嵌入式系統(tǒng)導(dǎo)論：CPS方法（原書第2版）

出版者的話

譯者序

前言

第1章　緒論 1

1.1　應(yīng)用 1

1.2　啟發(fā)式示例 4

1.3　設(shè)計(jì)過(guò)程 5

1.3.1　建模 7

1.3.2　設(shè)計(jì) 8

1.3.3　分析 8

1.4　小結(jié) 9

第一部分　動(dòng)態(tài)行為建模

第2章　連續(xù)動(dòng)態(tài) 12

2.1　牛頓力學(xué) 12

2.2　參元模型 15

2.3　系統(tǒng)特性 17

2.3.1　因果系統(tǒng) 17

2.3.2　無(wú)記憶系統(tǒng) 18

2.3.3　線性與時(shí)不變性 18

2.3.4　穩(wěn)定性 19

2.4　反饋控制 19

2.5　小結(jié) 22

習(xí)題 23

第3章　離散動(dòng)態(tài) 25

3.1　離散系統(tǒng) 25

3.2　狀態(tài)的概念 28

3.3　有限狀態(tài)機(jī) 28

3.3.1　遷移 29

3.3.2　響應(yīng) 31

3.3.3　更新函數(shù) 32

3.3.4　確定性與接受性 34

3.4　擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)機(jī) 35

3.5　非確定性 37

3.5.1　形式化模型 38

3.5.2　非確定性的用途 39

3.6　行為與軌跡 39

3.7　小結(jié) 41

習(xí)題 41

第4章　混合系統(tǒng) 45

4.1　模態(tài)模型 45

4.1.1　狀態(tài)機(jī)的參元模型 45

4.1.2　連續(xù)輸入 45

4.1.3　狀態(tài)精化 46

4.2　混合系統(tǒng)分類 47

4.2.1　時(shí)間自動(dòng)機(jī) 47

4.2.2　高階動(dòng)態(tài)性 49

4.2.3　監(jiān)督控制 53

4.3　小結(jié) 56

習(xí)題 57

第5章　狀態(tài)機(jī)組合 61

5.1　并發(fā)組合 62

5.1.1　平行同步組合 63

5.1.2　平行異步組合 64

5.1.3　共享變量 66

5.1.4　級(jí)聯(lián)組合 68

5.1.5　通用組合 70

5.2　分層狀態(tài)機(jī) 70

5.3　小結(jié) 72

習(xí)題 72

第6章　并發(fā)計(jì)算模型 75

6.1　模型的結(jié)構(gòu) 75

6.2　同步響應(yīng)模型 77

6.2.1　反饋模型 78

6.2.2　形式非良好模型與形式良好模型 79

6.2.3　推定一個(gè)不動(dòng)點(diǎn) 80

6.3　數(shù)據(jù)流計(jì)算模型 81

6.3.1　數(shù)據(jù)流原理 82

6.3.2　同步數(shù)據(jù)流 84

6.3.3　動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流 86

6.3.4　結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)流 87

6.3.5　進(jìn)程網(wǎng)絡(luò) 88

6.4　時(shí)間計(jì)算模型 89

6.4.1　時(shí)間觸發(fā)模型 89

6.4.2　離散事件系統(tǒng) 92

6.4.3　時(shí)間連續(xù)系統(tǒng) 93

6.5　小結(jié) 95

習(xí)題 95

第二部分　嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第7章　傳感器與執(zhí)行器 100

7.1　傳感器與執(zhí)行器模型 101

7.1.1　線性與仿射模型 101

7.1.2　量程 101

7.1.3　動(dòng)態(tài)量程 102

7.1.4　量化 102

7.1.5　噪聲 104

7.1.6　采樣 105

7.1.7　諧波失真 107

7.1.8　信號(hào)調(diào)理 108

7.2　一些常用傳感器 109

7.2.1　測(cè)量?jī)A斜度與加速度 109

7.2.2　測(cè)量位置和速度 110

7.2.3　測(cè)量旋轉(zhuǎn) 111

7.2.4　測(cè)量聲音 111

7.2.5　其他傳感器 111

7.3　執(zhí)行器 112

7.3.1　發(fā)光二極管 112

7.3.2　電機(jī)控制 112

7.4　小結(jié) 115

習(xí)題 115

第8章　嵌入式處理器 117

8.1　處理器類型 117

8.1.1　微控制器 117

8.1.2　DSP處理器 119

8.1.3　圖形處理器 123

8.2　并行機(jī)制 123

8.2.1　并行與并發(fā) 123

8.2.2　流水線 125

8.2.3　指令級(jí)并行 127

8.2.4　多核體系結(jié)構(gòu) 132

8.3　小結(jié) 132

習(xí)題 132

第9章　存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu) 134

9.1　存儲(chǔ)器技術(shù) 134

9.1.1　RAM 134

9.1.2　非易失性存儲(chǔ)器 135

9.2　存儲(chǔ)器分級(jí)體系 135

9.2.1　存儲(chǔ)器映射 136

9.2.2　寄存器文件 137

9.2.3　暫存器與高速緩存 138

9.3　存儲(chǔ)器模型 140

9.3.1　存儲(chǔ)器地址 140

9.3.2　棧 141

9.3.3　存儲(chǔ)器保護(hù)單元 142

9.3.4　動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配 142

9.3.5　C程序的存儲(chǔ)模型 143

9.4　小結(jié) 143

習(xí)題 144

第10章　輸入與輸出 146

10.1　I/O硬件 146

10.1.1　脈沖寬度調(diào)制 147

10.1.2　通用數(shù)字I/O 147

10.1.3　串行接口 149

10.1.4　并行接口 151

10.1.5　總線 151

10.2　并發(fā)世界中的順序軟件 152

10.2.1　中斷與異常 152

10.2.2　原子性 154

10.2.3　中斷控制器 155

10.2.4　中斷建模 155

10.3　小結(jié) 158

習(xí)題 158

第11章　多任務(wù)機(jī)制 163

11.1　命令式程序 163

11.2　線程 166

11.2.1　創(chuàng)建線程 166

11.2.2　實(shí)現(xiàn)線程 168

11.2.3　互斥 169

11.2.4　死鎖 171

11.2.5　內(nèi)存一致性模型 172

11.2.6　多線程機(jī)制帶來(lái)的問(wèn)題 173

11.3　進(jìn)程與消息傳遞 174

11.4　小結(jié) 177

習(xí)題 178

第12章　調(diào)度機(jī)制 181

12.1　調(diào)度基礎(chǔ) 181

12.1.1　調(diào)度決策 181

12.1.2　任務(wù)模型 182

12.1.3　調(diào)度器比較 184

12.1.4　調(diào)度器的實(shí)現(xiàn) 184

12.2　單調(diào)速率調(diào)度 185

12.3　最早截止期優(yōu)先調(diào)度 187

12.4　調(diào)度與互斥 190

12.4.1　優(yōu)先級(jí)翻轉(zhuǎn) 190

12.4.2　優(yōu)先級(jí)繼承協(xié)議 191

12.4.3　優(yōu)先級(jí)天花板協(xié)議 192

12.5　多處理器調(diào)度 193

12.6　小結(jié) 195

習(xí)題 196

第三部分　分析與驗(yàn)證

第13章　不變量與時(shí)態(tài)邏輯 200

13.1　不變量 200

13.2　線性時(shí)態(tài)邏輯 201

13.2.1　命題邏輯公式 202

13.2.2　線性時(shí)態(tài)邏輯公式 203

13.2.3　運(yùn)用線性時(shí)態(tài)邏輯公式 205

13.3　小結(jié) 206

習(xí)題 207

第14章　等價(jià)與精化 209

14.1　規(guī)格模型 209

14.2　類型等價(jià)與精化 209

14.3　語(yǔ)言等價(jià)與包含 211

14.4　模擬 215

14.4.1　模擬關(guān)系 216

14.4.2　形式化模型 217

14.4.3　傳遞性 217

14.4.4　模擬關(guān)系的非唯一性 218

14.4.5　模擬與語(yǔ)言包含的對(duì)比 218

14.5　互模擬
......