嵌入式作業系統——組成、原理與套用設計

《嵌入式作業系統——組成、原理與套用設計》是2013年9月清華大學出版社出版的圖書，作者是牛欣源。

基本介紹

• 中文名：嵌入式作業系統——組成、原理與套用設計
• 作者：牛欣源
• 出版時間：2013年9月
• 出版社：清華大學出版社
• ISBN：9787302336563
• 定價：39 元

內容簡介

本書深入分析嵌入式作業系統的核心構成、框架結構、運行機制、設計目標、性能指標等，基於嵌入式作業系統核心研究嵌入式應用程式設計的理論和方法，對開發嵌入式套用系統、嵌入式系統應用程式的基本原理和基本方法進行技術論述和實例驗證。以嵌入式作業系統μC/OSⅡ為例，介紹嵌入式作業系統核心各個模組及其接口，並給出套用實例的調用案例。通過μC/OSⅡ核心基本框架與編程技術及套用分析，闡述嵌入式實時應用程式代碼設計實現的基本過程和方法。對嵌入式實時作業系統接口功能及性能指標及特點進行實例分析。對PC和通用作業系統平台下的套用開發環境及工具，進行方便易行的使用說明，免受軟硬環境的制約。

本書可作為高等學校本科生、專科生，學習“嵌入式作業系統”、“實時作業系統”、“開源系統軟體開發技術”、“作業系統課程設計”等課程的課堂教學和實踐環節的實用教材。也可作為嵌入式開發人員學習基於嵌入式作業系統進行應用程式開發的自學和指導教材。

圖書目錄

第1章嵌入式系統與嵌入式作業系統1

1.1嵌入式系統入門1

1.1.1系統與嵌入式系統1

1.1.2嵌入式套用系統2

1.1.3嵌入式系統結構4

1.1.4嵌入式計算機系統和通用計算機系統的比較5

1.1.5嵌入式系統功能與特徵6

1.2嵌入式軟體系統7

1.2.1軟體和嵌入式軟體7

1.2.2機器指令形式的可執行嵌入式軟體8

1.2.3高級語言形式的嵌入式軟體9

1.3嵌入式軟體開發10

1.3.1軟體設計程式模型10

1.3.2基於實時作業系統多個任務的

並發處理和調度軟體11

1.3.3基於作業系統的設備驅動和設備管理軟體11

1.3.4設計實現嵌入式系統的軟體工具13

1.3.5嵌入式軟體分類和分層15

1.3.6嵌入式軟體結構分類17

1.4嵌入式作業系統20

1.4.1嵌入式作業系統的功能與套用20

1.4.2嵌入式作業系統的歷史與發展21

1.4.3嵌入式作業系統的特點22

1.4.4嵌入式作業系統的基本概念23

1.5嵌入式應用程式概述23

本章習題25◆嵌入式作業系統——組成、原理與套用設計

第2章嵌入式系統開發概述26

2.1嵌入式系統開發平台26

2.1.1嵌入式系統開發工具26

2.1.2嵌入式系統開發機器環境27

2.1.3嵌入式系統開發的交叉編譯技術28

2.1.4嵌入式系統開發的仿真技術及平台29

2.2嵌入式系統開發模式與開發流程32

2.2.1嵌入式系統開發模式32

2.2.2嵌入式系統開發流程33

2.2.3嵌入式系統開發基本步驟和技術手段示例35

2.3實時軟體分析設計方法37

2.4一個基於實時作業系統核心的實時軟體開發模型41

2.4.1實時套用系統的特徵分析41

2.4.2μC/OSⅡ嵌入式作業系統下的實時套用系統的特徵43

2.4.3μC/OSⅡ嵌入式作業系統下的實時套用系統的設計與實現45

2.5仿真開發環境Borland C/C++V4.5及其原始碼資源47

2.6Make檔案的使用方法49

本章習題52

第3章嵌入式實時作業系統基本概念及設計方法53

3.1作業系統服務的方式和目標53

3.2用戶模式和管理模式54

3.3實時系統概念55

3.3.1早期的實時系統55

3.3.2代碼的臨界段56

3.3.3資源及其共享56

3.3.4任務和多任務56

3.3.5上下文切換和任務切換58

3.3.6核心58

3.3.7調度程式59

3.3.8不可剝奪型核心59

3.3.9可剝奪型核心60

3.3.10可重入61

3.3.11任務優先權63

3.3.12優先權反轉63

3.3.13任務優先權分配66

3.3.14互斥條件66

3.3.15關中斷和開中斷66

3.3.16測試並置位67

3.3.17關閉和允許任務切換68

3.3.18信號量(Semaphores)68

3.3.19死鎖73

3.3.20同步及其實現73

3.3.21事件標誌75

3.3.22任務間的通信76

3.3.23訊息信箱77

3.3.24訊息佇列78

3.3.25中斷79

3.3.26時鐘節拍83

3.3.27存儲管理功能85

3.3.28實時核心的優缺點86

3.3.29實時系統小結87

本章習題87

第4章嵌入式實時作業系統μC/OSⅡ核心結構與運行流程89

4.1作業系統服務89

4.2基於RTOS的嵌入式系統基本設計90

4.2.1RTOS支持嵌入式系統設計基本機制90

4.2.2RTOS支持下的嵌入式系統基本設計原則91

4.2.3實時任務調度模型，中斷延遲與任務回響時間作為性能指標96

4.2.4實時作業系統安全的討論98

4.3實時作業系統μC/OSⅡ基本模組功能99

4.4μC/OSⅡ的核心結構及核心技術106

4.4.1μC/OSⅡ核心結構106

4.4.2μC/OSⅡ核心的核心功能106

4.4.3臨界段107

4.4.4任務108

4.4.5任務狀態110

4.4.6任務控制塊111

4.4.7就緒表115

4.4.8任務調度(Task Scheduling)119

4.4.9任務調度關閉函式和任務調度打開函式120

4.4.10空閒任務122

4.4.11統計任務122

4.4.12μC/OS中的中斷處理126

4.4.13時鐘節拍129

4.4.14μC/OSⅡ初始化132

4.4.15μC/OSⅡ核心的啟動132

本章習題133

第5章嵌入式實時作業系統μC/OSⅡ的任務管理技術134

5.1單個任務的結構134

5.2創建任務函式OSTaskCreate()135

5.3創建擴展任務函式OSTaskCreateExt()137

5.4任務堆疊的定義140

5.5堆疊檢驗函式OSTaskStkChk()141

5.6任務刪除函式OSTaskDel()143

5.7請求刪除任務函式OSTaskDelReq()145

5.8改變任務優先權函式OSTaskChangePrio()146

5.9掛起任務函式OSTaskSuspend()147

5.10恢復任務函式OSTaskResume()148

5.11查詢任務信息函式OSTaskQuery()148

本章習題149

第6章嵌入式實時作業系統μC/OSⅡ核心任務同步通信150

6.1任務通信基本概念150

6.2事件機制 151

6.2.1事件151

6.2.2事件控制塊ECB153

6.2.3事件控制塊操作159

6.3信號量機制162

6.3.1信號量162

6.3.2信號量操作163

6.4信箱機制168

6.4.1信箱定義168

6.4.2信箱操作168

6.4.3信箱的套用174

6.5訊息佇列175

6.5.1訊息佇列的定義及其數據結構175

6.5.2訊息佇列的操作179

6.5.3訊息佇列的套用185

6.6互斥信號量和優先權反轉187

6.6.1優先權反轉及其解決方案187

6.6.2互斥信號量機制及其定義188

6.6.3互斥信號量的操作188

6.6.4互斥信號量的套用編程及套用範例193

6.7信號量集及事件標誌組197

6.7.1信號量集及事件標誌組機制及定義197

6.7.2信號量集等待任務鍊表公共操作函式200

6.7.3信號量集及其事件標誌組操作202

6.7.4事件標誌組套用207

本章習題211

第7章嵌入式實時作業系統μC/OSⅡ核心動態記憶體管理技術212

7.1μC/OSⅡ 記憶體管理模組的基本目標、結構與功能212

7.1.1μC/OSⅡ核心動態記憶體管理的基本目標和基本方法212

7.1.2動態記憶體管理的結構與功能213

7.2μC/OSⅡ記憶體管理模組基本服務和套用接口函式213

7.2.1μC/OSⅡ動態分配記憶體214

7.2.2記憶體控制塊215

7.2.3動態記憶體管理套用接口函式216

7.3記憶體管理模組套用實例分析222

本章習題223

第8章嵌入式實時作業系統μC/OSⅡ核心的中斷時鐘管理技術225

8.1μC/OSⅡ的中斷管理和中斷服務程式的結構225

8.1.1μC/OSⅡ核心的中斷225

8.1.2μC/OSⅡ系統回響中斷的過程227

8.1.3μC/OSⅡ核心的中斷管理實現方法228

8.1.4中斷關閉和打開及其實現方法231

8.1.5應用程式中的臨界段及其實現233

8.2μC/OSⅡ的系統時鐘及實現方法233

8.2.1μC/OSⅡ的系統時鐘233

8.2.2μC/OSⅡ的系統時鐘實現方法234

8.3μC/OSⅡ的時間管理236

8.3.1任務延時函式OSTimeDly()237

8.3.2按時分秒延時函式 OSTimeDlyHMSM()238

8.3.3結束任務延時函式OSTimeDlyResume()240

8.3.4獲取系統時間函式OSTimeGet()和設定系統

時間函式OSTimeSet()240

8.4套用編程實例分析241

本章習題249

第9章嵌入式實時作業系統μC/OSⅡ核心的移植接口設計251

9.1作業系統軟體的移植251

9.1.1軟體的移植251

9.1.2作業系統移植252

9.1.3作業系統移植的規劃252

9.2嵌入式實時作業系統μC/OSⅡ的核心移植253

9.2.1移植μC/OSⅡ核心的技術條件253

9.2.2移植μC/OSⅡ核心的硬體條件254

9.2.3移植μC/OSⅡ核心的軟體條件255

9.2.4移植μC/OSⅡ核心的相關檔案257

本章習題258

第10章基於核心的應用程式結構與運行流程259

10.1嵌入式實時作業系統μC/OSⅡ基本套用編程接口259

10.2嵌入式實時作業系統μC/OSⅡ應用程式結構與實例分析262

10.2.1μC/OSⅡ應用程式基本結構262

10.2.2套用實例程式基本結構分析263

10.3嵌入式實時作業系統μC/OSⅡ多任務運行流程分析267

10.3.1μC/OSⅡ應用程式基本運行特徵267

10.3.2套用實例程式基本運行流程分析268

10.4嵌入式實時作業系統μC/OSⅡ套用任務設計及編程方法270

第11章嵌入式實時系統μC/OSⅡ核心的套用方案及實現方法275

11.1設計套用方案的基本思路及方法275

11.2基於嵌入式實時系統μC/OSⅡ的核心的套用案例1及實現方法277

11.3基於嵌入式實時系統μC/OSⅡ的核心的套用案例2及實現方法286

11.4實驗指導295

11.4.1任務管理實驗指導296

11.4.2任務通信管理實驗指導301

附錄A實驗項目312

A.1實驗1312

A.2實驗2313

A.3實驗3313

A.4實驗4315

參考文獻317