第Ⅰ部分 引言

第1章 嵌入式系统和实时系统导论

1.1 嵌入式系统

1.2 实时系统

1.2.1 软实时系统

1.2.2 硬实时系统

1.2.3 实时系统的范围

1.3 案例分析：雷达系统

1.4 习题

第2章 跨平台开发

2.1 跨平台开发流程

2.2 硬件架构

2.3 软件开发

2.3.1 软件设计

2.3.2 系统编程语言C/C＋＋

2.3.3 测试硬件无关模块

2.4 生成目标映像

2.4.1 交叉开发工具链

2.4.2 可执行和链接格式

2.4.3 内存映射

2.4.4 案例研究：制作QNX映像

2.5 转移可执行文件对象到目标平台

2.6 在目标系统上的集成测试

2.7 系统生产

2.8 习题

第3章 微处理器入门

3.1 微处理器简介

3.1.1 常用的微处理器

3.1.2 微处理器特性

3.2 PIC18F8720微型芯片

3.2.1 存储器组织

3.2.2 字写模式

3.2.3 字节选择模式

3.2.4 字节写模式

3.3 Intel 8086

3.3.1 存储器组织

3.3.2 独立的I/O地址空间

3.3.3 存储器地址空间

3.3.4 等待状态

3.4 Intel Pentium

3.4.1 总线状态转换

3.4.2 存储器组织

3.5 ARM926EJ-S

3.6 习题

第4章 中断

4.1 中断导论

4.2 外部中断

4.2.1 非向量中断

4.2.2 PIC和向量中断

4.3 软件中断

4.4 内部中断

4.5 ISR的设计模式

4.5.1 一般的ISR设计模式

4.5.2 具有服务器任务的ISR

4.5.3 ISR链

4.5.4 ISR级联

4.5.5 与ISR进行数据共享

4.6 中断响应时间

4.7 案例分析：x86

4.7.1 硬件中断

4.7.2 综合汇总

4.8 案例研究：ARM处理器

4.8.1 硬件中断

4.8.2 综合汇总

4.9 习题

第5章 嵌入式系统的引导过程

5.1 系统引导加载程序

5.2 系统的引导过程

5.2.1 加载嵌入式软件

5.2.2 准备执行嵌入式软件

5.3 案例研究：AT91SAM9G45引导过程

5.4 加载嵌入在操作系统映像中的ELF目标文件

5.5 案例研究：基于QNX嵌入式系统的引导过程

5.6 习题

第Ⅱ部分 实时系统建模

第6章 UML结构建模基础

6.1 统一建模语言

6.2 类图和类建模

6.2.1 类

6.2.2 实例层次的关系

6.2.3 依赖关系

6.2.4 泛化关系

6.3 类建模原则

6.3.1 模型演化

6.3.2 子类化

6.3.3 最小信息冗余

6.3.4 重构

6.4 对象图

6.5 包图

6.5.1 包引入

6.5.2 包合并

6.6 习题

第7章 UML体系架构建模

7.1 体系架构的抽象层次

7.2 UML结构图

7.3 建模组件

7.4 子系统建模

7.5 完整系统建模

7.6 部署图

7.7 习题

第8章 UML行为建模的基础

8.1 用例图和用例建模

8.1.1 用例图

8.1.2 用例描述

8.1.3 用例层次

8.2 序列图

8.3 活动图

8.4 习题

第9章 UML中有状态行为的建模

9.1 状态机图的基础

9.1.1 状态

9.1.2 转移和事件

9.1.3 伪状态

9.1.4 用状态机对网络协议建模

9.2 复合状态

9.2.1 进入点、退出点与历史

9.2.2 并发

9.3 状态行为的继承

9.4 有状态对象时序图

9.5 举例：雷达系统有状态行为的建模

9.5.1 收发机建模

9.5.2 链路驱动器的建模

9.5.3 指挥消息器的建模

9.6 习题

第10章 实时UML：通用资源建模

10.1 实时UML配置文件

10.2 资源建模

10.2.1 UML核心资源模型

10.2.2 动作和动作执行

10.2.3 受保护资源的UML构造型

10.2.4 资源使用

10.2.5 资源-客户图

10.3 时间建模

10.3.1 时间观念

10.3.2 定时装置

10.3.3 时间建模构造型

10.4 并发建模

10.5 习题

第11章 实时UML：模型分析

11.1 时序约束的启发

11.2 RT-UML配置文件可调度性建模子配置文件

11.2.1 RT-UML配置文件中的可调度性分析的元概念

11.2.2 可调度性构造型

11.2.3 使用可调度性子配置文件

11.3 RT-UML配置文件性能建模子配置文件

11.3.1 RT-UML配置文件中的性能分析的元概念

11.3.2 性能构造型

11.3.3 使用性能子配置文件

11.4 习题

第Ⅲ部分 实时系统设计

第12章 实时嵌入式系统软件架构

12.1 实时任务

12.1.1 最坏情况下的任务执行时间

12.1.2 任务规范

12.1.3 任务时序图

12.1.4 最坏情况下的响应时间

12.1.5 任务实现

12.2 轮询架构

12.2.1 案例研究：体温计

12.2.2 通用轮询架构

12.2.3 最坏情况下的事件响应时间

12.3 带有中断的轮询

12.3.1 案例研究：西蒙游戏

12.3.2 通用架构

12.3.3 最坏情况下的事件响应时间

12.4 基于队列的架构

12.4.1 非抢占式FIFO队列

12.4.2 非抢占式优先队列

12.5 习题

第13章 POSIX和RTOS

13.1 POSIX简介

13.1.1 POSIX进程和线程

13.1.2 POSIX实时扩展

13.1.3 POSIX的兼容性和一致性

13.2 任务的静态结构和动态行为

13.2.1 一般任务结构

13.2.2 任务状态转移

13.3 实时操作系统

13.4 POSIX实时调度策略

13.4.1 FIFO调度策略

13.4.2 轮询调度策略

13.4.3 偶发服务器调度策略

13.5 其他实时调度策略

13.5.1 最小松弛度优先

13.5.2 最早截止期限优先

13.5.3 截止期限单调分配的调度

13.5.4 速率单调分配的调度

13.6 习题

第14章 多任务

14.1 多任务简介

14.2 多任务设计

14.2.1 任务标识

14.2.2 任务转换

14.2.3 任务参数估计

14.3 多任务资源共享

14.3.1 资源死锁

14.3.2 优先级反转

14.4 解决资源死锁

14.4.1 死锁预防

14.4.2 死锁检测

14.4.3 死锁避免

14.5 解决优先级反转

14.5.1 优先级继承协议

14.5.2 最高锁协议

14.5.3 优先级天花板协议

14.6 习题

第15章 实时调度：时钟驱动方式

15.1 周期性调度简介

15.1.1 若干假设

15.1.2 可抢占的非周期作业

15.2 点对点时钟驱动调度

15.2.1 点对点时钟驱动调度程序

15.2.2 执行开销

15.3 基于帧的调度

15.3.1 帧尺寸的约束

15.3.2 健壮的基于帧的调度

15.3.3 基于帧的调度程序

15.4 调度非周期作业

15.5 拆分任务

15.6 习题

第16章 实时调度：速率单调方式

16.1 优先级分配

16.2 RMA原则

16.3 速率单调分析

16.4 完成时间测试

16.5 周期变换

16.6 通用的可调度性分析

16.6.1 具有阻塞时间项的任务

16.6.2 具有更早截止时间的任务

16.6.3 示例

16.6.4 优先级相同的任务

16.7 习题

第17章 实时调度：偶发服务器程序

17.1 偶发任务

17.2 偶发服务器程序

17.2.1 偶发服务器程序的相关任务设计

17.2.2 验收测试

17.3 朴素偶发服务器程序

17.3.1 任务设计

17.3.2 验收测试

17.4 固定优先级的偶发服务器程序

17.5 具有动态优先级的偶发服务器程序

17.6 习题

第Ⅳ部分 实现模式

第18章 资源共享

18.1 共享变量

18.2 共享的内存

18.2.1 映射文件对象

18.2.2 共享的内存对象

18.3 信号量

18.3.1 任务同步

18.3.2 流控制

18.3.3 资源保护

18.3.4 信号量相关的POSIX函数

18.3.5 信号量示例

18.4 互斥体

18.4.1 互斥体使用模式

18.4.2 互斥体相关的POSIX函数

18.4.3 使用互斥体的例子

18.5 条件变量

18.5.1 栅栏同步

18.5.2 生产者-消费者模式

18.5.3 读-写锁

18.6 习题

第19章 任务间通信：消息队列

19.1 消息队列简介

19.2 消息队列静态结构和动态转移

19.3 消息队列使用模式

19.3.1 单向通信

19.3.2 确认-单向通信

19.3.3 双向通信

19.3.4 客户端-服务器之间的通信

19.4 与消息队列相关的POSIX函数

19.5 使用消息队列的例子

19.6 习题

第20章 任务间通信：管道

20.1 管道简介

20.2 管道的静态结构和动态状态转移

20.3 管道使用模式

20.4 与管道相关的POSIX函数

20.4.1 多个作者和读者

20.4.2 在管道上POSIX的选择操作

20.5 使用管道的示例

20.6 习题

第21章 任务间通信：发送信号

21.1 POSIX信号简介

21.2 信号处理

21.3 信号向量表和处理程序

21.4 POSIX信号函数

21.5 POSIX信号的QNX实现

21.5.1 示例：在不同进程中处理信号

21.5.2 示例：控制任务服务器

21.6 来自ISR的自旋锁和中断事件

21.6.1 POSIX自旋锁

21.6.2 QNX事件结构

21.6.3 QNX应用程序的中断处理

21.6.4 示例：来自ISR的中断事件

21.7 QNX脉冲

21.7.1 QNX同步消息传递

21.7.2 QNX异步脉冲发生机制

21.7.3 分层消息传递模式

21.7.4 消息接收者的优先级继承

21.7.5 示例：简单的计时管理器

21.8 习题

第22章 软件计时器管理

22.1 硬件计时器和软件计时器

22.2 软件计时管理器

22.2.1 链接到专用计时器ISR

22.2.2 使用OS计时器

22.3 计时轮

22.3.1 精度误差

22.3.2 宽范围计时器

22.4 分层计时轮

22.4.1 计时轮参考上下文和计时器管理

22.4.2 实现

22.5 习题

第23章 QNX资源管理

23.1 QNX资源管理简介

23.2 资源管理器体系架构

23.2.1 控制结构

23.2.2 关键数据结构

23.3 示例1：作为资源管理器的计算器

23.3.1 上层结构

23.3.2 处理来自客户端的消息

23.3.3 注册到进程管理器

23.3.4 使用资源管理器

23.4 示例2：设备驱动程序

23.4.1 操纵杆

23.4.2 LED指示灯

23.4.3 基于轮询的输入事件检测

23.5 习题

参考文献