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装甲车辆嵌入式软件开发方法
作者：刘勇 王英胜 陈中伟 编著
出版社：北京理工大学出版社
出版时间：2022-04-01
ISBN：9787568269803
定价：¥92.00
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内容简介
随着装甲车辆信息化程度的提高， 嵌入式软件开发在装备研制过程中所占的比重与日俱增， 软件的作用日益凸显， 规范化的过程管理和合理的软件设计是项目研制提出的新要求。本书以系统介绍装甲车辆嵌入式系统的软件开发方法及工程管理要求为出发点， 首先介绍了嵌入式系统在装甲车辆中的应用以及嵌入式软件的开发过程， 详细说明了需求分析的任务及方法， 需求规格说明的编制和评审， 以及软件设计方法与过程， 还有设计说明的编制和评审; 然后总结并分别介绍了装甲车辆应用较为广泛的基于VxWorks 操作系统、数字信号处理器和嵌入式微处理器平台的三类应用软件如何进行开发调试， 说明了嵌入式软件的测试过程和常用测试方法; 后介绍了型号项目软件研制的管理要求。本书可以作为高等院校软件工程、计算机软件等相关专业高年级本科生和研究生的教材， 也可供从事装甲车辆嵌入式软件开发的专业技术人员参考。
作者简介
刘勇，男，1973年10月生，研究员，博士。担任过型号项目的总设计师、国防基础研究项目的技术负责人等重要技术职务。获国家科技进步一等奖一项、省部级科技进步奖六项以及茅以升青年科技奖、中国兵工青年科技奖，获国务院政府特殊津贴。主要研究方向为装甲装备信息、机电系统总体设计及软件架构设计。王英胜，男，1976年10月生，研究员，中国北方车辆研究所嵌入式软件学科带头人，参与了多项和省部级重点武器装备型号、预研项目。主要研究方向为装甲车辆信息系统总体及嵌入式软件设计。陈中伟，男，1977年9月生，现任解放军某研究所高级工程师，陆军软件工程管理、软件测试、数据资源建设等领域的著名专家。主持完成科研项目30余项，发表论文20余篇；获军队科技进步奖9项，软件著作权7项。
目录
第 1 章 装甲车辆嵌入式系统…………………………………………………… 001
1. 1 嵌入式系统简介 ……………………………………………………… 003
1. 1. 1 嵌入式系统定义……………………………………………… 003
1. 1. 2 嵌入式系统的发展 ………………………………………… 004
1. 1. 3 嵌入式系统分类……………………………………………… 006
1. 1. 4 嵌入式系统的特点 ………………………………………… 006
1. 2 嵌入式系统的组成 …………………………………………………… 007
1. 2. 1 嵌入式处理器………………………………………………… 007
1. 2. 2 嵌入式外围设备……………………………………………… 009
1. 2. 3 嵌入式操作系统……………………………………………… 010
1. 3 嵌入式应用软件 ……………………………………………………… 011
1. 3. 1 嵌入式应用软件的特点 …………………………………… 011
1. 3. 2 软件的分类…………………………………………………… 012
1. 3. 3 软件开发的常用工具 ……………………………………… 014
第 2 章 嵌入式软件开发过程…………………………………………………… 017
2. 1 软件工程的基本原理 ………………………………………………… 018
2. 2 软件生命周期 ………………………………………………………… 020
2. 3 软件生命周期模型 …………………………………………………… 020
2. 3. 1 软件生命周期模型的三个主要阶段 ……………………… 020
2. 3. 2 软件生命周期模型的主要工程活动 ……………………… 023
2. 4 一般管理要求 ………………………………………………………… 030
第 3 章 需求分析 ………………………………………………………………… 033
3. 1 需求分析的过程及任务 ……………………………………………… 034
3. 1. 1 为什么进行需求分析 ……………………………………… 034
3. 1. 2 需求分析的过程……………………………………………… 036
3. 2 需求分析的方法 ……………………………………………………… 042
3. 2. 1 结构化分析方法……………………………………………… 042
3. 2. 2 原型化方法…………………………………………………… 044
3. 2. 3 面向对象分析方法 ………………………………………… 048
3. 3 需求分析工具 ………………………………………………………… 051
3. 3. 1 数据流图 ……………………………………………………… 051
3. 3. 2 E - R 图 ……………………………………………………… 056
3. 3. 3 数据字典 ……………………………………………………… 057
3. 3. 4 状态转换图…………………………………………………… 060
3. 4 需求规格说明的编写及评审 ………………………………………… 062
3. 4. 1 需求规格说明的主要内容 ………………………………… 062
3. 4. 2 需求规格说明的编写要点 ………………………………… 068
3. 4. 3 需求评审 ……………………………………………………… 069
第 4 章 软件设计 ………………………………………………………………… 071
4. 1 概要设计 ……………………………………………………………… 073
4. 1. 1 为什么需要概要设计 ……………………………………… 073
4. 1. 2 常用的软件体系结构 ……………………………………… 074
4. 1. 3 常用设计原则………………………………………………… 074
4. 1. 4 结构化设计方法……………………………………………… 075
4. 1. 5 基于实时操作系统的软件设计 …………………………… 076
4. 1. 6 面向对象设计方法 ………………………………………… 077
4. 1. 7 驾驶员终端软件概要设计实例 …………………………… 079
4. 2 软件详细设计 ………………………………………………………… 082
4. 2. 1 为什么需要详细设计 ……………………………………… 082
4. 2. 2 详细设计与概要设计的区别 ……………………………… 082
4. 2. 3 详细设计的原则……………………………………………… 083
4. 2. 4 面向数据结构设计方法 …………………………………… 083
4. 2. 5 程序流程图设计……………………………………………… 084
4. 2. 6 驾驶员终端软件详细设计实例 …………………………… 087
4. 3 设计说明的编写及评审 ……………………………………………… 089
4. 3. 1 设计说明的主要内容 ……………………………………… 089
4. 3. 2 设计说明的编写要点 ……………………………………… 097
4. 3. 3 设计评审 ……………………………………………………… 097
第 5 章 基于 VxWorks 的嵌入式软件开发 …………………………………… 099
5. 1 VxWorks 操作系统 …………………………………………………… 100
5. 1. 1 VxWorks 操作系统的结构…………………………………… 100
5. 1. 2 任务及任务状态……………………………………………… 103
5. 1. 3 任务间同步及通信 ………………………………………… 108
5. 1. 4 板级支持包 BSP …………………………………………… 111
5. 1. 5 多媒体支持包………………………………………………… 112
5. 2 开发环境 ……………………………………………………………… 114
5. 2. 1 开发环境简介………………………………………………… 114
5. 2. 2 创建 VxWorks 映像 ………………………………………… 117
5. 2. 3 创建可下载的应用 ………………………………………… 121
5. 3 设备驱动程序开发 …………………………………………………… 125
5. 3. 1 外部设备的类型……………………………………………… 125
5. 3. 2 设备驱动程序结构 ………………………………………… 126
5. 3. 3 字符设备驱动程序的开发 ………………………………… 127
5. 4 应用软件开发 ………………………………………………………… 134
5. 4. 1 多任务设计…………………………………………………… 134
5. 4. 2 任务间的同步………………………………………………… 138
5. 4. 3 多任务调试…………………………………………………… 144
第 6 章 嵌入式 DSP 软件开发 ………………………………………………… 151
6. 1 集成开发环境 ………………………………………………………… 153
6. 1. 1 概述 …………………………………………………………… 153
6. 1. 2 CCS 的安装与配置…………………………………………… 155
6. 1. 3 CCS 常用文件类型…………………………………………… 156
6. 1. 4 CCS 基本界面 ………………………………………………… 156
6. 1. 5 CCS 软件开发步骤…………………………………………… 158
6. 1. 6 调试 …………………………………………………………… 162
6. 1. 7 基础软件 ……………………………………………………… 168
6. 2 DSP 应用开发硬件基础 ……………………………………………… 169
6. 2. 1 体系结构设计图……………………………………………… 169
6. 2. 2 结构简要介绍………………………………………………… 171
6. 2. 3 小系统设计………………………………………………… 176
6. 3 DSP 应用软件开发 …………………………………………………… 179
6. 3. 1 软件结构原理………………………………………………… 179
6. 3. 2 串行总线通信的软件开发 ………………………………… 181
6. 3. 3 通用输入/输出多路复用器 GPIO 的软件开发 …………… 184
6. 3. 4 CAN 总线的软件开发 ……………………………………… 186
第 7 章 嵌入式微控制器软件开发……………………………………………… 191
7. 1 嵌入式单片机的基本结构 …………………………………………… 193
7. 1. 1 单片机的特点概述 ………………………………………… 193
7. 1. 2 MC9S12XF512 型单片机的体系结构……………………… 194
7. 2 集成开发环境 ………………………………………………………… 196
7. 2. 1 CodeWarrior 集成开发环境 ………………………………… 197
7. 2. 2 工程项目创建与目标文件生成 …………………………… 200
7. 2. 3 仿真调试 ……………………………………………………… 203
7. 3 单片机开发硬件基础 ………………………………………………… 204
7. 3. 1 MC9S12XF512 小系统设计 ……………………………… 204
7. 3. 2 系统接口扩展设计 ………………………………………… 206
7. 4 单片机应用软件开发 ………………………………………………… 209
7. 4. 1 接口驱动程序编程 ………………………………………… 209
7. 4. 2 中断系统及其应用 ………………………………………… 211
7. 4. 3 定时器及其应用……………………………………………… 212
7. 4. 4 MC9S12XF512 单片机软件开发举例……………………… 212
第 8 章 软件测试 ………………………………………………………………… 221
8. 1 软件测试的特性和原则 ……………………………………………… 222
8. 2 测试组织与过程管理 ………………………………………………… 223
8. 2. 1 测试需求分析与策划 ……………………………………… 223
8. 2. 2 测试设计与实现……………………………………………… 224
8. 2. 3 测试执行 ……………………………………………………… 226
8. 2. 4 测试总结 ……………………………………………………… 227
8. 2. 5 回归测试 ……………………………………………………… 227
8. 3 软件测试级别 ………………………………………………………… 228
8. 3. 1 单元测试 ……………………………………………………… 229
8. 3. 2 集成测试 ……………………………………………………… 231
8. 3. 3 配置项测试…………………………………………………… 232
8. 3. 4 系统测试 ……………………………………………………… 233
8. 4 静态测试 ……………………………………………………………… 233
8. 4. 1 静态分析 ……………………………………………………… 233
8. 4. 2 代码审查 ……………………………………………………… 234
8. 4. 3 源代码分析工具 Klocwork ………………………………… 235
8. 5 动态测试 ……………………………………………………………… 240
8. 5. 1 黑盒测试 ……………………………………………………… 240
8. 5. 2 白盒测试 ……………………………………………………… 243
第 9 章 常用软件开发标准介绍………………………………………………… 245
9. 1 国家军用软件工程标准 ……………………………………………… 246
9. 1. 1 概述 …………………………………………………………… 246
9. 1. 2 常用军用软件工程标准的发展 …………………………… 247
9. 2 基于军用软件研制能力成熟度模型的项目管理…………………… 251
9. 2. 1 需求的管理…………………………………………………… 251
9. 2. 2 成本的管理…………………………………………………… 253
9. 2. 3 进度的管理…………………………………………………… 255
9. 2. 4 人员管理 ……………………………………………………… 256
9. 2. 5 风险管理 ……………………………………………………… 258
9. 2. 6 配置管理 ……………………………………………………… 261
9. 2. 7 质量保证管理………………………………………………… 264
索引 ………………………………………………………………………………… 267
1. 1 嵌入式系统简介 ……………………………………………………… 003
1. 1. 1 嵌入式系统定义……………………………………………… 003
1. 1. 2 嵌入式系统的发展 ………………………………………… 004
1. 1. 3 嵌入式系统分类……………………………………………… 006
1. 1. 4 嵌入式系统的特点 ………………………………………… 006
1. 2 嵌入式系统的组成 …………………………………………………… 007
1. 2. 1 嵌入式处理器………………………………………………… 007
1. 2. 2 嵌入式外围设备……………………………………………… 009
1. 2. 3 嵌入式操作系统……………………………………………… 010
1. 3 嵌入式应用软件 ……………………………………………………… 011
1. 3. 1 嵌入式应用软件的特点 …………………………………… 011
1. 3. 2 软件的分类…………………………………………………… 012
1. 3. 3 软件开发的常用工具 ……………………………………… 014
第 2 章 嵌入式软件开发过程…………………………………………………… 017
2. 1 软件工程的基本原理 ………………………………………………… 018
2. 2 软件生命周期 ………………………………………………………… 020
2. 3 软件生命周期模型 …………………………………………………… 020
2. 3. 1 软件生命周期模型的三个主要阶段 ……………………… 020
2. 3. 2 软件生命周期模型的主要工程活动 ……………………… 023
2. 4 一般管理要求 ………………………………………………………… 030
第 3 章 需求分析 ………………………………………………………………… 033
3. 1 需求分析的过程及任务 ……………………………………………… 034
3. 1. 1 为什么进行需求分析 ……………………………………… 034
3. 1. 2 需求分析的过程……………………………………………… 036
3. 2 需求分析的方法 ……………………………………………………… 042
3. 2. 1 结构化分析方法……………………………………………… 042
3. 2. 2 原型化方法…………………………………………………… 044
3. 2. 3 面向对象分析方法 ………………………………………… 048
3. 3 需求分析工具 ………………………………………………………… 051
3. 3. 1 数据流图 ……………………………………………………… 051
3. 3. 2 E - R 图 ……………………………………………………… 056
3. 3. 3 数据字典 ……………………………………………………… 057
3. 3. 4 状态转换图…………………………………………………… 060
3. 4 需求规格说明的编写及评审 ………………………………………… 062
3. 4. 1 需求规格说明的主要内容 ………………………………… 062
3. 4. 2 需求规格说明的编写要点 ………………………………… 068
3. 4. 3 需求评审 ……………………………………………………… 069
第 4 章 软件设计 ………………………………………………………………… 071
4. 1 概要设计 ……………………………………………………………… 073
4. 1. 1 为什么需要概要设计 ……………………………………… 073
4. 1. 2 常用的软件体系结构 ……………………………………… 074
4. 1. 3 常用设计原则………………………………………………… 074
4. 1. 4 结构化设计方法……………………………………………… 075
4. 1. 5 基于实时操作系统的软件设计 …………………………… 076
4. 1. 6 面向对象设计方法 ………………………………………… 077
4. 1. 7 驾驶员终端软件概要设计实例 …………………………… 079
4. 2 软件详细设计 ………………………………………………………… 082
4. 2. 1 为什么需要详细设计 ……………………………………… 082
4. 2. 2 详细设计与概要设计的区别 ……………………………… 082
4. 2. 3 详细设计的原则……………………………………………… 083
4. 2. 4 面向数据结构设计方法 …………………………………… 083
4. 2. 5 程序流程图设计……………………………………………… 084
4. 2. 6 驾驶员终端软件详细设计实例 …………………………… 087
4. 3 设计说明的编写及评审 ……………………………………………… 089
4. 3. 1 设计说明的主要内容 ……………………………………… 089
4. 3. 2 设计说明的编写要点 ……………………………………… 097
4. 3. 3 设计评审 ……………………………………………………… 097
第 5 章 基于 VxWorks 的嵌入式软件开发 …………………………………… 099
5. 1 VxWorks 操作系统 …………………………………………………… 100
5. 1. 1 VxWorks 操作系统的结构…………………………………… 100
5. 1. 2 任务及任务状态……………………………………………… 103
5. 1. 3 任务间同步及通信 ………………………………………… 108
5. 1. 4 板级支持包 BSP …………………………………………… 111
5. 1. 5 多媒体支持包………………………………………………… 112
5. 2 开发环境 ……………………………………………………………… 114
5. 2. 1 开发环境简介………………………………………………… 114
5. 2. 2 创建 VxWorks 映像 ………………………………………… 117
5. 2. 3 创建可下载的应用 ………………………………………… 121
5. 3 设备驱动程序开发 …………………………………………………… 125
5. 3. 1 外部设备的类型……………………………………………… 125
5. 3. 2 设备驱动程序结构 ………………………………………… 126
5. 3. 3 字符设备驱动程序的开发 ………………………………… 127
5. 4 应用软件开发 ………………………………………………………… 134
5. 4. 1 多任务设计…………………………………………………… 134
5. 4. 2 任务间的同步………………………………………………… 138
5. 4. 3 多任务调试…………………………………………………… 144
第 6 章 嵌入式 DSP 软件开发 ………………………………………………… 151
6. 1 集成开发环境 ………………………………………………………… 153
6. 1. 1 概述 …………………………………………………………… 153
6. 1. 2 CCS 的安装与配置…………………………………………… 155
6. 1. 3 CCS 常用文件类型…………………………………………… 156
6. 1. 4 CCS 基本界面 ………………………………………………… 156
6. 1. 5 CCS 软件开发步骤…………………………………………… 158
6. 1. 6 调试 …………………………………………………………… 162
6. 1. 7 基础软件 ……………………………………………………… 168
6. 2 DSP 应用开发硬件基础 ……………………………………………… 169
6. 2. 1 体系结构设计图……………………………………………… 169
6. 2. 2 结构简要介绍………………………………………………… 171
6. 2. 3 小系统设计………………………………………………… 176
6. 3 DSP 应用软件开发 …………………………………………………… 179
6. 3. 1 软件结构原理………………………………………………… 179
6. 3. 2 串行总线通信的软件开发 ………………………………… 181
6. 3. 3 通用输入/输出多路复用器 GPIO 的软件开发 …………… 184
6. 3. 4 CAN 总线的软件开发 ……………………………………… 186
第 7 章 嵌入式微控制器软件开发……………………………………………… 191
7. 1 嵌入式单片机的基本结构 …………………………………………… 193
7. 1. 1 单片机的特点概述 ………………………………………… 193
7. 1. 2 MC9S12XF512 型单片机的体系结构……………………… 194
7. 2 集成开发环境 ………………………………………………………… 196
7. 2. 1 CodeWarrior 集成开发环境 ………………………………… 197
7. 2. 2 工程项目创建与目标文件生成 …………………………… 200
7. 2. 3 仿真调试 ……………………………………………………… 203
7. 3 单片机开发硬件基础 ………………………………………………… 204
7. 3. 1 MC9S12XF512 小系统设计 ……………………………… 204
7. 3. 2 系统接口扩展设计 ………………………………………… 206
7. 4 单片机应用软件开发 ………………………………………………… 209
7. 4. 1 接口驱动程序编程 ………………………………………… 209
7. 4. 2 中断系统及其应用 ………………………………………… 211
7. 4. 3 定时器及其应用……………………………………………… 212
7. 4. 4 MC9S12XF512 单片机软件开发举例……………………… 212
第 8 章 软件测试 ………………………………………………………………… 221
8. 1 软件测试的特性和原则 ……………………………………………… 222
8. 2 测试组织与过程管理 ………………………………………………… 223
8. 2. 1 测试需求分析与策划 ……………………………………… 223
8. 2. 2 测试设计与实现……………………………………………… 224
8. 2. 3 测试执行 ……………………………………………………… 226
8. 2. 4 测试总结 ……………………………………………………… 227
8. 2. 5 回归测试 ……………………………………………………… 227
8. 3 软件测试级别 ………………………………………………………… 228
8. 3. 1 单元测试 ……………………………………………………… 229
8. 3. 2 集成测试 ……………………………………………………… 231
8. 3. 3 配置项测试…………………………………………………… 232
8. 3. 4 系统测试 ……………………………………………………… 233
8. 4 静态测试 ……………………………………………………………… 233
8. 4. 1 静态分析 ……………………………………………………… 233
8. 4. 2 代码审查 ……………………………………………………… 234
8. 4. 3 源代码分析工具 Klocwork ………………………………… 235
8. 5 动态测试 ……………………………………………………………… 240
8. 5. 1 黑盒测试 ……………………………………………………… 240
8. 5. 2 白盒测试 ……………………………………………………… 243
第 9 章 常用软件开发标准介绍………………………………………………… 245
9. 1 国家军用软件工程标准 ……………………………………………… 246
9. 1. 1 概述 …………………………………………………………… 246
9. 1. 2 常用军用软件工程标准的发展 …………………………… 247
9. 2 基于军用软件研制能力成熟度模型的项目管理…………………… 251
9. 2. 1 需求的管理…………………………………………………… 251
9. 2. 2 成本的管理…………………………………………………… 253
9. 2. 3 进度的管理…………………………………………………… 255
9. 2. 4 人员管理 ……………………………………………………… 256
9. 2. 5 风险管理 ……………………………………………………… 258
9. 2. 6 配置管理 ……………………………………………………… 261
9. 2. 7 质量保证管理………………………………………………… 264
索引 ………………………………………………………………………………… 267
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