行时间（WCET）的影响。 2.3 互斥访问与同步原语：死锁的预防 在多任务环境中，资源竞争是首要难题。本书将详尽讨论互斥锁（Mutex）的实现机制，重点分析优先级反转问题（Priority Inversion）及其解决方案，例如优先级继承协议（Priority Inheritance Protocol）和优先级天花板协议（Priority Ceiling Protocol），确保系统的实时性和稳定性。 --- 第三部分：高级嵌入式通信接口与网络协议栈 现代嵌入式设备需要与外部世界进行高速、可靠的通信。本部分将超越简单的UART/SPI/I2C，聚焦于工业和网络级通信。 3.1 工业现场总线：CAN、EtherCAT与Profibus的结构解析 对于工业自动化领域，实时数据传输至关重要。我们将解析Controller Area Network (CAN) 协议的帧结构、仲裁机制和错误检测机制。对于更高带宽需求的场景，我们将介绍Ethernet for Control Automation Technology (EtherCAT) 的帧封装技术，解释其如何实现纳秒级的同步精度，以及它与传统以太网在时间敏感性上的根本区别。 3.2 TCP/IP协议栈的嵌入式实现与优化 在连接IoT设备时，标准的TCP/IP栈是必不可少的。本书将介绍LwIP或类似轻量级协议栈的内部结构，重点分析其内存池管理、ARP解析过程以及如何裁剪协议栈以适应资源受限的微控制器。关于网络安全，我们将探讨TLS/SSL在嵌入式环境中的资源消耗和移植挑战。 3.3 低功耗无线通信标准：BLE与Zigbee的介质访问控制 对于电池供电设备，低功耗广域网（LPWAN）和短距离无线技术是关键。我们将深入研究Bluetooth Low Energy (BLE) 的连接事件模型、广告机制（Advertising Patterns），以及Zigbee协议中如何通过网状网络（Mesh Networking）拓扑结构实现路由和自修复功能，强调MAC层对功耗优化的贡献。 --- 第四部分：固件可靠性、调试与性能分析工具链 软件的可靠性最终依赖于有效的开发流程和强大的调试能力。 4.1 启动序列、Bootloader与固件空中升级（OTA） 一个完整的嵌入式系统必须包含一个可靠的启动流程。我们将系统地梳理芯片上电复位（POR）后的执行流程，包括初始化堆栈、清除BSS段、以及跳转至用户代码前的初始化过程。重点讨论安全Bootloader的设计，包括如何验证固件签名、分块加载（Chunk Loading）和确保A/B双备份机制下的原子性升级。 4.2 调试技术：JTAG/SWD与逻辑分析仪的协同应用 本书将指导读者如何高效地使用硬件调试接口（如JTAG或SWD）。我们将详细解释断点（Breakpoint）的实现原理，以及如何利用跟踪缓冲区（Trace Buffer）记录程序执行轨迹，以捕获难以复现的实时错误。此外，逻辑分析仪在分析通信时序和硬件时序关系方面的应用将被详尽阐述。 4.3 性能分析：探查器（Profiler）与代码覆盖率 为了优化性能和降低功耗，精确的测量至关重要。我们将介绍基于指令计数器和事件计数器的嵌入式探查技术，如何识别代码中的热点（Hotspots）和不必要的内存访问。同时，探讨如何建立代码覆盖率工具链，以量化测试的充分性，确保软件质量达到工程标准。 --- 总结： 本书提供了一个超越单一芯片系列的、面向现代嵌入式系统架构师和高级工程师的全面指南。它侧重于通用的设计原理、核心算法的数学基础以及工业级软件工程实践，确保读者能够灵活地适应未来任何微控制器平台的技术选型和系统集成挑战。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈图书下载中心 版权所有