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第0章 绪论1

0.1嵌入式系统的定义1

0.2嵌入式系统的特点1

0.3嵌入式系统处理器与操作系统2

0.4学习嵌入式系统的意义2

0.5编写本书的目的3

0.6本书的主要内容3

第1章 嵌入式控制系统综合设计5

1.1嵌入式控制系统的设计目标5

1.2嵌入式控制系统的设计任务和基本原则6

1.2.1设计依据6

1.2.2设计任务7

1.2.3设计特点8

1.2.4设计原则9

1.3嵌入式控制系统的组成及工作原理10

1.3.1影响系统结构的若干因素10

1.3.2系统模型的建立11

1.3.3系统硬件的组成11

1.3.4系统软件的组成15

1.3.5系统的工作原理18

1.4嵌入式控制系统需求分析20

1.4.1系统需求分析及目标20

1.4.2系统需求分析的具体内容21

1.4.3系统可靠性与安全性分析22

1.4.4详细说明25

1.5嵌入式控制系统硬件设计25

1.5.1嵌入式处理器的选择25

1.5.2对硬件系统整体的技术要求26

1.5.3硬件系统对外部环境的技术要求27

1.5.4设计硬件电路板的步骤和主要内容27

1.6嵌入式软件系统的设计28

1.6.1软件需求分析描述的框架28

1.6.2常用的嵌入式操作系统29

1.6.3若干经典操作系统的比较32

1.6.4嵌入式操作系统的选择34

1.6.5开发环境的选择34

1.7嵌入式控制系统总体设计与实现36

1.7.1系统开发计划36

1.7.2系统调试36

1.7.3系统优化38

小结39

思考题39

第2章ARM的嵌入式系统和DSP系统概述40

2.1 ARM微处理器概述40

2.1.1 ARM微处理器的技术特点与体系结构40

2.1.2 ARM微处理器的选型与应用45

2.2基于ARM的嵌入式系统开发47

2.2.1 ARM的嵌入式系统的规划与设计原则47

2.2.2基于ARM的嵌入式系统的硬件结构设计48

2.2.3基于ARM的嵌入式系统的软件设计61

2.2.4 ADS编译器与AXD调试器69

2.3 DSP概述79

2.3.1 DSP芯片及常用算法概述79

2.3.2 DSP的特点及应用86

2.4基于DSP的控制系统的开发88

2.4.1基于DSP控制系统的配置与硬件结构设计90

2.4.2基于DSP控制系统的软件设计及开发环境98

小结106

思考题106

第3章 航行数据记录仪设计108

3.1 VDR系统的需求分析108

3.1.1系统功能分析108

3.1.2具体的系统功能需求109

3.2 VDR系统的硬件需求分析110

3.2.1硬件平台的选择110

3.2.2系统硬件结构的设计111

3.3 VDR系统软件的需求分析113

3.3.1软件平台的选择113

3.3.2系统软件的设计114

3.4系统详细设计116

3.4.1麦克自检模块的设计117

3.4.2文件管理模块的设计117

3.4.3电源管理模块的设计117

3.4.4雷达卡管理模块的设计117

3.4.5报警模块的设计119

3.4.6网络传输模块的设计119

3.5系统Boot Loader的移植119

3.5.1 Boot Loader概述119

3.5.2网口通信时软盘VxWorks的引导121

3.5.3网口通信时硬盘VxWorks的启动122

3.5.4主机Tornado开发环境的配置123

3.5.5连接的建立123

3.6系统开发、编译和调试环境的建立123

3.6.1工程的创建123

3.6.2编译链接125

3.6.3系统的调试126

小结127

思考题128

第4章 汽车导航监控系统设计129

4.1汽车导航系统的需求分析129

4.2系统概述130

4.3汽车导航系统设计131

4.3.1系统硬件的总体设计132

4.3.2系统的程序设计134

4.3.3 Y L9200开发板的使用与相关资源的测试138

4.4系统Boot Loader的移植141

4.4.1 VIVI简介141

4.4.2 VIVI的配置、编译与移植142

4.5嵌入式Linux的定制与移植145

4.5.1嵌入式Linux内核的定制145

4.5.2 Linux交叉编译环境的建立147

4.5.3内核的生成与下载运行148

4.5.4图形开发工具MiniGUI149

小结150

思考题150

第5章 机车运行监控系统设计151

5.1机车监控系统的总体设计方案151

5.1.1机车监控装置的功能分析151

5.1.2机车运行监控系统的组成152

5.2机车监控系统的硬件设计154

5.2.1机车监控系统的硬件设计154

5.2.2 ARM的嵌入式系统的外围电路设计155

5.2.3嵌入式主控制器的冗余结构设计155

5.2.4模拟量输入／输出电路设计158

5.2.5数字量输入信号采集电路159

5.2.6机车开关量输入／输出电路162

5.3机车监控系统的软件设计163

5.3.1嵌入式Linux系统的软件框架163

5.3.2 CAN通信网络控制器设计164

5.3.3运行记录文件管理模块设计165

5.3.4显示刷新模块设计165

5.3.5语音处理模块设计166

5.3.6键盘管理模块设计166

小结167

思考题167

第6章 遥控靶船运动控制系统设计168

6.1遥控靶船运动控制系统分析168

6.1.1遥控靶船运动控制系统的功能分析168

6.1.2遥控靶船运动数学模型的建立169

6.1.3靶船运动干扰力的数学模型171

6.2系统主要硬件模块设计173

6.2.1 GPS测量定位模块设计173

6.2.2远程监测模块设计173

6.2.3通信模块设计175

6.3靶船航向控制的若干问题176

6.3.1靶船的操纵性176

6.3.2靶船操舵系统概述177

6.3.3舵机系统的数学模型177

6.4靶船组合定位多任务软件系统设计178

6.4.1多任务软件系统概述178

6.4.2靶船组合定位多任务软件系统设计方案178

6.4.3靶船转速测速定位模块设计179

6.4.4无线通信模块方案设计180

6.4.5靶船遥控子系统方案设计180

6.4.6遥控靶船船体子系统方案设计181

6.4.7串口通信设置182

6.4.8 GPS定位数据解算183

6.4.9联邦卡尔曼滤波算法的实现185

6.4.10多线程技术在靶船定位系统中的应用187

小结189

思考题189

第7章 图像数字化采集系统设计190

7.1系统的需求分析190

7.2系统概要设计190

7.2.1硬件平台的选择191

7.2.2软件平台的选择191

7.3系统的详细设计192

7.3.1图像数字化采集部分程序设计192

7.3.2 LCD显示部分程序设计与实现192

7.4硬件体系结构设计195

7.5 Boot Loader的设计196

7.5.1 Boot Loader程序概念196

7.5.2 U-Boot及其移植196

7.5.3 U-Boot在S3C44BOX开发板的下载与使用U-Boot的下载198

7.6 uCLinux的移植202

7.6.1 uCLinux设备驱动程序介绍203

7.6.2 uCLinux内核的加载方式203

7.6.3添加应用程序到uCLinux203

7.6.4 uCLinux交叉编译环境的建立204

7.6.5 uCLinux内核的配置与编译204

7.6.6 uClinux下载207

小结212

思考题212

参考文献213