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1　嵌入式操作系统的概念1

1.1　操作系统的概念和结构1

1.2　操作系统的功能和主要特征2

1.2.1　操作系统的功能2

1.2.2　操作系统的主要特征5

1.3　操作系统的结构6

1.3.1　操作系统的内核6

1.3.2　传统的操作系统结构设计模式8

1.3.3　现代的操作系统结构设计模式9

1.4　嵌入式实时操作系统11

1.4.1　嵌入式实时操作系统的特点11

1.4.2　嵌入式应用12

1.4.3　嵌入式实时操作系统的发展13

1.5　嵌入式实时系统的分类15

1.5.1　按速度分类15

1.5.2　按确定性分类15

1.5.3　按软件结构分类15

1.6　商用嵌入式实时操作系统18

1.7　小结19

思考题19

2　嵌入式系统的硬件构成20

2.1　嵌入式系统的总体结构20

2.2　嵌入式系统硬件22

2.2.1　嵌入式处理器22

2.2.2　存储器24

2.2.3　输入输出设备25

2.3　嵌入式系统硬件开发相关技术27

2.3.1　接口技术27

2.3.2　总线30

2.3.3　嵌入式系统开发常用的硬件调试和编程技术34

2.4　小结37

思考题38

3　ARM体系结构39

3.1　ARM的结构和特性39

3.1.1 ARM处理器系列39

3.1.2 ARM处理器的特点42

3.1.3 ARM处理器模式43

3.2 ARM寄存器介绍43

3.3 ARM体系的异常中断45

3.4 ARM的存储系统47

3.5 ARM指令系统48

3.6 ARM指令基本寻址方式50

3.7 ARM指令集52

3.8 ARM汇编程序设计55

3.8.1 ARM汇编器所支持的伪指令55

3.8.2　汇编语言的语句格式56

3.8.3　汇编语言的程序结构60

3.8.4　ARM和Thumb混合编程简介60

3.9　小结61

思考题62

4　嵌入式实时操作系统内核63

4.1　嵌入式实时内核的结构和功能63

4.1.1　嵌入式实时内核的结构63

4.1.2　嵌入式实时内核的功能65

4.2　嵌入式实时内核的任务管理72

4.2.1　多任务机制72

4.2.2　任务状态和状态转变73

4.2.3　任务调度策略74

4.2.4　任务异常处理76

4.3　嵌入式实时内核的共享代码和重入76

4.4　VxWorks操作系统结构79

4.4.1 VxWorks操作系统79

4.4.2 VxWorks的内核Wind81

4.5 VxWorks任务编程接口82

4.5.1　任务控制函数82

4.5.2　任务扩展函数86

4.5.3　VxWorks系统任务87

4.6　POSIX调度接口88

4.6.1　POSIX和Wind调度方法的差异88

4.6.2　获得和设置POSIX任务优先级89

4.6.3　获得和显示当前的调度策略90

4.6.4　获得调度参数：优先级限制和时间片91

4.7　小结91

思考题92

5　任务间通信93

5.1　实时内核任务间通信机制93

5.1.1　任务之间的关系93

5.1.2　共享内存94

5.1.3　互斥95

5.1.4　信号量96

5.1.5　内部数据结构96

5.2　二进制信号量97

5.2.1　互斥98

5.2.2　同步99

5.2.3　二进制信号量用于任务间同步100

5.3　互斥信号量104

5.3.1　优先级倒置105

5.3.2　删除安全106

5.3.3　递归资源访问106

5.3.4　互斥信号量用于任务间同步107

5.4　计数器信号量112

5.4.1　计数器信号量112

5.4.2　计数器信号量用于任务间同步113

5.5　消息队列116

5.5.1　概述116

5.5.2　普通消息队列119

5.5.3　消息队列使用例子121

5.6　管道124

5.6.1　概述124

5.6.2　使用管道125

5.6.3　管道用于任务间通信126

5.7　POSIX信号量129

5.7.1 POSIX信号量接口129

5.7.2 POSIX和Wind信号量比较130

5.7.3　未命名信号量使用130

5.7.4　命名信号量的使用132

5.8　POSIX消息队列134

5.8.1　 POSIX和Wind消息队列比较135

5.8.2 　POSIX消息队列属性135

5.8.3　显示消息队列属性137

5.8.4　用消息队列通信137

5.8.5　通知任务有消息在等待140

5.8.6　POSIX队列信号143

5.9　小结144

思考题144

6　中断处理与定时机制145

6.1　中断管理145

6.1.1　异常的定义145

6.1.2　中断的类型146

6.1.3　中断处理的过程148

6.1.4　实时内核的中断管理150

6.2　中断服务程序152

6.2.1　设置中断处理程序152

6.2.2　中断堆栈154

6.2.3　ISR的特殊限制154

6.2.4　中断级异常155

6.2.5　保留的最高中断级156

6.2.6　最高中断级ISRs的约束156

6.2.7　中断与任务的通信156

6.3　时间管理156

6.3.1　硬件时钟设备157

6.3.2　时间管理158

6.4　看门狗机制和应用161

6.4.1　看门狗161

6.4.2　利用看门狗处理任务时限162

6.5　POSIX计时器和内存上锁166

6.5.1 POSIX计时器166

6.5.2 POSIX内存上锁接口167

6.6　小结167

思考题168

7　I/O子系统169

7.1　基本I/O概念169

7.1.1　I/O子系统169

7.1.2　端口映射与内存映射I/O和DMA170

7.1.3　文件名称171

7.2　I/O系统的内部结构172

7.2.1　标准的I/O函数173

7.2.2　标准I/O函数到驱动程序函数的映射174

7.2.3　设备175

7.2.4　文件描述符176

7.2.5　基本I/O的操作流程177

7.3　VxWorks的I/O接口178

7.3.1　文件描述符178

7.3.2　标准输入输出设备和标准错误输出设备179

7.3.3　打开和关闭180

7.3.4　新建和删除181

7.3.5　读写操作181

7.3.6　I/O系统的其他操作182

7.3.7　基于多文件描述符的挂起操作：select功能183

7.4　缓冲I/O184

7.5　其他的格式化I/O操作185

7.5.1　printf（）、sprintf（）、sscanf（）函数185

7.5.2　printErr（）和fdprintf（）185

7.5.3　信息记录186

7.6　基本I/O应用示例186

7.7　小结191

思考题191

8　文件系统192

8.1　与MS-DOS系统兼容的文件系统192

8.1.1　dosFs文件系统的磁盘组织193

8.1.2　包含必要的dosFs文件系统组件194

8.1.3　初始化dosFs文件系统195

8.1.4　初始化及使用支持dosFs的设备195

8.1.5　对磁盘和磁盘卷进行操作195

8.1.6　目录操作196

8.1.7　文件操作196

8.1.8　分配磁盘空间199

8.1.9　灾难恢复和磁盘卷的一致性问题200

8.1.10　dosFs文件系统支持的I/O控制参数200

8.2　原始文件系统（rawFs）201

8.3　磁带文件系统（tapeFs）204

8.4　CD-ROM文件系统（cdromFs）206

8.5　目标机服务器文件系统（TSFS）207

8.6　文件系统应用示例208

8.7　小结213

思考题213

9　内存管理214

9.1　引言214

9.2　内存管理机制215

9.2.1　固定大小存储区管理215

9.2.2　可变大小存储区管理217

9.2.3　VxWorks动态内存管理机制218

9.2.4　VxWorks动态内存管理函数219

9.3　内存保护220

9.3.1　存储器管理单元MMU220

9.3.2　VxWorks的虚拟内存接口224

9.4　小结227

思考题227

10　系统引导程序及调试环境的建立228

10.1　嵌入式系统的软件结构228

10.1.1　嵌入式操作系统的运行条件229

10.1.2　系统的启动流程230

10.2　嵌入式系统的引导装载程序bootloader230

10.2.1 bootloader作用分析及一般实现231

10.2.2 bootloader的阶段1232

10.2.3 bootloader的阶段2234

10.2.4　u-boot简介236

10.3　嵌入式系统板级支持包BSP237

10.3.1　BSP概念237

10.3.2　BSP在嵌入式开发中的位置和作用237

10.3.3　BSP以及bootloader与PC机主板上的BIOS的关系与区别238

10.4　VxWorks的BSP238

10.4.1 VxWorks的BSP开发240

10 4.2 VxWorks的BSP启动流程242

10.5　基于S3C44BOX开发板的VxWorks的BSP定制244

10.5.1 S3C44BOX开发板板上资源244

10.5.2 BSP包的初步定制245

10.5.3　在BSP包中进行串行通信的建立248

10.6　小结258

思考题258

11　嵌入式系统的开发259

11.1　嵌入式系统开发模式259

11.1.1　嵌入式系统开发模式概述259

11.1.2　处理器及硬件开发平台的选择261

11.1.3　操作系统的选择263

11.1.4　开发环境的选择266

11.2　嵌入式系统的硬件／软件协同设计技术267

11.3　集成开发环境Tornado269

11.3.1 Tornado集成开发环境简述269

11.3.2 Tornado集成开发工具270

11.3.3 VxWorks的交叉编译开发环境271

11.4 MATLAB/RTW系统开发环境273

11.4.1 MATLAB/RTW系统概述273

11.4.2 RTW生成代码结构与外部模式275

11.4.3 RTW Tornado目标环境276

11.4.4 RTW程序创建过程277

11.5　航行器控制系统仿真及性能分析278

11.5.1 RTW嵌入式代码在VxWorks/Tornado环境下的实现过程278

11.5.2　控制系统仿真282

11.6　小结282

思考题283

参考文献284