實時嵌入式系統設計原則與工程實踐

前言

嵌入式系統是在一個較大的系統中設計以執行專用功能的電子系統。實時系統為在臨界事件的最壞情況下的回響時間提供了保證，同時為非臨界事件提供了可接受的一般情況下的回響時間。當實時系統設計成為一個嵌入式組件時，這個組件就稱為實時嵌入式系統，此系統廣泛地套用在消費、工業、醫療和軍事方面。

隨著我們的日常生活越來越依賴於嵌入式技術，近幾年來，對具有開發實時嵌入式軟體技能集的工程師的需求大幅增長。結果是，培養學生在嵌入式軟體的設計和實現方面的能力變得日益重要。本書專門為高年級本科生或攻讀軟體工程、計算機工程或相關學科的研究生撰寫，但也有益於專注嵌入式軟體開發的在職工程師。

本書採用了協同合作的方法，引進了實時系統、嵌入式系統和軟體開發原則的概念和主題。讀者不僅可以深入了解有關微處理器、中斷和跨平台開發流程的概念，意識到實時建模和調度的重要性，並且可以得到良好的軟體工程實踐的訓練，這些實踐包括建模文檔、建模分析、設計模式和系統標準的一致性。

本書介紹開發實時嵌入式軟體至關重要的三個方面。

首先，開發實時嵌入式系統軟體涉及許多活動，包括需求規格說明、時序分析、體系架構設計、多任務設計以及跨平台的測試和調試。本書涵蓋嵌入式軟體開發的全過程，對一些主題進行全面充分的解釋，而對另外一些主題則一筆帶過(例如，調試和測試)。

具體來說，本書系統地介紹各種嵌入式軟體架構，專注於實時作業系統，這是在大型實時作業系統中採用的最先進的架構。此外，我們選擇性地強調可重複使用的設計解決方案。如表0.1所示，本書介紹許多設計模式，這些設計模式代表了在廣泛的實時嵌入式系統中可重用的最佳實踐。

本書融入了實時系統、嵌入式系統和軟體工程的新概念和新主題，為開發實時嵌入式套用軟體描繪了一幅完整的圖像。在本書中，你不僅可以全面地理解與微處理器、中斷和系統引導過程相關的概念，領略到實時建模和調度的重要性，而且也將學習建模文檔、建模分析、設計模式和標準的一致性等軟體工程實踐。

本書分為四個部分，幫助你學習嵌入式系統的關鍵概念；第Ⅰ部分介紹了開發過程，包括微處理器和中斷章節——這是軟體工程師的基本主題；第Ⅱ部分專門介紹了實時系統的建模技術；第Ⅲ部分討論了軟體體系架構的設計；第Ⅳ部分檢驗了軟體的實現，並重點關注POSIX兼容的作業系統。