嵌入式系統導論：CPS方法（原書第2版）

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嵌入式系統導論：CPS方法（原書第2版）

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內容描述

本書從CPS的視角，圍繞嵌入式系統的建模、設計和分析三方面，深入淺出地介紹了設計和實現CPS的整體過程及各個階段的細節，重點是論述系統模型與系統實現的關系，以及軟件和硬件與物理環境的相互作用。第2版增加了兩章，第7章覆蓋傳感器和作動器，強調建模；第17章給出嵌入式系統的安全和隱私方面的基本內容。

目錄大綱

出版者的話 
譯者序 
前言 
第1章　緒論 1 
1.1　應用 1 
1.2　啟發式示例 4 
1.3　設計過程 5 
1.3.1　建模 7 
1.3.2　設計 8 
1.3.3　分析 8 
1.4　小結 9 
第一部分　動態行為建模 
第2章　連續動態 12 
2.1　牛頓力學 12 
2.2　參元模型 15 
2.3　系統特性 17 
2.3.1　因果系統 17 
2.3.2　無記憶系統 18 
2.3.3　線性與時不變性 18 
2.3.4　穩定性 19 
2.4　反饋控制 19 
2.5　小結 22 
習題 23 
第3章　離散動態 25 
3.1　離散系統 25 
3.2　狀態的概念 28 
3.3　有限狀態機 28 
3.3.1　遷移 29 
3.3.2　響應 31 
3.3.3　更新函數 32 
3.3.4　確定性與接受性 34 
3.4　擴展狀態機 35 
3.5　非確定性 37 
3.5.1　形式化模型 38 
3.5.2　非確定性的用途 39 
3.6　行為與軌跡 39 
3.7　小結 41 
習題 41 
第4章　混合系統 45 
4.1　模態模型 45 
4.1.1　狀態機的參元模型 45 
4.1.2　連續輸入 45 
4.1.3　狀態精化 46 
4.2　混合系統分類 47 
4.2.1　時間自動機 47 
4.2.2　高階動態性 49 
4.2.3　監督控制 53 
4.3　小結 56 
習題 57 
第5章　狀態機組合 61 
5.1　併發組合 62 
5.1.1　平行同步組合 63 
5.1.2　平行異步組合 64 
5.1.3　共享變量 66 
5.1.4　級聯組合 68 
5.1.5　通用組合 70 
5.2　分層狀態機 70 
5.3　小結 72 
習題 72 
第6章　併發計算模型 75 
6.1　模型的結構 75 
6.2　同步響應模型 77 
6.2.1　反饋模型 78 
6.2.2　形式非良好模型與形式良好模型 79 
6.2.3　推定一個不動點 80 
6.3　數據流計算模型 81 
6.3.1　數據流原理 82 
6.3.2　同步數據流 84 
6.3.3　動態數據流 86 
6.3.4　結構化數據流 87 
6.3.5　進程網絡 88 
6.4　時間計算模型 89 
6.4.1　時間觸發模型 89 
6.4.2　離散事件系統 92 
6.4.3　時間連續系統 93 
6.5　小結 95 
習題 95 
第二部分　嵌入式系統設計 
第7章　傳感器與執行器 100 
7.1　傳感器與執行器模型 101 
7.1.1　線性與仿射模型 101 
7.1.2　量程 101 
7.1.3　動態量程 102 
7.1.4　量化 102 
7.1.5　噪聲 104 
7.1.6　採樣 105 
7.1.7　諧波失真 107 
7.1.8　信號調理 108 
7.2　一些常用傳感器 109 
7.2.1　測量傾斜度與加速度 109 
7.2.2　測量位置和速度 110 
7.2.3　測量旋轉 111 
7.2.4　測量聲音 111 
7.2.5　其他傳感器 111 
7.3　執行器 112 
7.3.1　發光二極管 112 
7.3.2　電機控制 112 
7.4　小結 115 
習題 115 
第8章　嵌入式處理器 117 
8.1　處理器類型 117 
8.1.1　微控制器 117 
8.1.2　DSP處理器 119 
8.1.3　圖形處理器 123 
8.2　並行機制 123 
8.2.1　並行與併發 123 
8.2.2　流水線 125 
8.2.3　指令級並行 127 
8.2.4　多核體系結構 132 
8.3　小結 132 
習題 132 
第9章　存儲器體系結構 134 
9.1　存儲器技術 134 
9.1.1　RAM 134 
9.1.2　非易失性存儲器 135 
9.2　存儲器分級體系 135 
9.2.1　存儲器映射 136 
9.2.2　寄存器文件 137 
9.2.3　暫存器與高速緩存 138 
9.3　存儲器模型 140 
9.3.1　存儲器地址 140 
9.3.2　棧 141 
9.3.3　存儲器保護單元 142 
9.3.4　動態內存分配 142 
9.3.5　C程序的存儲模型 143 
9.4　小結 143 
習題 144 
第10章　輸入與輸出 146 
10.1　I/O硬件 146 
10.1.1　脈衝寬度調製 147 
10.1.2　通用數字I/O 147 
10.1.3　串行接口 149 
10.1.4　並行接口 151 
10.1.5　總線 151 
10.2　併發世界中的順序軟件 152 
10.2.1　中斷與異常 152 
10.2.2　原子性 154 
10.2.3　中斷控制器 155 
10.2.4　中斷建模 155 
10.3　小結 158 
習題 158 
第11章　多任務機制 163 
11.1　命令式程序 163 
11.2　線程 166 
11.2.1　創建線程 166 
11.2.2　實現線程 168 
11.2.3　互斥 169 
11.2.4　死鎖 171 
11.2.5　內存一致性模型 172 
11.2.6　多線程機制帶來的問題 173 
11.3　進程與消息傳遞 174 
11.4　小結 177 
習題 178 
第12章　調度機制 181 
12.1　調度基礎 181 
12.1.1　調度決策 181 
12.1.2　任務模型 182 
12.1.3　調度器比較 184 
12.1.4　調度器的實現 184 
12.2　單調速率調度 185 
12.3　最早截止期優先調度 187 
12.4　調度與互斥 190 
12.4.1　優先級翻轉 190 
12.4.2　優先級繼承協議 191 
12.4.3　優先級天花板協議 192 
12.5　多處理器調度 193 
12.6　小結 195 
習題 196 
第三部分　分析與驗證 
第13章　不變量與時態邏輯 200 
13.1　不變量 200 
13.2　線性時態邏輯 201 
13.2.1　命題邏輯公式 202 
13.2.2　線性時態邏輯公式 203 
13.2.3　運用線性時態邏輯公式 205 
13.3　小結 206 
習題 207 
第14章　等價與精化 209 
14.1　規格模型 209 
14.2　類型等價與精化 209 
14.3　語言等價與包含 211 
14.4　模擬 215 
14.4.1　模擬關係 216 
14.4.2　形式化模型 217 
14.4.3　傳遞性 217 
14.4.4　模擬關係的非唯一性 218 
14.4.5　模擬與語言包含的對比 218 
14.5　互模擬