时间触发嵌入式系统设计模式：使用8051系列微控制器开发可靠应用

　　时间触发嵌入式系统设计模式：使用8051微控制器开发可靠应用本书主要关注使用软件模式迅速的开发时间触发嵌入式系统的软件，书中涉及的系统全部基于8051系列微控制器。时间触发技术通常用于有安全要求的应用场合。这里给出的模式将简单而高效地把时间触发技术应用到几乎所有嵌入式设计项目中。详细讨论的应用系统必须在以毫秒为单位的时间间隔里执行任务或响应事件。使用本书讨论的方法，即使使用8位微控制器，也能够经济而可靠地实现这种级别的响应。书中提及的程序全部由C语言编写实现，附送的CD上包括了本书所有的例子。 现在你面对着的是一种模式语言。尽管它和我自己的模式主题有相当大的距离，然而从本质上讲，Michael的目标是对的。 Ward Cunningham和我以前在早期商业化Smalltalk时曾一起工作。Smalltalk从一开始就被设计为一种无缝环境。你可以使用由Smalltalk编写的文字处理软件启动调试程序，修改该程序并继续输入。 Tektronix的一些最初使用Smalltalk的用户相当古怪。我们经常谈到Ray，这个从一家大化学公司来的老家伙理解Smalltalk并确实使它跳转和运行、处理并显示实验数据。看他的演示是一种乐趣，因为他为自己所完成的工作而骄傲。读Ray的程序代码却是另一回事。为了使程序工作，他会做任何事，而无论多么骇人听闻。结果是程序一片混乱，完全不可维护而且只使用了Smalltalk的一小部分功能。我们经常把Ray作为某些软件开发人员的象征：有问题需要解决而不得不设计软件的人。这种功利的态度与我们对软件的＇不妥协精神＇有着显著区别。在我们看来，力求解决方案的简明而优雅比解决该问题更重要。然而如果我们想影响众人，就不能只追求自己的美感，必须同时设法帮助Ray。最后所得到的模式语言是深思熟虑的建议（决不使用你不能亲自关掉的计算机）和老套的日常文档书写注意事项（将源代码中的括号对齐为矩形格式）的古怪的混合物。目的是帮助Ray从Smalltalk当中得到更多功能。但在这方面我们基本上失败了，从那时起我的职业生涯就转为四处漂泊，为写程序的人们提供建议和辅导。这就是为什么我爱读Michael的文稿的原因。它为那些正好有问题要解决，然而又不想成为该解决方案的专家的人答疑解惑。现在我就是Ray。我希望把微控制器聚集到一起用于解决各种各样的问题（好的，所以我是个书呆子），读过这些模式语言后使我有信心能把它做好。这些模式决不只是使我鼻子中有松香的气味，或是手中有绕线枪的感觉，而是举例说明使用模式将比一般的尝试能够完成更多的事情。模式在问题和解决方案之间架起了一座桥梁。将人们的需要和情感与技术连接在一起，并为那些有问题要解决的人们提供新的思路。现在就点热烙铁并享受开发的乐趣吧！ Kent Beck 三河研究所 Merlin，俄勒冈州

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第1章 什么是时间触发的嵌入式系统 3 
1.1 引言 3 
1.2 信息系统 3 
1.3 桌面系统 5 
1.4 实时系统 5 
1.5 嵌入式系统 7 
1.6 事件触发系统 8 
1.7 时间触发系统 1 
1.8 小结 11
第2章 使用模式来设计嵌入式系统 12
2.1 引言 12
2.2 现有软件设计技术的局限 14
2.3 模式 17
2.4 时间触发嵌入式系统模式 2
2.5 小结 2
第1篇 硬 件 基 础
第3章 851系列微控制器 25
引言 25 
标准851 25
精简851 34
扩展851 38
第4章 振荡器硬件 44
引言 44
晶体振荡器 44
陶瓷谐振器 52
第5章 硬件复位 55
引言 55 
阻容复位 55
可靠的复位 62
第6章 存储器问题 66
引言 66 
片内存储器 66
片外数据存储器 75
片外程序存储器 81
第7章 直流负载驱动 88
引言 88
直接LED驱动 88
直接负载驱动 93
IC缓冲放大器 95
BJT（双极结型三极管）驱动器 1
IC驱动器 19
MOSFET驱动器 113
固态继电器驱动（直流） 117
第8章 交流负载驱动 121
引言 121
电磁继电器驱动 121
固态继电器驱动（交流） 127
第2篇 软 件 基 础
第9章 基本的软件体系结构 133
引言 133
超级循环 133
项目头文件 138
第1章 使用端口 142
引言 142
端口输入/输出 142
端口头文件 15
第11章 延迟 158
引言 158
硬件延迟 158
软件延迟 167
第12章 看门狗 175
引言 175
硬件看门狗 176
第3篇 单处理器系统的时间触发结构
第13章 调度器的介绍 187
13.1 引言 187
13.2 桌面操作系统 187
13.3 对超级循环结构的评价 188
13.4 更好的解决方案 19
13.5 例子：闪烁LED 194
13.6 在不同的时间间隔执行多个任务 196
13.7 什么是调度器 198
13.8 合作式调度和抢占式调度 199
13.9 抢占式调度器详解 22
13.1 小结 24
13.11 进阶阅读 24
第14章 合作式调度器 26
引言 26
合作式调度器 26
第15章 学会以合作的方式思考 24
引言 24
循环超时 24
硬件超时 245
第16章 面向任务的设计 255
引言 255
多级任务 255
多状态任务 259
第17章 混合式调度器 267
引言 267
混合式调度器 267
第4篇 用 户 界 面
第18章 通过RS-232与PC通信 289
引言 289
PC连接（RS-232） 289
第19章 开关接口 317
引言 317
开关接口（软件） 318
开关接口（硬件） 326
通断开关 329
多状态开关 335
第2章 键盘接口 343
引言 343
键盘接口 343
第21章 多路复用LED显示 355
引言 355
多路复用LED显示 355
第22章 控制LCD显示面板 367
引言 367
字符型LCD面板 368
第5篇 使用串行外围模块
第23章 使用I2C外围模块 389
引言 389
I2C外围模块 389
第24章 使用SPI外围模块 41
引言 41
SPI外围模块 41
第6篇 多处理器系统的时间触发体系结构
第25章 共享时钟调度器的介绍 425
25.1 引言 425
25.2 额外的CPU性能和外围硬件 425
25.3 模块化设计的优点 426
25.4 怎样连接多个处理器 428
25.5 为什么增加处理器并不一定能改善可靠性 434
25.6 小结 436
第26章 使用外部中断的共享时钟调度器 437
引言 437
共享时钟中断调度器（时标） 437
共享时钟中断调度器（数据） 467
第27章 使用UART（通用异步收发器）的共享时钟调度器 479
引言 479
使用UART的共享时钟调度器（本地） 479
使用UART的共享时钟调度器（RS-232） 54
使用UART的共享时钟调度器（RS-485） 57
第28章 使用CAN的共享时钟调度器 53
引言 53
共享时钟CAN调度器 531
第29章 多处理器系统的设计 557
引言 557
数据联合 557
长任务 56
多米诺骨牌任务 563
第7篇 监视与控制组件
第3章 脉冲频率检测 569
引言 569
硬件脉冲计数 569
软件脉冲计数 575
第31章 脉冲频率调制 58
引言 58
硬件脉冲频率调制 58
软件脉冲频率调制 585
第32章 模拟-数字转换器（ADC）的应用 591
引言 591
单次模数转换 591
模数转换前置放大器 66
序列模数转换 61
A-A滤波器 618
电流传感器 625
第33章 脉冲宽度调制 629
引言 629
硬件脉宽调制 629
脉宽调制信号平滑滤波 637
3级脉宽调制 64
软件脉宽调制 646
第34章 数模转换器的应用（DAC） 653
引言 653
数模转换输出 653
数模转换平滑滤波 663
数模转换驱动 666
第35章 进行控制 669
引言 669
PID控制器 669
第8篇 特殊的时间触发结构
第36章 减少系统开销 695
引言 695
255-时标调度器 695
单任务调度器 77
一年调度器 712
第37章 提高调度的稳定性 722
引言 722
稳定调度器 722
结 论
第38章 本书试图实现的目标 731
38.1 引言 731
38.2 本书试图实现的目标 731
38.3 小结 732
第39章 收集的参考文献和书目 733
39.1 出版书刊一览表 733
39.2 其他模式 739
39.3 实时嵌入式系统设计技术 739
39.4 高可靠性系统设计技术 74
39.5 851微控制器 741
39.6 作者的相关著作 741
附 录
A 设计表示法以及CASE工具 745
概述 745
CASE工具 745
表示法 745
B CD指南 763
概述 763
CD的主要内容 763
本书的源代码 763
C 互联网站点指南 764
概述 764
URL 764
互联网站点上的内容 764
错误报告和程序代码更新 764
    现在你面对着的是