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第1章 嵌入式系统与嵌入式操作系统1

1.1 嵌入式系统入门1

1.1.1 系统与嵌入式系统1

1.1.2 嵌入式应用系统2

1.1.3 嵌入式系统结构4

1.1.4 嵌入式计算机系统和通用计算机系统的比较5

1.1.5 嵌入式系统功能与特征6

1.2 嵌入式软件系统7

1.2.1 软件和嵌入式软件7

1.2.2 机器指令形式的可执行嵌入式软件8

1.2.3 高级语言形式的嵌入式软件9

1.3 嵌入式软件开发10

1.3.1 软件设计程序模型10

1.3.2 基于实时操作系统多个任务的并发处理和调度软件11

1.3.3 基于操作系统的设备驱动和设备管理软件11

1.3.4 设计实现嵌入式系统的软件工具13

1.3.5 嵌入式软件分类和分层15

1.3.6 嵌入式软件结构分类17

1.4 嵌入式操作系统20

1.4.1 嵌入式操作系统的功能与应用20

1.4.2 嵌入式操作系统的历史与发展21

1.4.3 嵌入式操作系统的特点22

1.4.4 嵌入式操作系统的基本概念23

1.5 嵌入式应用程序概述23

本章习题25

第2章 嵌入式系统开发概述26

2.1 嵌入式系统开发平台26

2.1.1 嵌入式系统开发工具26

2.1.2 嵌入式系统开发机器环境27

2.1.3 嵌入式系统开发的交叉编译技术28

2.1.4 嵌入式系统开发的仿真技术及平台29

2.2 嵌入式系统开发模式与开发流程32

2.2.1 嵌入式系统开发模式32

2.2.2 嵌入式系统开发流程33

2.2.3 嵌入式系统开发基本步骤和技术手段示例35

2.3 实时软件分析设计方法37

2.4 一个基于实时操作系统内核的实时软件开发模型41

2.4.1 实时应用系统的特征分析41

2.4.2 μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统下的实时应用系统的特征43

2.4.3 μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统下的实时应用系统的设计与实现45

2.5 仿真开发环境Borland C/C++V4.5及其源代码资源47

2.6 Make文件的使用方法49

本章习题52

第3章 嵌入式实时操作系统基本概念及设计方法53

3.1 操作系统服务的方式和目标53

3.2 用户模式和管理模式54

3.3 实时系统概念55

3.3.1 早期的实时系统55

3.3.2 代码的临界段56

3.3.3 资源及其共享56

3.3.4 任务和多任务56

3.3.5 上下文切换和任务切换58

3.3.6 内核58

3.3.7 调度程序59

3.3.8 不可剥夺型内核59

3.3.9 可剥夺型内核60

3.3.10 可重入61

3.3.11 任务优先级63

3.3.12 优先级反转63

3.3.13 任务优先级分配66

3.3.14 互斥条件66

3.3.15 关中断和开中断66

3.3.16 测试并置位67

3.3.17 关闭和允许任务切换68

3.3.18 信号量（Semaphores）68

3.3.19 死锁73

3.3.20 同步及其实现73

3.3.21 事件标志75

3.3.22 任务间的通信76

3.3.23 消息邮箱77

3.3.24 消息队列78

3.3.25 中断79

3.3.26 时钟节拍83

3.3.27 存储管理功能85

3.3.28 实时内核的优缺点86

3.3.29 实时系统小结87

本章习题87

第4章 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ内核结构与运行流程89

4.1 操作系统服务89

4.2 基于RTOS的嵌入式系统基本设计90

4.2.1 RTOS支持嵌入式系统设计基本机制90

4.2.2 RTOS支持下的嵌入式系统基本设计原则91

4.2.3 实时任务调度模型，中断延迟与任务响应时间作为性能指标96

4.2.4 实时操作系统安全的讨论98

4.3 实时操作系统μC/OS-Ⅱ基本模块功能99

4.4 μC/OS-Ⅱ的内核结构及核心技术106

4.4.1 μC/OS-Ⅱ内核结构106

4.4.2 μC/OS-Ⅱ内核的核心功能106

4.4.3 临界段107

4.4.4 任务108

4.4.5 任务状态110

4.4.6 任务控制块111

4.4.7 就绪表115

4.4.8 任务调度（Task Scheduling）119

4.4.9 任务调度关闭函数和任务调度打开函数120

4.4.10 空闲任务122

4.4.11 统计任务122

4.4.12 μC/OS中的中断处理126

4.4.13 时钟节拍129

4.4.14 μC/OS-Ⅱ初始化132

4.4.15 μC/OS-Ⅱ内核的启动132

本章习题133

第5章 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的任务管理技术134

5.1 单个任务的结构134

5.2 创建任务函数OSTaskCreate（）135

5.3 创建扩展任务函数OSTaskCreateExt（）137

5.4 任务堆栈的定义140

5.5 堆栈检验函数OSTaskStkChk（）141

5.6 任务删除函数OSTaskDel（）143

5.7 请求删除任务函数OSTaskDelReq（）145

5.8 改变任务优先级函数OSTaskChangePrio（）146

5.9 挂起任务函数OSTaskSuspend（）147

5.10 恢复任务函数OSTaskResume（）148

5.11 查询任务信息函数OSTaskQuery（）148

本章习题149

第6章 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ内核任务同步通信150

6.1 任务通信基本概念150

6.2 事件机制151

6.2.1 事件151

6.2.2 事件控制块ECB153

6.2.3 事件控制块操作159

6.3 信号量机制162

6.3.1 信号量162

6.3.2 信号量操作163

6.4 邮箱机制168

6.4.1 邮箱定义168

6.4.2 邮箱操作168

6.4.3 邮箱的应用174

6.5 消息队列175

6.5.1 消息队列的定义及其数据结构175

6.5.2 消息队列的操作179

6.5.3 消息队列的应用185

6.6 互斥信号量和优先级反转187

6.6.1 优先级反转及其解决方案187

6.6.2 互斥信号量机制及其定义188

6.6.3 互斥信号量的操作188

6.6.4 互斥信号量的应用编程及应用范例193

6.7 信号量集及事件标志组197

6.7.1 信号量集及事件标志组机制及定义197

6.7.2 信号量集等待任务链表公共操作函数200

6.7.3 信号量集及其事件标志组操作202

6.7.4 事件标志组应用207

本章习题211

第7章 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ内核动态内存管理技术212

7.1 μC/OS-Ⅱ内存管理模块的基本目标、结构与功能212

7.1.1 μC/OS-Ⅱ内核动态内存管理的基本目标和基本方法212

7.1.2 动态内存管理的结构与功能213

7.2 μC/OS-Ⅱ内存管理模块基本服务和应用接口函数213

7.2.1 μC/OS-Ⅱ动态分配内存214

7.2.2 内存控制块215

7.2.3 动态内存管理应用接口函数216

7.3 内存管理模块应用实例分析222

本章习题223

第8章 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ内核的中断时钟管理技术225

8.1 μC/OS-Ⅱ的中断管理和中断服务程序的结构225

8.1.1 μC/OS-Ⅱ内核的中断225

8.1.2 μC/OS-Ⅱ系统响应中断的过程227

8.1.3 μC/OS-Ⅱ内核的中断管理实现方法228

8.1.4 中断关闭和打开及其实现方法231

8.1.5 应用程序中的临界段及其实现233

8.2 μC/OS-Ⅱ的系统时钟及实现方法233

8.2.1 μC/OS-Ⅱ的系统时钟233

8.2.2 μC/OS-Ⅱ的系统时钟实现方法234

8.3 μC/OS-Ⅱ的时间管理236

8.3.1 任务延时函数OSTimeDly（）237

8.3.2 按时分秒延时函数OSTimeDlyHMSM（）238

8.3.3 结束任务延时函数OSTimeDlyResume（）240

8.3.4 获取系统时间函数OSTimeGet（）和设置系统时间函数OSFimeSet（）240

8.4 应用编程实例分析241

本章习题249

第9章 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ内核的移植接口设计251

9.1 操作系统软件的移植251

9.1.1 软件的移植251

9.1.2 操作系统移植252

9.1.3 操作系统移植的规划252

9.2 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的内核移植253

9.2.1 移植μC/OS-Ⅱ内核的技术条件253

9.2.2 移植μC/OS-Ⅱ内核的硬件条件254

9.2.3 移植μC/OS-Ⅱ内核的软件条件255

9.2.4 移植μC/OS-Ⅱ内核的相关文件257

本章习题258

第10章 基于内核的应用程序结构与运行流程259

10.1 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ基本应用编程接口259

10.2 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ应用程序结构与实例分析262

10.2.1 μC/OS-Ⅱ应用程序基本结构262

10.2.2 应用实例程序基本结构分析263

10.3 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ多任务运行流程分析267

10.3.1 μC/OS-Ⅱ应用程序基本运行特征267

10.3.2 应用实例程序基本运行流程分析268

10.4 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ应用任务设计及编程方法270

第11章 嵌入式实时系统μC/OS-Ⅱ内核的应用方案及实现方法275

11.1 设计应用方案的基本思路及方法275

11.2 基于嵌入式实时系统μC/OS-Ⅱ的内核的应用案例1及实现方法277

11.3 基于嵌入式实时系统μC/OS-Ⅱ的内核的应用案例2及实现方法286

11.4 实验指导295

11.4.1 任务管理实验指导296

11.4.2 任务通信管理实验指导301

附录A 实验项目312

A.1 实验1312

A.2 实验2313

A.3 实验3313

A.4 实验4315

参考文献317