Встроенные системы: взаимодействие в реальном времени с микроконтроллерами ARM Cortex-M (Введение в микроконтроллеры ARM Cortex™-M, книга 2) на русском
#1745720
Embedded Systems: Real-Time Interfacing to ARM Cortex-M Microcontrollers (Introduction to Arm Cortex™-M Microcontrollers Book 2) (B00CQOJM84)
Купить и скачать электронную книгу в форматах PDF, EPUB, FB2, MOBI
Jonathan Valvano | #318: Компьютерная инженерия
Эта книга, выдержавшая уже пятое издание (7-й тираж), является второй в серии из трех книг, посвященных основам встраиваемых систем на базе микроконтроллеров ARM Cortex-M. Три книги в основном предназначены для студентов бакалавриата по электротехнике и вычислительной технике. Они также могут быть использованы специалистами, изучающими платформу ARM. Первая книга, «Встраиваемые системы: Введение в микроконтроллеры ARM Cortex-M», представляет собой введение в компьютеры и интерфейсы с упором на язык ассемблера и программирование на языке C. Вторая книга посвящена интерфейсам и проектированию встраиваемых систем. Третья книга, «Встраиваемые системы: Операционные системы реального времени для микроконтроллеров ARM Cortex-M», является продвинутым пособием, посвященным операционным системам, высокоскоростным интерфейсам, системам управления и робототехнике.
Встроенная система — это система, выполняющая определенную задачу и имеющая встроенный компьютер. К рассматриваемым темам относятся микроконтроллеры, проектирование, верификация, синхронизация аппаратного и программного обеспечения, интерфейсы устройств для подключения к компьютеру, временные диаграммы, системы реального времени, сбор и обработка данных, управление двигателями, аналоговые фильтры, цифровые фильтры и обработка сигналов в реальном времени.
В целом, область встроенных систем является важной и растущей дисциплиной в рамках электротехники и вычислительной техники. На образовательном рынке встроенных систем доминируют простые микроконтроллеры, такие как PIC, 9S12 и 8051. Это объясняется их долей рынка, низкой стоимостью и историческим доминированием. Однако по мере усложнения задач должны усложняться и системы, которые их решают. Ряд парадигм встроенных систем должен измениться, чтобы соответствовать этому росту сложности. Во-первых, количество вычислений в секунду увеличится примерно с 1 миллиона в секунду до 1 миллиарда в секунду. Аналогично, количество строк программного кода также увеличится с тысяч до 10–100 миллионов. В-третьих, системы будут включать в себя несколько микроконтроллеров, поддерживающих множество одновременных операций. Наконец, потребность в верификации системы будет продолжать расти по мере развертывания этих систем в критически важных с точки зрения безопасности приложениях. Эти изменения — это не просто увеличение размера и пропускной способности. Эти системы должны использовать параллельное программирование, синхронизацию DMA, операционные системы реального времени, отказоустойчивую конструкцию, обработку прерываний с приоритетом и сетевые возможности. Следовательно, важно предоставить нашим студентам подобный опыт проектирования. Платформа ARM отличается низкой стоимостью и обеспечивает высокую производительность, необходимую для будущих встраиваемых систем. В настоящее время доля рынка ARM велика и продолжает расти. Кроме того, студенты, обучающиеся работе с ARM, будут готовы проектировать системы самого разного масштаба — от простых до сложных. Цель написания этой книги на данном этапе — вывести инженерное образование в XXI век.
В этой книге используется множество подходов к обучению. Она не содержит исчерпывающего пересказа информации из таблиц данных. Во-первых, она начинается с базовых основ, что позволяет читателю решать новые задачи с использованием новых технологий. Во-вторых, книга содержит множество подробных примеров проектирования. Эти примеры иллюстрируют процесс проектирования. В книге используются различные структурные компоненты, способствующие обучению. Контрольные вопросы с ответами в конце книги представляют собой короткие и простые вопросы, обеспечивающие немедленную обратную связь во время чтения. Простые домашние задания с ответами на отдельные вопросы в интернете предоставляют более детальные возможности для обучения. Книга включает в себя указатель и глоссарий для удобного поиска информации. Самым важным элементом обучения в таком курсе, безусловно, являются лабораторные работы. В каждой главе предлагаются варианты лабораторных заданий. Более подробные описания лабораторных работ доступны в интернете.
Книга посвящена встраиваемым системам для ARM Cortex-M, с подробным описанием микросхем TM4C123 и TM4C1294. Хотя решения разработаны специально для TI TM4C, книгу можно использовать и для других производных ARM.
Встроенная система — это система, выполняющая определенную задачу и имеющая встроенный компьютер. К рассматриваемым темам относятся микроконтроллеры, проектирование, верификация, синхронизация аппаратного и программного обеспечения, интерфейсы устройств для подключения к компьютеру, временные диаграммы, системы реального времени, сбор и обработка данных, управление двигателями, аналоговые фильтры, цифровые фильтры и обработка сигналов в реальном времени.
В целом, область встроенных систем является важной и растущей дисциплиной в рамках электротехники и вычислительной техники. На образовательном рынке встроенных систем доминируют простые микроконтроллеры, такие как PIC, 9S12 и 8051. Это объясняется их долей рынка, низкой стоимостью и историческим доминированием. Однако по мере усложнения задач должны усложняться и системы, которые их решают. Ряд парадигм встроенных систем должен измениться, чтобы соответствовать этому росту сложности. Во-первых, количество вычислений в секунду увеличится примерно с 1 миллиона в секунду до 1 миллиарда в секунду. Аналогично, количество строк программного кода также увеличится с тысяч до 10–100 миллионов. В-третьих, системы будут включать в себя несколько микроконтроллеров, поддерживающих множество одновременных операций. Наконец, потребность в верификации системы будет продолжать расти по мере развертывания этих систем в критически важных с точки зрения безопасности приложениях. Эти изменения — это не просто увеличение размера и пропускной способности. Эти системы должны использовать параллельное программирование, синхронизацию DMA, операционные системы реального времени, отказоустойчивую конструкцию, обработку прерываний с приоритетом и сетевые возможности. Следовательно, важно предоставить нашим студентам подобный опыт проектирования. Платформа ARM отличается низкой стоимостью и обеспечивает высокую производительность, необходимую для будущих встраиваемых систем. В настоящее время доля рынка ARM велика и продолжает расти. Кроме того, студенты, обучающиеся работе с ARM, будут готовы проектировать системы самого разного масштаба — от простых до сложных. Цель написания этой книги на данном этапе — вывести инженерное образование в XXI век.
В этой книге используется множество подходов к обучению. Она не содержит исчерпывающего пересказа информации из таблиц данных. Во-первых, она начинается с базовых основ, что позволяет читателю решать новые задачи с использованием новых технологий. Во-вторых, книга содержит множество подробных примеров проектирования. Эти примеры иллюстрируют процесс проектирования. В книге используются различные структурные компоненты, способствующие обучению. Контрольные вопросы с ответами в конце книги представляют собой короткие и простые вопросы, обеспечивающие немедленную обратную связь во время чтения. Простые домашние задания с ответами на отдельные вопросы в интернете предоставляют более детальные возможности для обучения. Книга включает в себя указатель и глоссарий для удобного поиска информации. Самым важным элементом обучения в таком курсе, безусловно, являются лабораторные работы. В каждой главе предлагаются варианты лабораторных заданий. Более подробные описания лабораторных работ доступны в интернете.
Книга посвящена встраиваемым системам для ARM Cortex-M, с подробным описанием микросхем TM4C123 и TM4C1294. Хотя решения разработаны специально для TI TM4C, книгу можно использовать и для других производных ARM.