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第1章 简介1

1.1应用领域与实例1

1.2共同特征3

1.3嵌入式系统设计的挑战7

1.4设计流程9

1.5本书的结构12

1.6思考题13

第2章 规范与建模15

2.1需求15

2.2计算模型20

2.3早期设计阶段24

2.3.1用例25

2.3.2（消息）序列图26

2.4通信有限状态机28

2.4.1时间自动机28

2.4.2状态图：隐性共享内存通信30

2.4.3同步语言37

2.4.4 SDL：消息传递的场景39

2.5数据流43

2.5.1范围43

2.5.2 Kahn处理网络44

2.5.3同步数据流46

2.5.4 Simulink47

2.6 Petri网49

2.6.1简介49

2.6.2条件/事件网50

2.6.3库所/变迁网51

2.6.4预测/变迁网54

2.6.5评估55

2.7基于离散事件的语言57

2.7.1 VHDL57

2.7.2 SystemC69

2.7.3 Verilog与SystemVerilog71

2.7.4 SpecC72

2.8冯·诺依曼语言73

2.8.1 CSP73

2.8.2 ADA74

2.8.3 Java76

2.8.4 Pearl与Chill77

2.8.5通信库77

2.9硬件建模的层次78

2.10计算模型的比较80

2.10.1比较的标准80

2.10.2 UML82

2.10.3 Ptolemy Ⅱ84

2.11思考题84

第3章 嵌入式系统硬件87

3.1简介87

3.2输入88

3.2.1传感器88

3.2.2离散系统：采样保持电路90

3.2.3数值离散化：A-D转换器93

3.3处理单元96

3.3.1概述96

3.3.2 ASIC98

3.3.3处理器98

3.3.4可编程序逻辑110

3.4内存112

3.5通信114

3.5.1需求114

3.5.2电气健壮性115

3.5.3实时性的保证116

3.5.4例子118

3.6输出119

3.6.1 D-A转换器120

3.6.2采样定理122

3.6.3执行器125

3.7安全硬件126

3.8思考题126

第4章 系统软件129

4.1嵌入式操作系统129

4.1.1总体需求129

4.1.2实时操作系统132

4.1.3虚拟机135

4.1.4资源访问协议136

4.2 ERIKA140

4.3硬件抽象层143

4.4中间件143

4.4.1 OSEK/VDX COM143

4.4.2 CORBA143

4.4.3 MPI144

4.4.4 POSIX线程（Pthreads）145

4.4.5 OpenMP145

4.4.6 UPnP、DPWS和JXTA146

4.5实时数据库146

4.6思考题147

第5章 评估和验证149

5.1简介149

5.1.1范围149

5.1.2多目标优化150

5.1.3相关目标151

5.2性能评估152

5.2.1早期阶段152

5.2.2 WCET估算152

5.2.3实时微积分学156

5.3资源与功耗模型159

5.4热模型160

5.5风险及可靠性分析161

5.6仿真168

5.7快速原型及仿真169

5.8形式验证170

5.9思考题171

第6章 应用程序映射174

6.1问题定义174

6.2实时系统中的调度176

6.2.1调度算法分类176

6.2.2没有优先级约束的非周期性调度179

6.2.3有优先级约束的非周期性调度184

6.2.4没有优先级约束的周期调度191

6.2.5有优先约束的周期调度195

6.2.6零散事件195

6.3硬件/软件分割195

6.3.1简介195

6.3.2 COOL196

6.4映射至异构多处理器201

6.5思考题205

第7章 优化207

7.1任务级并发性管理207

7.2上层优化210

7.2.1浮点至定点转换210

7.2.2简单循环转换211

7.2.3循环分块213

7.2.4循环分割215

7.2.5数组折叠217

7.3用于嵌入式系统的编译器218

7.3.1简介218

7.3.2高效节能编译219

7.3.3基于内存架构的编译219

7.3.4调和编译器以及时序分析225

7.3.5 DSP编译227

7.3.6多媒体处理器的编译229

7.3.7用于VLIW处理器的编译器230

7.3.8用于网络处理器的编译器231

7.3.9编译器的产生、重定向以及设计空间的研究231

7.4电源管理以及温度管理231

7.4.1动态电压调节231

7.4.2动态电源管理234

7.5思考题234

第8章 测试237

8.1总览237

8.2测试过程238

8.2.1门级别测试用例生成238

8.2.2自测程序239

8.3测试模式集的评估以及系统的鲁棒性239

8.3.1故障覆盖率239

8.3.2故障仿真240

8.3.3故障输入240

8.4可测试性设计241

8.4.1动机241

8.4.2扫描设计242

8.4.3特征分析243

8.4.4伪随机测试模式生成244

8.4.5内置逻辑块观测244

8.5思考题246

附录247

附录A整数线性规划247

附录B基尔霍夫定律与运算放大器248

参考文献252