嵌入式系統(tǒng)固件揭秘

　　本書通過一個完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)全過程，向讀者展示嵌入式系統(tǒng)的基本框架，以及設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試等技術(shù)細(xì)節(jié)。書中詳細(xì)講述了嵌入式系統(tǒng)中的存儲器、微處理器與微控制器、數(shù)據(jù)總線與地址總線等基本概念，以及在設(shè)計(jì)中要考慮的要素。另外還給出了關(guān)鍵程序的源代碼，使讀者通過本書學(xué)會如何看懂嵌入式系統(tǒng)的原理圖，了解系統(tǒng)是如何工作的，掌握嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺的主要固件。本書適于從事嵌入式系統(tǒng)研發(fā)的技術(shù)人員以及高校相關(guān)專業(yè)的師生閱讀。前言嵌入式系統(tǒng)是嵌入到其他產(chǎn)品內(nèi)部的計(jì)算機(jī)。奇怪的是，雖然人們知道許多關(guān)于編程和計(jì)算機(jī)的知識，但卻在神秘的嵌入式系統(tǒng)世界中感到迷惑。在嵌入式系統(tǒng)編程世界中，大量的細(xì)節(jié)（包括硬件和軟件）使開發(fā)過程像是在探險，甚至感到“難于”生存下來。軟件、硬件、固件到底有何區(qū)別？怎樣將10萬條程序嵌入到比指甲還小的器件中？什么是閃存？為什么需要高速緩存（cache）？任務(wù)和進(jìn)程之間有什么區(qū)別？要不要考慮可重入性？在閱讀這本《嵌入式系統(tǒng)固件揭秘》的過程中，讀者將逐步了解這些問題，不再像起初那樣感到迷惑。嵌入式系統(tǒng)編程覆蓋了從最具體的底層編程到最抽象的高層UNIX編程的各個方面。它引起了近20年來工業(yè)界爆發(fā)的革命性變化。在20世紀(jì)70年代后期，匯編程序已被認(rèn)為是夠豐富多采了。一般的嵌入式系統(tǒng)可以使用小于64Kb（位，不是字節(jié)）的系統(tǒng)內(nèi)存。沒有什么硬件要留給固件開發(fā)者去處理。一般由同一個人完成畫圖、焊接樣品、寫固件，把所有的事拉攏到一起。當(dāng)Intel公司引入8085芯片時，很明顯那些復(fù)雜的微處理器還停留在這個水平上。在20世紀(jì)80年代，Motorola與Intel展開了CPU大戰(zhàn)，C語言成為了少數(shù)敢于用高級語言編程并燒制EPROM的人普遍采用的編程語言。今天，微處理器隨處可見，范圍從在工業(yè)界占主導(dǎo)地位的4位和8位微處理器家族到1GHz的幾乎需要冷卻設(shè)備（當(dāng)然也是由微處理器控制的）冷卻的64位微處理器。多年來，這些系統(tǒng)的復(fù)雜度像滾雪球式的增大。工業(yè)界已經(jīng)從在前臺用二進(jìn)制代碼對DECPDP機(jī)器編程發(fā)展到給烤面包機(jī)的微控制器提供面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)。系統(tǒng)的發(fā)展速度非常迅猛，已有的微處理器、微控制器、RAM、DRAM、SDRAM、管道、超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)、EPROM、閃存、RISC和CISC、RAS、CAS及高速緩存等，也僅僅是一個開始。現(xiàn)在，從牙刷（不是開玩笑，是事實(shí)）到噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)都由某種微處理器控制著。這種趨勢自然產(chǎn)生許多工具和技術(shù)。這些可供選擇的硬件（固件必須使用的集成電路）和軟件（用于建立固件應(yīng)用程序的工具）使人眼花繚亂。本書的目標(biāo)是通過一個完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程將你帶入真正的嵌入式系統(tǒng)工程。而且，這個工程的源代碼包括一些固件（一個嵌入式啟動平臺），可以簡化你今后的工程。本書使用一個包括CPU、內(nèi)存及一些外部設(shè)備的小硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例，給出了基本原理結(jié)構(gòu)圖并講解如何將指令從內(nèi)存中取出，同時也將講到設(shè)備的概念。本書將講述閃存與EPROM、SRAM與DRAM、微處理器與微控制器、數(shù)據(jù)總線與地址總線，還將講述如何將C語言和匯編語言源代碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制映像，并裝入設(shè)備存儲器中以便在CPU引導(dǎo)（引導(dǎo)閃存）時使用。本書用幾章的內(nèi)容講述啟動嵌入式系統(tǒng)并執(zhí)行一個應(yīng)用程序（包括在匯編程序中的基本引導(dǎo)程序）的基本概念，先不涉及句柄、閃存驅(qū)動程序、閃存文件系統(tǒng)、串行和以太網(wǎng)連接等。這樣可以使讀者理解嵌入式系統(tǒng)工程如何啟動、如何建立起支持嵌入式系統(tǒng)的平臺。這些聽起來讓人興奮嗎？美妙嗎？恐慌嗎？事實(shí)并非如此。本書的目的并不是要討論最新出現(xiàn)的超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)和在印刷電路板上的銅線所產(chǎn)生的天線輻射效果，也不想涉及高級的抽象設(shè)計(jì)過程（高級的體系結(jié)構(gòu)和傳輸線的效果固然重要，但這些不是本書的主題）。本書是面向那些不想被一大堆工業(yè)行話和特殊技術(shù)細(xì)節(jié)所煩惱的、又想盡快了解系統(tǒng)的讀者撰寫的。讀完本書，讀者將學(xué)會如何看原理圖、了解引導(dǎo)閃存器件是如何工作的、掌握完整的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺的主要組件。本書的本書的讀者應(yīng)有一些C語言編程經(jīng)歷和基本的匯編語言概念。本書并不要求讀者有電子技術(shù)或硬件知識背景。因此，只要讀者有一些編程知識背景將會發(fā)現(xiàn)本書大有益處。計(jì)算機(jī)科學(xué)或電子工程專業(yè)方面的學(xué)生不需要有固件開發(fā)的背景，只要有興趣，就可以從本書中獲益。初級固件開發(fā)者將發(fā)現(xiàn)本書中的例子很有幫助，因?yàn)楸緯械睦影ㄎ臋n和代碼注釋，可以將其擴(kuò)展到固件開發(fā)平臺。書中將詳細(xì)講解引導(dǎo)新硬件和CPU與外部設(shè)備的交互方式。涉及到從小文件傳輸協(xié)議（TrivialFileTransferProtocol，TFTP）到以太網(wǎng)的底層引導(dǎo)過程。讀者可以將本書中的代碼或一部分代碼引入到自己的固件平臺中。硬件開發(fā)者將發(fā)現(xiàn)本書講述的平臺有助于在復(fù)雜的CPU上分析并調(diào)試硬件，也會出于好奇，將注意力從硬件上轉(zhuǎn)到學(xué)習(xí)固件過程上。本書提供了不脫離硬件而進(jìn)入固件學(xué)習(xí)的起點(diǎn)（硬件設(shè)計(jì)者會自然地過渡到固件/軟件的編程世界中）。項(xiàng)目主管也會發(fā)現(xiàn)本書非常有用，因?yàn)檫@里呈現(xiàn)的固件包是一個成熟的平臺。這個平臺可廣泛地應(yīng)用到實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS）和目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)中，而且很容易放到新系統(tǒng)中。這個平臺是面向目標(biāo)的，且獨(dú)立于RTOS，這使得它很容易轉(zhuǎn)到各種目標(biāo)或RTOS系統(tǒng)中。瀏覽本商品所屬分類圖書計(jì)算機(jī)/網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)理論

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