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第1章 基于底层硬件的软件设计概述1

1.1　底层硬件操作软件及设计的总体阐述1

1.1.1　底层硬件操作软件的综合阐述1

1.1.2　底层硬件操作软件的层次组织2

1.1.3　基于底层硬件的操作软件设计3

1.1.4　硬件操作软件设计的目的和要求4

1.2　通用计算机底层硬件操作软件及设计4

1.2.1　通用计算机的底层硬件软件概述4

1.2.2　常用操作系统及其设备驱动介绍5

1.3　嵌入式体系底层硬件操作软件及设计8

1.3.1　嵌入式体系的底层硬件软件概述8

1.3.2 常用E-RTOS及其软件体系设计10

1.3.3　嵌入式体系中的可编程逻辑设计14

1.3.4　嵌入式软件体系架构的考虑要素14

本章小结15

第2章　Windows底层硬件的软件设计18

2.1　Windows底层硬件驱动及其软件开发设计概述18

2.1.1　Windows系统构造及其底层硬件驱动概述18

2.1.2　Windows底层硬件设备驱动软件开发综述22

2.2　用WinDDK开发设计Windows设备驱动软件27

2.2.1　WinDDK设备驱动程序的软件编写27

2.2.2　WinDDK设备驱动程序的编译构建30

2.2.3　WinDDK设备驱动程序的检查验证32

2.2.4　WinDDK设备驱动程序的安装／调试33

2.2.5　WinDDK设备驱动程序的测试／使用34

2.3　用DriverStudio开发设计Windows设备驱动软件35

2.3.1　DriverStudio设备驱动软件开发设计概述35

2.3.2　DriverStudio设备驱动程序的编译与装载35

2.3.3　使用DriverStidio快速开发设备驱动软件36

2.4　用WinDriver开发设计Windows设备驱动软件37

2.4.1　WinDriver设备驱动程序开发工具概述37

2.4.2　主要WinDriver数据结构和API函数介绍38

2.4.3　用WinDriver编程向导快速开发驱动程序40

2.4.4 直接利用WinDriver的API函数开发驱动程序41

2.4.5　WinDriver开发的驱动程序的分发与应用41

2.5　通过常见Windows通信接口进行数据传输设计42

2.5.1　在Windows下通过异步串行口传输数据42

2.5.2　在Windows下通过并行接口传输数据54

2.5.3　通过Winsock编程接口实现以太网络通信60

2.6　USB接口硬件设备的Windows驱动软件设计68

2.6.1 USB体系及其WDM型驱动程序结构68

2.6.2　USB硬件设备驱动程序应用设计举例70

2.7　ISA/PC104接口板卡的Windows驱动软件设计72

2.7.1 ISA/PC104接口板卡及其驱动程序设计概述72

2.7.2　ISA/PC104板卡硬件驱动程序设计举例72

2.8 PCI/CPCI接口板卡的Windows驱动软件设计75

2.8.1 PCI/CPCI板卡硬件设备驱动程序的特点75

2.8.2　常见PCI/CPCI板卡驱动程序的开发设计76

2.8.3 DMA传输的PCI/CPCI板卡驱动程序设计82

2.8.4　PCI/CPCI板卡驱动程序的调用与调试86

本章小结87

第3章 基于Linux操作系统底层硬件的软件设计3.1　Linux硬件驱动及其软件开发设计概述89

3.1.1　Linux下的硬件设备驱动概述89

3.1.2　Linux硬件驱动软件开发设计基础93

3.2　字符型硬件设备的驱动程序软件设计101

3.2.1　字符型硬件设备驱动综述101

3.2.2 向系统中添加字符型设备101

3.2.3　字符型设备驱动软件设计举例102

3.3　块型硬件设备的驱动程序软件设计106

3.3.1　块型硬件设备驱动综述106

3.3.2 向系统中添加块型设备107

3.3.3　块型设备驱动程序的设计109

3.4　网络型硬件设备的驱动程序软件设计114

3.4.1 网络设备驱动程序的运行机理概述114

3.4.2 网络型设备驱动程序的具体实现115

3.4.3 网络设备驱动程序的应用设计举例116

3.5　常见硬件的Linux硬件驱动软件设计118

3.5.1 在Linux下进行异步串行数据传输118

3.5.2　在Linux下通过并行接口传输数据121

3.5.3 Socket接口的以太网络数据传输125

3.5.4 USB外设的Linux驱动软件设计131

3.5.5 ISA/PC104板卡的Linux驱动设计140

3.5.6 PCI/CPCI板卡的Linux驱动设计146

3.6 用WinDriver开发Linux设备驱动程序153

3.6.1 WinDriver for Linux开发工具简介153

3.6.2 应用WinDriver快速开发驱动程序154

3.6.3 WinDriver驱动程序的分发与应用155

本章小结156

第4章 VxWorks底层硬件的软件设计158

4.1 VxWorks底层硬件驱动及其开发设计概述158

4.1.1 VxWorks操作系统及其体系结构158

4.1.2 VxWorks的BSP及其开发设计160

4.1.3 VxWorks设备驱动程序及其开发设计163

4.1.4 Tornado IDE及其VxWorks程序设计166

4.2　字符型硬件设备的驱动程序软件设计168

4.2.1　字符型硬件设备及其驱动综述168

4.2.2　字符型设备驱动程序的访问过程171

4.3　块型设备驱动程序设计及其文件系统操作171

4.3.1　块型硬件设备及其驱动程序综述171

4.3.2　块型硬件设备支持的文件系统概述174

4.3.3　块型设备驱动编写举例——电子盘操作174

4.4　常见通信接口的VxWorks数据传输实现177

4.4.1　在VxWorks下通过异步串口传输数据177

4.4.2　在VxWorks下通过并行接口传输数据180

4.4.3 以Socket编程接口实现网络传输数据182

4.5　USB接口设备的VxWorks驱动软件设计186

4.5.1　USB协议栈及其驱动层次结构概述186

4.5.2　VxWorks下的核心驱动USBD详解187

4.5.3　VxWorks下的USB设备驱动及应用191

4.6 ISA/PC104板卡的VxWorks驱动软件设计192

4.6.1　ISA接口设备VxWorks驱动设计概述192

4.6.2　ISA/PC104板卡设备的驱动设计举例192

4.7　PCI/CPCI板卡的VxWorks驱动软件设计194

4.7.1 PCI/CPCI板卡的驱动程序设计综述194

4.7.2　PCI/CPCI板卡的驱动程序设计举例196

4.8　用WinDriver开发VxWorks设备驱动程序197

4.8.1　WinDriver for VxWorks开发工具介绍198

4.8.2　用WinDriver开发VxWorks驱动程序199

本章小结199

第5章 嵌入式基本体系及外设接口的直接软件架构5.1　嵌入式应用系统的直接软件架构概述201

5.1.1　嵌入式应用系统的直接软件架构201

5.1.2　嵌入式系统直接软件架构的特点202

5.2　嵌入式单片机基本体系的软件架构设计203

5.2.1　嵌入式单片机体系的软件架构综述203

5.2.2　嵌入式单片机体系的直接软件架构203

5.3　嵌入式DSPs基本体系的软件架构设计218

5.3.1　嵌入式DSPs体系的软件架构综述218

5.3.2　嵌入式DSPs体系的直接软件架构218

5.4　嵌入式体系中的接口直接驱动软件设计224

5.4.1　嵌入式体系硬件接口及其驱动概述224

5.4.2　常见嵌入式接口的直接驱动软件设计225

5.5　嵌入式体系中的外设直接驱动软件设计245

5.5.1　嵌入式体系硬件外设及其驱动概述245

5.5.2　常见嵌入式外设的直接驱动软件设计245

5.6　嵌入式体系外设与接口的驱动程序测试266

5.6.1　外设与接口驱动程序测试概述266

5.6.2　外设与接口驱动测试软件编制267

5.7　使用软件架构工具快速构建应用软件平台270

5.7.1　常用嵌入式体系软件架构工具介绍270

5.7.2　嵌入式体系软件架构工具应用举例270

本章小结279

第6章　嵌入式μC/OS基本体系及外设接口的软件架构6.1　μC/OS嵌入式实时操作系统概述280

6.1.1　μC/OS操作系统简要介绍280

6.1.2　μC/OS下的多任务信息流281

6.1.3　μC/OS的任务调度与切换284

6.1.4　μC/OS的中断处理与优化285

6.1.5　μC/OS软件体系的利弊分析286

6.2　嵌入式μC/OS基本软件体系架构288

6.2.1　μC/OS基本软件体系综述288

6.2.2　μC/OS下的C语言编程289

6.2.3　μC/OS移植的方法技巧291

6.2.3　μC/OS移植的关键技术阐述295

6.3　常见嵌入式体系的μC/OS移植300

6.3.1 SCM体系的μC/OS移植300

6.3.2　DSPs体系的μC/OS移植314

6.4　μC/OS下的外设／接口驱动设计315

6.4.1　外设接口驱动设计综述315

6.4.2　典型外设接口驱动设计315

6.5　μC/OS下的文件系统及存取访问322

6.5.1　μC/FS文件系统及其应用322

6.5.2　EMFS文件系统及其应用323

6.6　μC/OS嵌入式软件体系架构应用325

6.6.1　数据采集／传输系统软件架构325

6.6.2　总线式数据采集软件体系架构327

本章小结329

第7章　嵌入式DRTOS基本体系及外设接口的软件架构7.1 DRTOS嵌入式实时操作系统综述330

7.1.1　DRTOS嵌入式操作系统概述330

7.1.2　嵌入式DSP/BIOS体系综述332

7.2　嵌入式DSP/BIOS基本软件体系架构338

7.2.1　嵌入式DSP/BIOS软件体系开发338

7.2.2　DSP/BIOS的配置工具及其使用338

7.2.3　DSP/BIOS文件及其编译与链接340

7.2.4　DSP/BIOS启动序列及自举引导341

7.2.5　DSP/BIOS软件的调试与监测343

7.3　DSP/BIOS下的外设／接口驱动软件设计344

7.3.1　DSP/BIOS外设接口驱动设计概述344

7.3.2　DSP/BIOS典型I/O数据传输设计345

7.3.3　DSP/BIOS典型网络通信操作设计348

7.3.4　DSP/BIOS类／微型驱动程序设计351

7.4　DSP/BIOS嵌入式软件体系架构应用358

7.4.1　DSP/BIOS数据采集体系软件架构358

7.4.2　DSP/BIOS图像处理体系软件架构359

7.4.3　DSP/BIOS机顶盒多任务调度架构361

本章小结364

第8章 嵌入式WinCE/XPE基本体系及外设接口的软件架构8.1　WinCE/XPE嵌入式操作系统综述366

8.1.1　WinXPE及软件体系开发概述367

8.1.2　WinCE及软件体系开发简介367

8.1.3　WinCE体系结构与功能综述369

8.1.4　WinCE下应用软件开发总览371

8.2　定制WinCE嵌入式基本软件体系372

8.2.1　WinCE定制的一般设计流程372

8.2.2　PB／组件／WinCE及构建详述373

8.2.3　简单示例：定制并运行CEPC374

8.3　移植WinCE嵌入式实时操作系统375

8.3.1　WinCE运行的硬件需求375

8.3.2　WinCE BSP及开发设计375

8.3.3 WinCE引导程序的编写376

8.3.4 WinCE OAL程序的编制378

8.4　WinCE的设备驱动程序及其设计380

8.4.1　WinCE设备驱动程序综述380

8.4.2　WinCE设备驱动程序设计384

8.4.3　WinCE设备驱动设计举例385

8.4.4　开发与测试设备驱动程序393

8.5　WinCE USB设备驱动程序及设计394

8.5.1 WinCE USB软件体系综述394

8.5.2　编写WinCE USB驱动程序395

8.5.3　简单示例：USB鼠标驱动396

8.6　WinCE NDIS网络设备驱动及设计401

8.6.1 WinCE NDIS网络驱动概述401

8.6.2　WinCE微端口驱动及其实现402

8.7　WinCE块型设备驱动及文件系统操作407

8.7.1 WinCE的块型设备驱动综述407

8.7.2　块型设备系统体系及文件系统408

8.7.3 实现WinCE块型设备驱动程序409

8.8　常用的WinCE数据通信及其实现411

8.8.1　WinCE下的通信模型综述411

8.8.2　WinCE串行数据通信实现412

8.8.3　WinCE网络数据通信实现415

本章小结421

第9章　嵌入式Linux基本体系及外设接口的软件架构9.1　Linux嵌入式实时操作系统综述422

9.1.1　Linux嵌入式操作系统概述422

9.1.2　嵌入式μCLinux体系综述423

9.2　μCLinux开发环境的建立及其移植425

9.2.1　μCLinux开发环境简介425

9.2.2 建立μCLinux开发环境427

9.2.3 μCLinux的芯片级移植428

9.3　μCLinux设备驱动程序及设计综述435

9.3.1　μCLinux设备驱动程序概述435

9.3.2　μCLinux内核模块基本框架436

9.3.3　Makefile文件及其基本框架436

9.4　μCLinux字符型设备驱动程序设计437

9.4.1　字符型设备驱动的整体架构设计437

9.4.2　相关接口操作的函数代码编写438

9.4.3　底层中断及其处理程序的设计441

9.4.4　编译指导文件Makefile的编制442

9.4.5　字符型设备驱动的应用程序调用443

9.5　μCLinux块型设备驱动与闪存文件操作444

9.5.1　嵌入式块驱动及文件操作概述444

9.5.2　μCLinux的块型设备驱动程序设计444

9.5.3　闪存Flash驱动及文件系统操作448

9.6　μCLinux的网络设备驱动及网络通信450

9.6.1 μCLinux网络设备驱动程序设计450

9.6.2 基于μCLinux的Socket网络通信459

本章小结460

第10章　嵌入式VxWorks基本体系及外设接口的软件架构10.1　嵌入式VxWorks软件体系架构基础461

10.1.1　VxWorks体系结构及设备驱动461

10.1.2　VxWorks的BSP及其开发设计463

10.1.3　Tornado开发工具及其IDE简介463

10.2　VxWorks内核移植及BSP软件编写464

10.2.1　VxWorks操作系统的移植过程464

10.2.2　S3C4510B VxWorks BSP开发464

10.2.3　LPC2104 VxWorks BSP设计467

10.3　VxWorks下字符型设备驱动软件设计472

10.3.1　字符型设备驱动及其设计简述472

10.3.2　字符型设备驱动程序软件框架473

10.3.3　字符型设备驱动设计应用举例477

10.4　VxWorks下块型设备驱动及文件系统架构479

10.4.1　块型设备驱动与文件系统操作概述479

10.4.2 闪存介质CF卡及TFFS操作480

10.4.3　TFFS构建与大容量闪存操作482

10.5　VxWorks下的异步串口驱动程序设计486

10.5.1 VxWorks异步串口驱动概述486

10.5.2　串口驱动程序设计流程分析487

10.5.3　示例：编写S3C2410串口驱动490

10.6　VxWorks下的网络设备驱动及其实现496

10.6.1　VxWorks网络设备驱动综述496

10.6.2　END设备驱动程序及其编写499

10.6.3　示例：RT8139C网络接口驱动502

本章小结504

第11章 硬件外设／接口及其片上系统的可编程软件实现11.1　外设／接口及其片上系统软件实现综述505

11.1.1　软件实现外设／接口及其片上系统505

11.1.2　硬件设施软件实现应用技术简介506

11.2　可编程实现常见外设／接口及简易系统515

11.2.1　嵌入式应用体系的外存模块设计515

11.2.2　总线接口的时序逻辑变换实现518

11.2.3 常见外设／接口的PLD简易实现521

11.2.4 专用外设／接口的PLD简易实现523

11.2.5　简单测量／控制体系的可编程实现529

11.3　外设／接口的片上可编程软件配置实现538

11.3.1　PSD外设／接口的灵活软件实现538

11.3.2　μPSD及其片内外设／接口的应用543

11.3.3　PSoC及其片内外设／接口的应用544

11.4　模拟硬件外设／接口的可编程软件设计547

11.4.1　ispPAC系列器件及应用设计简介547

11.4.2　用ispPAC器件设计模拟外设／接口548

11.5 特定DSP算法的FPGA可编程设计553

11.5.1　DSP Builder及其DSP设计简介554

11.5.2 System Generater及DSP实现综述554

11.5.3 典型DSP算法的FPGA实现举例556

11.6 嵌入式体系的FPGA-SoPC实现技术560

11.6.1 常用FPGA-SoPC实现技术综述561

11.6.2 FPGA-SoPC技术应用设计实践565

本章小结575

第12章 基于底层硬件的软件设计实践577

12.1 在项目设计中规划基于底层硬件的软件架构577

12.1.1 基于底层硬件体系软件架构的总体考虑577

12.1.2　嵌入式应用体系软件架构的规划设计578

12.1.3　通用计算机通信相关的设备驱动设计579

12.1.4　特定应用系统的数据通信规约及其制订580

12.2　铁路道岔运行状况监控系统的软件体系架构581

12.2.1　项目构成及软件架构的主要环节综述581

12.2.2　关键性子系统的软件体系架构及实现583

12.3　交流电机伺服驱动监控系统的软件体系架构599

12.3.1　项目系统组成及其需要架构的软件体系599

12.3.2　上／下位软件体系之间的通信及其规约599

12.3.3　交流电机伺服控制器系统的软件架构600

12.3.4　上位机数据传输通信软件体系的构造615

12.4　μLinux下的ARM与DSPs的数据通信实现620

12.4.1　项目体系的构造及关键硬件电路组成620

12.4.2 ARM-Linux下的HPI接口驱动设计621

12.5　嵌入式RTOS下跨平台通信体系的软件架构624

12.5.1 E-RTOS体系跨平台通信的整体设计624

12.5.2 E-RTOS跨平台通信的部分代码示例626

12.6　基于FPGA-SoPC的MP3播放器及软件架构628

12.6.1 系统的总体框架设计及其功能描述628

12.6.2 FPGA-SoPC的软硬件协同设计实现629

12.7　基于底层硬件的软件设计参考书籍推荐632

本章小结633

参考文献634