嵌入式操作系统设计与实现

嵌入式操作系统设计与实现
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作者:
2008-05
版次: 1
ISBN: 9787121060762
定价: 69.80
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 535页
字数: 497千字
正文语种: 简体中文
17人买过
  •   本书是《自己动手写嵌入式操作系统》的全面升级版,作者对自己亲自在PC上开发的嵌入式操作系统的“HelloChina”进行全面的升级和改进,书中详细地叙述自己动手写嵌入式操作系统所需的各方面知识,如加载和初始化、Shell、线程的实现、内存管理机制、互斥和同步机制及中断和定时机制的实现,以及设备驱动程序管理框架和应用编程接口等。
      本书中的每一个字都是作者辛勤劳动的结晶,本书所讲到的嵌入式操作系统“HelloChina”更是作者亲自实践的成果,因此本书具有极高的实用性,对于嵌入式软件开发工程师、应用软件开发工程师均有很高的参考价值,对于大中院校的学生学习和理解操作系统及计算机原理也会有许多启发,对于系统软件爱好者更是一本不可多得的好书,因为它会使您得到一个完整而细致的实践过程。 第1章概述
    1.1嵌入式系统概述
    1.2嵌入式操作系统概述
    1.2.1嵌入式操作系统的特点
    1.2.2嵌入式操作系统与通用操作系统的区别
    1.2.3嵌入式实时操作系统
    1.3操作系统的基本概念
    1.3.1微内核与大内核
    1.3.2进程、线程与任务
    1.3.3可抢占与不可抢占
    1.3.4同步机制
    1.4HelloChina概述
    1.4.1HelloChina的功能特点
    1.4.2HelloChina的开发环境
    1.4.3面向对象思想的模拟
    1.4.4对象机制
    1.4.5HelloChinaV1.0版本的源文件构成
    1.4.6HelloChinaV1.5版本的源文件构成
    1.4.7HelloChina的使用
    1.5实例:一个简单的IP路由器的实现
    1.5.1概述
    1.5.2路由器的硬件结构
    1.5.3路由器的软件功能
    1.5.4各任务的实现
    第2章HelloChina的加载和初始化
    2.1常见嵌入式系统的启动
    2.1.1典型嵌入式系统内存映射布局
    2.1.2嵌入式系统的启动概述
    2.1.3常见嵌入式操作系统的加载方式
    2.1.4嵌入式系统软件的写入
    2.2HelloChina在PC上的启动
    2.2.1PC启动过程概述
    2.2.2HelloChina的引导过程
    2.2.3实地址模式下的初始化
    2.2.4保护模式下的初始化
    2.2.5操作系统核心功能的初始化
    第3章HelloChina的Shell
    3.1Shell的启动和初始化
    3.2Shell的消息处理过程
    3.3内部命令的处理过程
    3.4外部命令的处理过程
    第4章HelloChina的线程
    4.1线程概述
    4.1.1进程、线程和任务
    4.2HelloChinaV1.0版本的线程实现
    4.2.1核心线程管理对象
    4.2.2线程的状态及其切换
    4.2.3核心线程对象
    4.2.4线程的上下文
    4.2.5线程的优先级与调度
    4.2.6线程的创建
    4.2.7线程的结束
    4.2.8线程的消息队列
    4.2.9线程的切换——中断上下文
    4.2.10线程的切换——系统调用上下文
    4.2.11上下文保存和切换的底层函数
    4.2.12线程的睡眠与唤醒
    4.3V1.5版本中核心线程的实现
    4.3.1概述
    4.3.2核心线程调度时机
    4.4V1.5核心线程管理器(KernelThreadManager)的实现
    4.4.1V1.5核心线程队列的实现
    4.5V1.5核心线程对象(KernelThreadObject)的实现
    4.5.1V1.5版本中硬件上下文的保存
    4.5.2线程的调度——中断上下文
    4.5.3线程的调度——程序上下文
    4.5.4核心线程的创建和初始化
    4.5.5中断处理程序结束后的线程调度
    第5章HelloChina的内存管理机制
    5.1内存管理机制概述
    5.2IA32CPU内存管理机制
    5.2.1IA32CPU内存管理机制概述
    5.2.2几个重要的概念
    5.2.3分段机制的应用
    5.2.4分页机制的应用
    5.3PowerPCCPU的内存管理机制
    5.4HelloChina内存管理模型
    5.4.1HelloChina的内存管理模型
    5.4.2HelloChina的内存布局
    5.4.3核心内存池的管理
    5.4.4页框管理对象(PageFrameManager)
    5.4.5页面索引对象(PagelndexManager)
    5.4.6虚拟内存管理对象(VirtualMemoryManager)
    第6章线程本地堆的实现
    6.1Heap概述
    6.2堆的功能需求定义
    6.3堆的实现概要
    6.4堆的详细实现
    6.4.1堆的创建
    6.4.2堆的销毀
    6.4.3堆内存申请
    6.4.4堆内存释放
    6.4.5malloc函数和free函数的实现
    第7章互斥和同步机制的实现
    7.1互斥和同步概述
    7.2关键区段概述
    7.3关键区段产生的原因
    7.3.1多个线程之间的竞争
    7.3.2中断服务程序与线程之间的竞争
    7.3.3多个CPU之间的竞争

    7.4单CPU下关键区段的实现
    7.5多CPU下关键区段的实现
    7.5.1多CPU环境下的实现方式
    7.5.2HelloChina的未来实现
    7.6PowerPC下关键区段的实现
    7.6.1PowerPC提供的互斥访问机制
    7.6.2多CPU环境下的互斥机制
    7.7关键区段使用注意事项
    7.8Semaphore概述
    7.9Semaphore对象的定义
    7.10Semaphore对象的实现
    7.10.1Initialize和Uninitialize实现
    7.10.2WaitForThisObject的实现
    7.10.3WaitForThisObjectEx的实现
    7.10.4ReleaseSemaphore的实现
    第8章中断和定时处理机制的实现
    8.1中断和异常概述
    8.2硬件相关部分处理
    8.2.1IA32中断处理过程
    8.2.2IDT初始化
    8.3硬件无关部分处理
    8.3.1系统对象和中断对象
    8.3.2中断调度过程
    8.3.3默认中断处理函数
    8.4对外服务接口
    8.5几个注意事项
    8.6PowerPC的异常处理机制
    8.6.1PowerPC异常处理机制概述
    8.6.2PowerPC异常的分类
    8.6.3异常的处理和返回
    8.7定时器概述
    8.7.1SetTimer函数的调用
    8.7.2CancelTimer函数的调用
    8.7.3ResetTimer函数的调用
    8.8设置定时器操作
    8.9定时器超时处理
    8.10定时器取消处理
    8.11定时器复位
    8.12定时器注意事项
    第9章系统总线管理
    9.1系统总线概述
    9.1.1系统总线
    9.1.2总线管理模型
    9.1.3设备标识符
    9.2系统资源管理
    9.2.1资源描述对象
    9.2.2IO端口资源管理
    9.3驱动程序接口
    9.3.1GetResource
    9.3.2GetDevice
    9.3.3CheckPortRegion
    9.3.4ReservePortRegion
    9.3.5ReleasePortRegion
    9.3.6AppendDevice
    9.3.7DeleteDevice
    9.4PCI总线驱动程序概述
    9.4.1PCI总线概述
    9.4.2PCI设备的配置空间
    9.4.3配置空间关键字段的说明
    9.4.4PCI配置空间的读取与设置
    9.5PCI总线驱动程序的实现
    9.5.1探测PCI总线是否存在
    9.5.2对普通PCI设备进行枚举
    9.5.3配置PCI桥接设备
    第10章驱动程序管理框架
    10.1设备驱动程序管理框架
    10.1.1概述
    10.1.2设备管理器和IO管理器
    10.1.3HelloChina的设备管理框架
    lO.1.4I/O管理器(IOManager)
    10.2文件系统的实现
    10.2.1文件系统与文件的命名
    10.2.2文件系统驱动程序
    10.2.3打开一个文件的操作流程
    10.3设备驱动程序框架
    10.3.1设备请求控制块(DRCB)
    10.3.2设备驱动程序的文件组织结构
    10.3.3设备驱动程序的功能实现
    10.3.4设备驱动程序对象
    10.3.5DriverEntry的实现
    10.3.6UnloadEntry的实现
    10.4设备对象
    10.4.1设备对象的定义
    10.4.2设备对象的命名
    10.4.3设备对象的类型
    10.4.4设备对象的设备扩展
    10.4.5设备的打开操作
    10.4.6设备命名策略
    10.5设备的中断管理
    第11章核心线程CPU占用率统计功能
    11.1CPU占用率概述
    11.2核心线程CPU占用率统计的实现
    11.2.1统计周期和统计算法
    11.2.2核心线程统计对象
    11.2.3CPU统计对象
    11.2.4CPU占用率统计线程
    11.3进程和多CPU情况下的考虑
    11.3.1进程的用户态和核心态执行时间统计
    11.3.2多CPU环境下的考虑
    第12章系统核心HOOK机制的实现
    12.1Hook概述
    12.2线程Hook的实现
    12.2.1线程Hook的实现概述
    12.2.2线程调度前后的回调机制
    12.2.3线程创建和结束的回调机制
    12.2.4CallThreadHook例程的实现
    12.3线程Hook的应用
    第13章串口交互程序及其实现
    13.1串行通信接口概述
    13.2串行通信编程方式
    13.2.1串口初始化
    13.2.2数据发送
    13.2.3数据接收
    13.3串口交互程序的实现
    13.3.1串口交互程序的使用
    13.3.2轮询模式的串口交互程序实现
    13.3.3中断模式的串口交互程序实现
    13.4串行通信编程总结
    13.4.1轮询方式和中断方式编程的对比
    13.4.2串口交互程序的其他实现方式
    第14章应用编程接口与示例
    14.1核心线程操作接口
    14.1.1CreateKernelThread
    14.1.2DestroyKernelThread
    14.1.3SendMessage
    14.1.4GetMessage
    14.1.5SetKemelThreadPriority
    14.1.6GetKemelThreadPriority
    14.1.7GetKemelThreadID
    14.2内存操作接口
    14.2.1KMemAlloc
    14.2.2KMemFree
    14.2.3VirtualAlloc
    14.2.4VirtualFree
    14.2.5malloc
    14.2.6free
    14.2.7CreateHeap
    14.2.8DestroyHeap
    14.2.9HeapAlloc
    14.2.10HeapFree
    14.3定时器操作接口
    14.3.1SetTimet
    14.3.2CancelTimer
    14.4核心线程同步操作接口
    14.4.1Sleep
    14.4.2CreateMutex
    14.4.3ReleaseMutex
    14.4.4DestroyMutex
    14.4.5CreateEvent
    14.4.6SetEvent

    14.4.7ResetEvent
    14.4.8DestroyEvent
    14.4.9WaitForThisObject
    14.4.10WaitForThisObjectEx
    14.5系统中断操作接口
    14.5.1ConnectInterrupt
    14.5.2DisconnectInterrupt
    14.6输入/输出(IO)接口
    14.6.1CreateFile
    14.6.2ReadFile
    14.6.3WriteFile
    14.6.4IoControl
    14.6.5SetFilePointer
    14.6.6FlushFile
    14.6.7CloseFile
    14.7设备驱动程序接口
    14.7.1CreateDevice
    14.7.2DestroyDevice
    14.8相关辅助功能接口
    14.8.1StrLen
    14.8.2StrCpy
    14.8.3MemZero
    14.8.4MemCpy
    14.9PC服务接口
    14.9.1PrintLine
    14.9.2PrintChar
    14.9.3ChangeLine
    14.9.4GotoHome
    第15章HelloChina的应用开发方法
    15.1HelloChina的开发方法概述
    15.2在HelloChina基础上开发一个简单应用程序
    附录A如何搭建一个基于Windows的操作系统开发平台
    附录B一种代码执行时间测量方法的实现
    附录C64bit整型数据类型的实现
    附录DIoCTRL控制程序使用介绍及实例
    附录E如何快速掌握汇编语言
    附录F源代码使用说明
    附录G优先队列(PriorityQueue)和环形缓冲区(RINGBUFFER)的实现
  • 内容简介:
      本书是《自己动手写嵌入式操作系统》的全面升级版,作者对自己亲自在PC上开发的嵌入式操作系统的“HelloChina”进行全面的升级和改进,书中详细地叙述自己动手写嵌入式操作系统所需的各方面知识,如加载和初始化、Shell、线程的实现、内存管理机制、互斥和同步机制及中断和定时机制的实现,以及设备驱动程序管理框架和应用编程接口等。
      本书中的每一个字都是作者辛勤劳动的结晶,本书所讲到的嵌入式操作系统“HelloChina”更是作者亲自实践的成果,因此本书具有极高的实用性,对于嵌入式软件开发工程师、应用软件开发工程师均有很高的参考价值,对于大中院校的学生学习和理解操作系统及计算机原理也会有许多启发,对于系统软件爱好者更是一本不可多得的好书,因为它会使您得到一个完整而细致的实践过程。
  • 目录:
    第1章概述
    1.1嵌入式系统概述
    1.2嵌入式操作系统概述
    1.2.1嵌入式操作系统的特点
    1.2.2嵌入式操作系统与通用操作系统的区别
    1.2.3嵌入式实时操作系统
    1.3操作系统的基本概念
    1.3.1微内核与大内核
    1.3.2进程、线程与任务
    1.3.3可抢占与不可抢占
    1.3.4同步机制
    1.4HelloChina概述
    1.4.1HelloChina的功能特点
    1.4.2HelloChina的开发环境
    1.4.3面向对象思想的模拟
    1.4.4对象机制
    1.4.5HelloChinaV1.0版本的源文件构成
    1.4.6HelloChinaV1.5版本的源文件构成
    1.4.7HelloChina的使用
    1.5实例:一个简单的IP路由器的实现
    1.5.1概述
    1.5.2路由器的硬件结构
    1.5.3路由器的软件功能
    1.5.4各任务的实现
    第2章HelloChina的加载和初始化
    2.1常见嵌入式系统的启动
    2.1.1典型嵌入式系统内存映射布局
    2.1.2嵌入式系统的启动概述
    2.1.3常见嵌入式操作系统的加载方式
    2.1.4嵌入式系统软件的写入
    2.2HelloChina在PC上的启动
    2.2.1PC启动过程概述
    2.2.2HelloChina的引导过程
    2.2.3实地址模式下的初始化
    2.2.4保护模式下的初始化
    2.2.5操作系统核心功能的初始化
    第3章HelloChina的Shell
    3.1Shell的启动和初始化
    3.2Shell的消息处理过程
    3.3内部命令的处理过程
    3.4外部命令的处理过程
    第4章HelloChina的线程
    4.1线程概述
    4.1.1进程、线程和任务
    4.2HelloChinaV1.0版本的线程实现
    4.2.1核心线程管理对象
    4.2.2线程的状态及其切换
    4.2.3核心线程对象
    4.2.4线程的上下文
    4.2.5线程的优先级与调度
    4.2.6线程的创建
    4.2.7线程的结束
    4.2.8线程的消息队列
    4.2.9线程的切换——中断上下文
    4.2.10线程的切换——系统调用上下文
    4.2.11上下文保存和切换的底层函数
    4.2.12线程的睡眠与唤醒
    4.3V1.5版本中核心线程的实现
    4.3.1概述
    4.3.2核心线程调度时机
    4.4V1.5核心线程管理器(KernelThreadManager)的实现
    4.4.1V1.5核心线程队列的实现
    4.5V1.5核心线程对象(KernelThreadObject)的实现
    4.5.1V1.5版本中硬件上下文的保存
    4.5.2线程的调度——中断上下文
    4.5.3线程的调度——程序上下文
    4.5.4核心线程的创建和初始化
    4.5.5中断处理程序结束后的线程调度
    第5章HelloChina的内存管理机制
    5.1内存管理机制概述
    5.2IA32CPU内存管理机制
    5.2.1IA32CPU内存管理机制概述
    5.2.2几个重要的概念
    5.2.3分段机制的应用
    5.2.4分页机制的应用
    5.3PowerPCCPU的内存管理机制
    5.4HelloChina内存管理模型
    5.4.1HelloChina的内存管理模型
    5.4.2HelloChina的内存布局
    5.4.3核心内存池的管理
    5.4.4页框管理对象(PageFrameManager)
    5.4.5页面索引对象(PagelndexManager)
    5.4.6虚拟内存管理对象(VirtualMemoryManager)
    第6章线程本地堆的实现
    6.1Heap概述
    6.2堆的功能需求定义
    6.3堆的实现概要
    6.4堆的详细实现
    6.4.1堆的创建
    6.4.2堆的销毀
    6.4.3堆内存申请
    6.4.4堆内存释放
    6.4.5malloc函数和free函数的实现
    第7章互斥和同步机制的实现
    7.1互斥和同步概述
    7.2关键区段概述
    7.3关键区段产生的原因
    7.3.1多个线程之间的竞争
    7.3.2中断服务程序与线程之间的竞争
    7.3.3多个CPU之间的竞争

    7.4单CPU下关键区段的实现
    7.5多CPU下关键区段的实现
    7.5.1多CPU环境下的实现方式
    7.5.2HelloChina的未来实现
    7.6PowerPC下关键区段的实现
    7.6.1PowerPC提供的互斥访问机制
    7.6.2多CPU环境下的互斥机制
    7.7关键区段使用注意事项
    7.8Semaphore概述
    7.9Semaphore对象的定义
    7.10Semaphore对象的实现
    7.10.1Initialize和Uninitialize实现
    7.10.2WaitForThisObject的实现
    7.10.3WaitForThisObjectEx的实现
    7.10.4ReleaseSemaphore的实现
    第8章中断和定时处理机制的实现
    8.1中断和异常概述
    8.2硬件相关部分处理
    8.2.1IA32中断处理过程
    8.2.2IDT初始化
    8.3硬件无关部分处理
    8.3.1系统对象和中断对象
    8.3.2中断调度过程
    8.3.3默认中断处理函数
    8.4对外服务接口
    8.5几个注意事项
    8.6PowerPC的异常处理机制
    8.6.1PowerPC异常处理机制概述
    8.6.2PowerPC异常的分类
    8.6.3异常的处理和返回
    8.7定时器概述
    8.7.1SetTimer函数的调用
    8.7.2CancelTimer函数的调用
    8.7.3ResetTimer函数的调用
    8.8设置定时器操作
    8.9定时器超时处理
    8.10定时器取消处理
    8.11定时器复位
    8.12定时器注意事项
    第9章系统总线管理
    9.1系统总线概述
    9.1.1系统总线
    9.1.2总线管理模型
    9.1.3设备标识符
    9.2系统资源管理
    9.2.1资源描述对象
    9.2.2IO端口资源管理
    9.3驱动程序接口
    9.3.1GetResource
    9.3.2GetDevice
    9.3.3CheckPortRegion
    9.3.4ReservePortRegion
    9.3.5ReleasePortRegion
    9.3.6AppendDevice
    9.3.7DeleteDevice
    9.4PCI总线驱动程序概述
    9.4.1PCI总线概述
    9.4.2PCI设备的配置空间
    9.4.3配置空间关键字段的说明
    9.4.4PCI配置空间的读取与设置
    9.5PCI总线驱动程序的实现
    9.5.1探测PCI总线是否存在
    9.5.2对普通PCI设备进行枚举
    9.5.3配置PCI桥接设备
    第10章驱动程序管理框架
    10.1设备驱动程序管理框架
    10.1.1概述
    10.1.2设备管理器和IO管理器
    10.1.3HelloChina的设备管理框架
    lO.1.4I/O管理器(IOManager)
    10.2文件系统的实现
    10.2.1文件系统与文件的命名
    10.2.2文件系统驱动程序
    10.2.3打开一个文件的操作流程
    10.3设备驱动程序框架
    10.3.1设备请求控制块(DRCB)
    10.3.2设备驱动程序的文件组织结构
    10.3.3设备驱动程序的功能实现
    10.3.4设备驱动程序对象
    10.3.5DriverEntry的实现
    10.3.6UnloadEntry的实现
    10.4设备对象
    10.4.1设备对象的定义
    10.4.2设备对象的命名
    10.4.3设备对象的类型
    10.4.4设备对象的设备扩展
    10.4.5设备的打开操作
    10.4.6设备命名策略
    10.5设备的中断管理
    第11章核心线程CPU占用率统计功能
    11.1CPU占用率概述
    11.2核心线程CPU占用率统计的实现
    11.2.1统计周期和统计算法
    11.2.2核心线程统计对象
    11.2.3CPU统计对象
    11.2.4CPU占用率统计线程
    11.3进程和多CPU情况下的考虑
    11.3.1进程的用户态和核心态执行时间统计
    11.3.2多CPU环境下的考虑
    第12章系统核心HOOK机制的实现
    12.1Hook概述
    12.2线程Hook的实现
    12.2.1线程Hook的实现概述
    12.2.2线程调度前后的回调机制
    12.2.3线程创建和结束的回调机制
    12.2.4CallThreadHook例程的实现
    12.3线程Hook的应用
    第13章串口交互程序及其实现
    13.1串行通信接口概述
    13.2串行通信编程方式
    13.2.1串口初始化
    13.2.2数据发送
    13.2.3数据接收
    13.3串口交互程序的实现
    13.3.1串口交互程序的使用
    13.3.2轮询模式的串口交互程序实现
    13.3.3中断模式的串口交互程序实现
    13.4串行通信编程总结
    13.4.1轮询方式和中断方式编程的对比
    13.4.2串口交互程序的其他实现方式
    第14章应用编程接口与示例
    14.1核心线程操作接口
    14.1.1CreateKernelThread
    14.1.2DestroyKernelThread
    14.1.3SendMessage
    14.1.4GetMessage
    14.1.5SetKemelThreadPriority
    14.1.6GetKemelThreadPriority
    14.1.7GetKemelThreadID
    14.2内存操作接口
    14.2.1KMemAlloc
    14.2.2KMemFree
    14.2.3VirtualAlloc
    14.2.4VirtualFree
    14.2.5malloc
    14.2.6free
    14.2.7CreateHeap
    14.2.8DestroyHeap
    14.2.9HeapAlloc
    14.2.10HeapFree
    14.3定时器操作接口
    14.3.1SetTimet
    14.3.2CancelTimer
    14.4核心线程同步操作接口
    14.4.1Sleep
    14.4.2CreateMutex
    14.4.3ReleaseMutex
    14.4.4DestroyMutex
    14.4.5CreateEvent
    14.4.6SetEvent

    14.4.7ResetEvent
    14.4.8DestroyEvent
    14.4.9WaitForThisObject
    14.4.10WaitForThisObjectEx
    14.5系统中断操作接口
    14.5.1ConnectInterrupt
    14.5.2DisconnectInterrupt
    14.6输入/输出(IO)接口
    14.6.1CreateFile
    14.6.2ReadFile
    14.6.3WriteFile
    14.6.4IoControl
    14.6.5SetFilePointer
    14.6.6FlushFile
    14.6.7CloseFile
    14.7设备驱动程序接口
    14.7.1CreateDevice
    14.7.2DestroyDevice
    14.8相关辅助功能接口
    14.8.1StrLen
    14.8.2StrCpy
    14.8.3MemZero
    14.8.4MemCpy
    14.9PC服务接口
    14.9.1PrintLine
    14.9.2PrintChar
    14.9.3ChangeLine
    14.9.4GotoHome
    第15章HelloChina的应用开发方法
    15.1HelloChina的开发方法概述
    15.2在HelloChina基础上开发一个简单应用程序
    附录A如何搭建一个基于Windows的操作系统开发平台
    附录B一种代码执行时间测量方法的实现
    附录C64bit整型数据类型的实现
    附录DIoCTRL控制程序使用介绍及实例
    附录E如何快速掌握汇编语言
    附录F源代码使用说明
    附录G优先队列(PriorityQueue)和环形缓冲区(RINGBUFFER)的实现
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