嵌入式實時操作系統(tǒng)：基于ARM Mbed OS的應用實踐

第1篇 基礎(chǔ)應用篇
第1章 實時操作系統(tǒng)的基本概念與線程基礎(chǔ)知識\t3
1．1 實時操作系統(tǒng)的基本含義\t3
1．1．1 嵌入式系統(tǒng)的基本分類\t3
1．1．2 無操作系統(tǒng)與實時操作系統(tǒng)\t4
1．1．3 實時操作系統(tǒng)與非實時操作系統(tǒng)\t5
1．2 實時操作系統(tǒng)中的基本概念\t6
1．2．1 線程與調(diào)度的基本含義\t6
1．2．2 內(nèi)核的基本概念\t7
1．2．3 線程的基本概念\t9
1．3 線程的三要素、四種狀態(tài)及三種基本形式\t10
1．3．1 線程的三要素\t10
1．3．2 線程的四種狀態(tài)\t11
1．3．3 線程的三種基本形式\t13
1．4 本章小結(jié)\t14
第2章 相關(guān)基礎(chǔ)知識\t17
2．1 CPU內(nèi)部寄存器的分類及ARM Cortex-M處理器的主要寄存器\t17
2．1．1 CPU內(nèi)部寄存器的分類\t17
2．1．2 ARM Cortex-M處理器的主要寄存器\t18
2．2 C語言中的構(gòu)造類型及編譯相關(guān)問題\t21
2．2．1 C語言中的構(gòu)造類型\t21
2．2．2 編譯相關(guān)問題\t25
2．3 實時操作系統(tǒng)內(nèi)核使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)\t26
2．3．1 棧與堆\t26
2．3．2 隊列\(zhòng)t28
2．3．3 鏈表\t29
2．4 匯編語言概述\t36
2．4．1 匯編語言格式\t36
2．4．2 常用偽指令簡介\t38
2．5 本章小結(jié)\t40
第3章 Mbed OS第一個樣例工程\t41
3．1 Mbed OS簡介\t41
3．2 軟件和硬件開發(fā)平臺\t42
3．2．1 GEC架構(gòu)簡介\t42
3．2．2 硬件平臺\t43
3．2．3 軟件平臺\t44
3．2．4 網(wǎng)上電子資源\t45
3．3 第一個樣例工程\t46
3．3．1 樣例程序功能\t46
3．3．2 工程框架設(shè)計原則\t46
3．3．3 無操作系統(tǒng)的工程框架\t47
3．3．4 Mbed OS的工程框架\t51
3．4 本章小結(jié)\t56
第4章 實時操作系統(tǒng)下應用程序的基本要素\t57
4．1 中斷的基本概念及處理過程\t57
4．1．1 中斷的基本概念\t57
4．1．2 中斷處理的基本過程\t58
4．2 時間嘀嗒與延時函數(shù)\t60
4．2．1 時間嘀嗒\t60
4．2．2 延時函數(shù)\t60
4．3 調(diào)度策略\t61
4．3．1 調(diào)度基礎(chǔ)知識\t61
4．3．2 Mbed OS中使用的調(diào)度策略\t62
4．3．3 Mbed OS中的固有線程\t63
4．4 實時操作系統(tǒng)中的功能列表\t64
4．4．1 就緒列表\t64
4．4．2 延時列表\t64
4．4．3 等待列表\t64
4．4．4 條件阻塞列表\t64
4．5 本章小結(jié)\t65
第5章 同步與通信的應用方法\t67
5．1 實時操作系統(tǒng)中同步與通信的基本概念\t67
5．1．1 同步的含義與通信手段\t67
5．1．2 同步類型\t68
5．2 事件\t69
5．2．1 事件的含義及應用場合\t69
5．2．2 事件的常用函數(shù)\t69
5．2．3 事件的編程舉例：通過事件實現(xiàn)中斷與線程的通信\t71
5．2．4 事件的編程舉例：通過事件實現(xiàn)線程之間的通信\t74
5．3 消息隊列\(zhòng)t76
5．3．1 消息隊列的含義及應用場合\t76
5．3．2 消息隊列的常用函數(shù)\t76
5．3．3 消息隊列的編程舉例\t78
5．4 線程信號\t82
5．4．1 線程信號的含義及應用場合\t82
5．4．2 線程信號的常用函數(shù)\t83
5．4．3 線程信號的編程舉例\t84
5．5 信號量\t87
5．5．1 信號量的含義及應用場合\t87
5．5．2 信號量的常用函數(shù)\t88
5．5．3 信號量的編程舉例\t89
5．6 互斥量\t92
5．6．1 互斥量的含義及應用場合\t92
5．6．2 互斥量的常用函數(shù)\t94
5．6．3 互斥量的編程舉例\t95
5．7 本章小結(jié)\t98
第6章 底層硬件驅(qū)動構(gòu)件\t99
6．1 嵌入式構(gòu)件概述\t99
6．1．1 制作構(gòu)件的必要性\t99
6．1．2 構(gòu)件的基本概念\t99
6．1．3 嵌入式開發(fā)中構(gòu)件的分類\t100
6．1．4 構(gòu)件的基本特征與表達形式\t101
6．2 底層硬件驅(qū)動構(gòu)件設(shè)計原則與方法\t102
6．2．1 底層硬件驅(qū)動構(gòu)件設(shè)計的基本原則\t102
6．2．2 底層硬件驅(qū)動構(gòu)件設(shè)計要點分析\t103
6．2．3 底層硬件驅(qū)動構(gòu)件封裝規(guī)范概要\t104
6．2．4 封裝的前期準備\t105
6．3 底層硬件驅(qū)動構(gòu)件設(shè)計舉例\t106
6．3．1 GPIO構(gòu)件\t106
6．3．2 UART構(gòu)件\t114
6．3．3 Flash構(gòu)件\t119
6．3．4 ADC構(gòu)件\t123
6．3．5 PWM構(gòu)件\t127
6．4 應用構(gòu)件及軟件構(gòu)件設(shè)計實例\t131
6．4．1 應用構(gòu)件設(shè)計實例\t131
6．4．2 軟件構(gòu)件設(shè)計實例\t133
6．5 本章小結(jié)\t142
第7章 實時操作系統(tǒng)下的程序設(shè)計方法\t143
7．1 程序穩(wěn)定性問題\t143
7．1．1 穩(wěn)定性的基本要求\t143
7．1．2 看門狗復位與定期復位的應用\t144
7．1．3 臨界區(qū)的處理\t147
7．2 中斷服務程序設(shè)計、線程劃分及優(yōu)先級安排問題\t148
7．2．1 中斷服務程序設(shè)計的基本問題\t148
7．2．2 線程劃分的簡明方法\t149
7．2．3 線程優(yōu)先級安排問題\t149
7．3 利用信號量解決并發(fā)與資源共享的問題\t150
7．3．1 并發(fā)與資源共享的問題\t150
7．3．2 應用實例\t151
7．4 優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題\t155
7．4．1 優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題的出現(xiàn)\t155
7．4．2 Mbed OS中避免優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題的方法\t157
7．5 本章小結(jié)\t162
第2篇 原理剖析篇
第8章 理解Mbed OS的啟動過程\t165
8．1 芯片啟動到main函數(shù)之前的運行過程\t165
8．1．1 尋找第一條被執(zhí)行指令的存放處\t165
8．1．2 通過啟動文件理解芯片啟動過程\t167
8．2 Mbed OS啟動流程概要\t169
8．2．1 相關(guān)宏定義及結(jié)構(gòu)體\t169
8．2．2 棧和堆的配置\t176
8．2．3 啟動過程概述\t179
8．2．4 如何運行到主線程\t181
8．2．5 啟動過程總流程源代碼\t182
8．3 深入理解啟動過程（一）：內(nèi)核初始化解析\t183
8．3．1 內(nèi)核初始化準備工作\t183
8．3．2 進入SVC中斷服務程序SVC_Handler\t186
8．3．3 實際內(nèi)核初始化函數(shù)\t187
8．3．4 返回流程\t199
8．4 深入理解啟動過程（二）：創(chuàng)建主線程、啟動內(nèi)核\t200
8．4．1 創(chuàng)建主線程\t201
8．4．2 啟動內(nèi)核\t215
8．4．3 定時器線程函數(shù)\t226
8．4．4 消息獲取與處理函數(shù)\t228
8．4．5 線程延時等待函數(shù)\t238
8．5 中斷服務程序SVC_Handler詳解\t240
8．5．1 SVC_Handler功能概要\t241
8．5．2 SVC_Handler完整流程\t241
8．5．3 SVC_Handler功能分段解析\t243
8．5．4 SVC_Handler完整代碼注釋\t246
8．6 函數(shù)調(diào)用關(guān)系總結(jié)及存儲空間分析\t249
8．6．1 啟動過程中函數(shù)的調(diào)用關(guān)系總結(jié)\t250
8．6．2 啟動過程存儲空間分析\t253
8．7 本章小結(jié)\t257
第9章 理解時間嘀嗒\t259
9．1 時間嘀嗒的建立與使用\t259
9．1．1 SysTick定時器的寄存器\t259
9．1．2 SysTick定時器的初始化\t260
9．1．3 SysTick中斷服務程序\t263
9．2 延時函數(shù)\t266
9．2．1 線程延時等待函數(shù)\t266
9．2．2 線程延時嘀嗒函數(shù)\t267
9．2．3 其他時間嘀嗒函數(shù)\t269
9．3 延時等待列表工作機制\t271
9．3．1 線程插入延時等待列表函數(shù)\t271
9．3．2 從延時等待列表中移除線程的函數(shù)\t274
9．3．3 延時函數(shù)調(diào)度過程實例剖析\t275
9．4 與時間相關(guān)的函數(shù)\t279
9．4．1 獲取系統(tǒng)運行時間函數(shù)\t280
9．4．2 日期轉(zhuǎn)時間戳函數(shù)\t281
9．4．3 時間戳轉(zhuǎn)日期函數(shù)\t283
9．5 本章小結(jié)\t286
第10章 理解調(diào)度機制\t287
10．1 ARM Cortex-M4的SVC和PendSV中斷的調(diào)度作用\t287
10．1．1 SVC中斷的調(diào)度作用\t287
10．1．2 PendSV中斷的調(diào)度作用\t288
10．1．3 列表分析\t288
10．2 中斷服務程序PendSV_Handler剖析\t289
10．2．1 osRtxPendSV _Handler的功能概要\t289
10．2．2 osRtxPendSV_Handler函數(shù)源代碼解析\t290
10．2．3 跳轉(zhuǎn)到SVC_Context進行上下文切換\t291
10．2．4 PendSV_Handler函數(shù)完整代碼注釋\t291
10．3 PendSV應用舉例\t292
10．3．1 PendSV在事件中的應用\t292
10．3．2 PendSV在線程信號中的應用\t296
10．4 本章小結(jié)\t300
第11章 理解事件與消息隊列\(zhòng)t301
11．1 事件\t301
11．1．1 事件的相關(guān)結(jié)構(gòu)體\t301
11．1．2 事件函數(shù)深入剖析\t302
11．1．3 事件調(diào)度剖析\t307
11．2 消息隊列\(zhòng)t311
11．2．1 消息或消息隊列結(jié)構(gòu)體\t311
11．2．2 消息隊列函數(shù)深入剖析\t313
11．2．3 消息隊列調(diào)度剖析\t318
11．3 本章小結(jié)\t322
第12章 理解線程信號、信號量與互斥量\t323
12．1 線程信號\t323
12．1．1 線程操作函數(shù)\t323
12．1．2 線程信號函數(shù)深入剖析\t329
12．1．3 線程信號調(diào)度剖析\t333
12．2 信號量\t337
12．2．1 信號量控制塊結(jié)構(gòu)體\t337
12．2．2 信號量函數(shù)深入剖析\t337
12．2．3 信號量調(diào)度剖析\t341
12．3 互斥量\t345
12．3．1 互斥量結(jié)構(gòu)體\t345
12．3．2 互斥量函數(shù)深入剖析\t346
12．3．3 互斥量調(diào)度剖析\t352
12．3．4 互斥量避免優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題調(diào)度剖析\t356
12．4 本章小結(jié)\t359
第3篇 綜合實踐篇
第13章 基于Mbed OS的AHL-EORS應用\t363
13．1 AHL-EORS簡介\t363
13．1．1 硬件清單\t363
13．1．2 硬件測試導引\t364
13．2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述\t364
13．2．1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點\t364
13．2．2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理\t365
13．3 AHL-EORS選用模型分析\t368
13．3．1 MobileNetV2模型\t369
13．3．2 NCP模型\t370
13．4 AHL-EORS的數(shù)據(jù)采集與訓練過程\t373
13．4．1 數(shù)據(jù)采集程序\t373
13．4．2 模型訓練與部署\t376
13．5 在通用嵌入式計算機GEC上進行的推理過程\t377
13．6 本章小結(jié)\t380
第14章 基于Mbed OS的NB-IoT應用開發(fā)\t381
14．1 窄帶物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)概述\t381
14．1．1 窄帶物聯(lián)網(wǎng)簡介\t381
14．1．2 NB-IoT應用開發(fā)所面臨的難題及解決思路\t382
14．1．3 直觀體驗NB-IoT數(shù)據(jù)傳輸\t383
14．1．4 金葫蘆NB-IoT開發(fā)套件簡介\t384
14．2 NB-IoT應用架構(gòu)及通信基本過程\t386
14．2．1 建立NB-IoT應用架構(gòu)的基本原則\t386
14．2．2 終端UE、信息郵局MPO與人機交互系統(tǒng)HCI的基本定義\t386
14．2．3 基于信息郵局粗略了解基本通信過程\t387
14．3 終端UE與云偵聽程序的通信過程\t388
14．3．1 基于mbed的終端UE模板工程設(shè)計\t389
14．3．2 云偵聽模板工程功能簡介\t391
14．3．3 建立云偵聽程序的運行場景\t392
14．3．4 運行云偵聽與終端UE模板工程\t394
14．3．5 通信過程中的常見錯誤說明\t396
14．4 通過Web網(wǎng)頁的數(shù)據(jù)訪問\t397
14．4．1 運行Web模板觀察自己終端UE的數(shù)據(jù)\t397
14．4．2 NB-IoT的Web網(wǎng)頁模板工程結(jié)構(gòu)\t398
14．5 通過微信小程序的數(shù)據(jù)訪問\t399
14．5．1 運行小程序模板觀察自己終端UE的數(shù)據(jù)\t399
14．5．2 NB-IoT的微信小程序模板工程結(jié)構(gòu)\t401
參考文獻\t403